查看“Nginx 限流”的源代码

Nginx为我们提供了请求限制模块（ngx_http_limit_req_module）、基于令牌桶算法的流量限制模块（ngx_stream_limit_conn_module），可以方便的控制令牌速率，自定义调节限流，实现基本的限流控制

=== 限流算法 ===
==== 令牌桶算法 ====

[[文件:Nginx-limit-1.jpg|有框|居中|Nginx-limit]]

算法思想是：

令牌以固定速率产生，并缓存到令牌桶中；

令牌桶放满时，多余的令牌被丢弃；

请求要消耗等比例的令牌才能被处理；

令牌不够时，请求被缓存。

==== 漏桶算法 ====

[[文件:Nginx-limit2.png|有框|居中]]

算法思想是：

水（请求）从上方倒入水桶，从水桶下方流出（被处理）；

来不及流出的水存在水桶中（缓冲），以固定速率流出；

水桶满后水溢出（丢弃）。

这个算法的核心是：缓存请求、匀速处理、多余的请求直接丢弃。

相比漏桶算法，令牌桶算法不同之处在于它不但有一只“桶”，还有个队列，这个桶是用来存放令牌的，队列才是用来存放请求的。

从作用上来说，漏桶和令牌桶算法最明显的区别就是是否允许突发流量(burst)的处理，漏桶算法能够强行限制数据的实时传输（处理）速率，对突发流量不做额外处理；而令牌桶算法能够在限制数据的平均传输速率的同时允许某种程度的突发传输。

Nginx按请求速率限速模块使用的是漏桶算法，即能够强行保证请求的实时处理速度不会超过设置的阈值。

Nginx官方版本限制IP的连接和并发分别有两个模块：

limit_req_zone 用来限制单位时间内的请求数，即速率限制,采用的漏桶算法 "leaky bucket"。

limit_req_conn 用来限制同一时间连接数，即并发限制。



=== 请求限制 ===

请求限制的功能来自于 ngx_http_limit_req_module 模块。使用它需要首先在 http 配置段中定义限制的参照标准和状态缓存区大小。

==== limit_req_zone 参数配置 ====
 Syntax: limit_req zone=name [burst=number] [nodelay];
 Default:    —
 Context:    http, server, location

 limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s;
 
 第一个参数：$binary_remote_addr 表示通过remote_addr这个标识来做限制，“binary_”的目的是缩写内存占用量，是限制同一客户端ip地址。
 第二个参数：zone=one:10m表示生成一个大小为10M，名字为one的内存区域，用来存储访问的频次信息。
 第三个参数：rate=1r/s表示允许相同标识的客户端的访问频次，这里限制的是每秒1次，还可以有比如30r/m的。

 limit_req zone=one burst=5 nodelay;

 第一个参数：zone=one 设置使用哪个配置区域来做限制，与上面limit_req_zone 里的name对应。
 第二个参数：burst=5，重点说明一下这个配置，burst爆发的意思，这个配置的意思是设置一个大小为5的缓冲区当有大量请求（爆发）过来时，超过了访问频次限制的请求可以先放到这个缓冲区内。
 第三个参数：nodelay，如果设置，超过访问频次而且缓冲区也满了的时候就会直接返回503，如果没有设置，则所有请求会等待排队。

例子：

 http {
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s;
    server {
        location /search/ {
            limit_req zone=one burst=5 nodelay;
        }
 }        
下面配置可以限制特定UA（比如搜索引擎）的访问：

 limit_req_zone  $anti_spider  zone=one:10m   rate=10r/s;
 limit_req zone=one burst=100 nodelay;
 if ($http_user_agent ~* "googlebot|bingbot|Feedfetcher-Google") {
    set $anti_spider $http_user_agent;
 }
==== 其他参数 ====

 Syntax: limit_req_log_level info | notice | warn | error;
 Default:    
 limit_req_log_level error;
 Context:    http, server, location
当服务器由于limit被限速或缓存时，配置写入日志。延迟的记录比拒绝的记录低一个级别。例子：limit_req_log_level notice延迟的的基本是info。

 Syntax: limit_req_status code;
 Default:    
 limit_req_status 503;
 Context:    http, server, location
设置拒绝请求的返回值。值只能设置 400 到 599 之间。

limit_req_zone 只能配置在 http 范围内；

$binary_remote_addr 表示客户端请求的IP地址；

mylimit 自己定义的变量名；

rate 请求频率，每秒允许多少请求；

limit_req 与 limit_req_zone 对应，burst 表示缓存住的请求数，也就是任务队列。

下面的配置就是定义了使用客户端的 IP 作为参照依据，并使用一个 10M 大小的状态缓存区。结尾的 rate=1r/s 表示针对每个 IP 的请求每秒只接受一次。

10M 的状态缓存空间够不够用呢？官方给出的答案是 1M 的缓存空间可以在 32 位的系统中服务 3.2 万 IP 地址，在 64 位的系统中可以服务 1.6 万 IP 地址，所以需要自己看情况调整。如果状态缓存耗光，后面所有的请求都会收到 503(Service Temporarily Unavailable) 错误。


定义了一个 mylimit 缓冲区（容器），请求频率为每秒 1 个请求（nr/s）
 limit_req_zone $binary_remote_addr zone=mylimit:10m rate=1r/s;
 server {
 	listen	70;
 	location / {
 		# nodelay 不延迟处理
         # burst 是配置超额处理,可简单理解为队列机制
         # 上面配置同一个 IP 没秒只能发送一次请求（1r/s），这里配置了缓存3个请求，就意味着同一秒内只能允许 4 个任务响应成功，其它任务请求则失败（503错误）
 		limit_req zone=mylimit burst=3 nodelay;
 		proxy_pass http://localhost:7070;
 	}
  }

==== 测试代码 ====

AB 测试代.

 # -n 即指定压力测试总共的执行次数
 # -c 即指定的并发数
 ab -n 5 -c 5 http://192.168.0.133:70/index

5个请求其中一个请求是有问题的，出问题的那个就是被拒绝请求的…

  ab -n 5 -c 5 http://192.168.0.133:70/index
 Document Path:          /index
 Document Length:        34 bytes
 
 Concurrency Level:      5
 Time taken for tests:   0.002 seconds
 Complete requests:      5
 Failed requests:        1
   (Connect: 0, Receive: 0, Length: 1, Exceptions: 0)

=== 并发限制 ===
Nginx 并发限制的功能来自于 ngx_http_limit_conn_module 模块，跟请求配置一样，使用它之前，需要先定义参照标准和状态缓存区。

这个模块用来限制单个IP的请求数。并非所有的连接都被计数。只有在服务器处理了请求并且已经读取了整个请求头时，连接才被计数。

 Syntax: limit_conn zone number;
 Default:    —
 Context:    http, server, location
 limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;

 server {
     location /download/ {
         limit_conn addr 1;
     }
一次只允许每个IP地址一个连接。

 limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=perip:10m;
 limit_conn_zone $server_name zone=perserver:10m;
 
 server {
     ...
     limit_conn perip 10;
     limit_conn perserver 100;
 }
可以配置多个limit_conn指令。例如，以上配置将限制每个客户端IP连接到服务器的数量，同时限制连接到虚拟服务器的总数。

 Syntax: limit_conn_zone key zone=name:size;
 Default:    —
 Context:    http
 limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;
在这里，客户端IP地址作为关键。请注意，不是$ remote_addr，而是使用$ binary_remote_addr变量。 $ remote_addr变量的大小可以从7到15个字节不等。存储的状态在32位平台上占用32或64字节的内存，在64位平台上总是占用64字节。对于IPv4地址，$ binary_remote_addr变量的大小始终为4个字节，对于IPv6地址则为16个字节。存储状态在32位平台上始终占用32或64个字节，在64位平台上占用64个字节。一个兆字节的区域可以保持大约32000个32字节的状态或大约16000个64字节的状态。如果区域存储耗尽，服务器会将错误返回给所有其他请求。

 Syntax: limit_conn_log_level info | notice | warn | error;
 Default:    
 limit_conn_log_level error;
 Context:    http, server, location
当服务器限制连接数时，设置所需的日志记录级别。

 Syntax: limit_conn_status code;
 Default:    
 limit_conn_status 503;
 Context:    http, server, location

设置拒绝请求的返回值。

limit_conn_zone 只能配置在 http 范围内；

$binary_remote_addr 表示客户端请求的IP地址；

myconn 自己定义的变量名（缓冲区）；

limit_rate 限制传输速度

limit_conn 与 limit_conn_zone 对应，限制网络连接数

下面的配置就是定义了使用客户端的 IP 作为参照依据，并使用一个 10M 大小的状态缓存区。限定了每个IP只允许建立一个请求连接，同时传输的速度最大为 1024KB


 # 定义了一个 myconn 缓冲区（容器）
 limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=myconn:10m;
 server {
 	listen	70;
 	location / {
 		# 每个 IP 只允许一个连接
 		limit_conn myconn 1;
 		# 限制传输速度（如果有N个并发连接，则是 N * limit_rate）
 		limit_rate 1024k;
 		proxy_pass http://localhost:7070;
 	}
 }

=== CDN访问限制配置 ===
<syntaxhighlight>## 这里取得原始用户的IP地址
map $http_x_forwarded_for  $clientRealIp {
	""	$remote_addr;
	~^(?P<firstAddr>[0-9\.]+),?.*$	$firstAddr;
}
## 针对原始用户 IP 地址做限制
limit_conn_zone $clientRealIp zone=TotalConnLimitZone:20m ;
limit_conn  TotalConnLimitZone  50;
limit_conn_log_level notice;
## 针对原始用户 IP 地址做限制
limit_req_zone $clientRealIp zone=ConnLimitZone:20m  rate=10r/s;
#limit_req zone=ConnLimitZone burst=10 nodelay; #如果开启此条规则，burst=10的限制将会在nginx全局生效
limit_req_log_level notice;
## 具体Server：如下在监听php部分新增限制规则即可
server {
	listen   80;
	location ~ \.php$ {
                ## 最多 5 个排队， 由于每秒处理 10 个请求 + 5个排队，你一秒最多发送 15 个请求过来，再多就直接返回 503 错误给你了
		limit_req zone=ConnLimitZone burst=5 nodelay;
 
		fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
		fastcgi_index  index.php;
		include	fastcgi_params;
	}	
 
}</syntaxhighlight>



=== 参考文献 ===

ngx_http_limit_req_module http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_limit_req_module.html

ngx_http_limit_conn_module http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_limit_conn_module.html

ngx_http_core_module http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_core_module.html