浅谈Nginx 中的两种限流方式

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这篇文章主要介绍了浅谈Nginx 中的两种限流方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧

系统设计时一般会预估负载,当系统暴露在公网中时,恶意攻击或正常突发流量等都可能导致系统被压垮,而限流就是保护措施之一。限流即控制流量,本文将记录 Nginx 的二种限流设置。

生活中的 “限流”?

限流并非新鲜事,在生活中亦无处不在,下面例举一二:

博物馆:限制每天参观总人数以保护文物

高铁安检:有若干安检口,旅客依次排队,工作人员根据安检快慢决定是否放人进去。遇到节假日,可以增加安检口来提高处理能力(横向拓展),同时增加排队等待区长度(缓存待处理任务)。

办理银行业务:所有人先领号,各窗口叫号处理。每个窗口处理速度根据客户具体业务而定,所有人排队等待叫号即可。若快下班时,告知客户明日再来(拒绝流量)。

水坝泄洪:水坝可以通过闸门控制泄洪速度(控制处理速度)。

以上"限流"例子,可以让服务提供者稳定的服务客户。

Nginx 限流

Nginx 提供两种限流方式,一是控制速率,二是控制并发连接数。

控制速率

正常限流

ngx_http_limit_req_module 模块提供限制请求处理速率能力,使用了漏桶算法(leaky bucket)。下面例子使用 nginx limit_req_zone 和 limit_req 两个指令,限制单个IP的请求处理速率。

在 nginx.conf http 中添加限流配置:

格式:limit_req_zone key zone rate

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http {
 limit_req_zone $binary_remote_addr zone=myRateLimit:10m rate=10r/s;
}

配置 server,使用 limit_req 指令应用限流。

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server {
 location / {
 limit_req zone=myRateLimit;
 proxy_pass http://my_upstream;
 }
}

key :定义限流对象,binary_remote_addr 是一种key,表示基于 remote_addr(客户端IP) 来做限流,binary_ 的目的是压缩内存占用量。

zone:定义共享内存区来存储访问信息, myRateLimit:10m 表示一个大小为10M,名字为myRateLimit的内存区域。1M能存储16000 IP地址的访问信息,10M可以存储16W IP地址访问信息。

rate 用于设置最大访问速率,rate=10r/s 表示每秒最多处理10个请求。Nginx 实际上以毫秒为粒度来跟踪请求信息,因此 10r/s 实际上是限制:每100毫秒处理一个请求。这意味着,自上一个请求处理完后,若后续100毫秒内又有请求到达,将拒绝处理该请求。

处理突发流量

上面例子限制 10r/s,如果有时正常流量突然增大,超出的请求将被拒绝,无法处理突发流量,可以结合 burst 参数使用来解决该问题。

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server {
 location / {
 limit_req zone=myRateLimit burst=20;
 proxy_pass http://my_upstream;
 }
}

burst 译为突发、爆发,表示在超过设定的处理速率后能额外处理的请求数。当 rate=10r/s 时,将1s拆成10份,即每100ms可处理1个请求。

此处,**burst=20 **,若同时有21个请求到达,Nginx 会处理第一个请求,剩余20个请求将放入队列,然后每隔100ms从队列中获取一个请求进行处理。若请求数大于21,将拒绝处理多余的请求,直接返回503.

不过,单独使用 burst 参数并不实用。假设 burst=50 ,rate依然为10r/s,排队中的50个请求虽然每100ms会处理一个,但第50个请求却需要等待 50 * 100ms即 5s,这么长的处理时间自然难以接受。

因此,burst 往往结合 nodelay 一起使用。

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server {
 location / {
 limit_req zone=myRateLimit burst=20 nodelay;
 proxy_pass http://my_upstream;
 }
}

nodelay 针对的是 burst 参数,burst=20 nodelay 表示这20个请求立马处理,不能延迟,相当于特事特办。不过,即使这20个突发请求立马处理结束,后续来了请求也不会立马处理。burst=20 相当于缓存队列中占了20个坑,即使请求被处理了,这20个位置这只能按 100ms一个来释放。

这就达到了速率稳定,但突然流量也能正常处理的效果。

限制连接数

ngx_http_limit_conn_module 提供了限制连接数的能力,利用 limit_conn_zone 和 limit_conn 两个指令即可。下面是 Nginx 官方例子:

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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;
}

limit_conn perip 10 作用的key 是 $binary_remote_addr,表示限制单个IP同时最多能持有10个连接。

limit_conn perserver 100 作用的key是 $server_name,表示虚拟主机(server) 同时能处理并发连接的总数。

需要注意的是:只有当 request header 被后端server处理后,这个连接才进行计数。

设置白名单

限流主要针对外部访问,内网访问相对安全,可以不做限流,通过设置白名单即可。利用 Nginx ngx_http_geo_modulengx_http_map_module 两个工具模块即可搞定。

在 nginx.conf 的 http 部分中配置白名单:

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geo $limit {
 default 1;
 10.0.0.0/8 0;
 192.168.0.0/24 0;
 172.20.0.35 0;
}
 
map $limit $limit_key {
 0 "";
 1 $binary_remote_addr;
}
 
limit_req_zone $limit_key zone=myRateLimit:10m rate=10r/s;

geo 对于白名单(子网或IP都可以) 将返回0,其他IP将返回1。

map 将 limit **转换为** limit_key,如果是 $limit 是0(白名单),则返回空字符串;如果是1,则返回客户端实际IP。

limit_req_zone 限流的key不再使用 浅谈Nginx 中的两种限流方式而是 **limit_key 来动态获取值。如果是白名单,limit_req_zone 的限流key则为空字符串,将不会限流;若不是白名单,将会对客户端真实IP进行限流。

拓展阅读

除限流外,ngx_http_core_module 还提供了限制数据传输速度的能力(即常说的下载速度)。

例如:

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location /flv/ {
 flv;
 limit_rate_after 20m;
 limit_rate 100k;
}

这个限制是针对每个请求的,表示客户端下载前20M时不限速,后续限制100kb/s。

以上这篇浅谈Nginx 中的两种限流方式就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持米米素材网。

原文链接:https://blog.csdn.net/myle69/article/details/83512617