nginx限流案例

生活中限流对比

水坝泄洪，通过闸口限制洪水流量（控制流量速度）。
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)
火车站排队买票安检，通过排队的方式依次放入。（缓存带处理任务）

nginx的限流

nginx提供两种限流的方式：

一是控制速率
二是控制并发连接数

控制速率

控制速率的方式之一就是采用漏桶算法。

(1)漏桶算法实现控制速率限流

漏桶(Leaky Bucket)算法思路很简单,水(请求)先进入到漏桶里,漏桶以一定的速度出水(接口有响应速率),当水流入速度过大会直接溢出(访问频率超过接口响应速率),然后就拒绝请求,可以看出漏桶算法能强行限制数据的传输速率.示意图如下:

(2)nginx的配置

配置示意图如下：

修改/usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf:

user  root root;
worker_processes  1;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    #cache
    lua_shared_dict dis_cache 128m;
    # 限流设置 ，binary_remote_addr：根据请求IP进行限流，contentRateLimit：缓存空间名称
    # 10m:缓存空间，rate=2r/s:每秒允许有2个请求被处理
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=contentRateLimit:10m rate=2r/s;
    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;
    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;
    #gzip  on;
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location /update_content {
            content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
        }
        location /read_content {
            # 使用限流配置
            limit_req zone=contentRateLimit;
            content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
        }
    }
}

配置说明：

1
2
3

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， contentRateLimit:10m 表示一个大小为10M，名字为contentRateLimit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.我们这里设置成2 方便测试。

测试：

重新加载配置文件

1 2	cd /usr/local/openresty/nginx/sbin ./nginx -s reload

访问页面：http://ip地址/read_content?id=1 ,连续频繁刷新(1s内请求超过2次)会直接报错。

(3)处理突发流量

上面例子限制2r/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。

例如，如下配置表示：

上图代码如下：

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;
    location /update_content {
        content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
    }
    location /read_content {
        limit_req zone=contentRateLimit burst=4;
        content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
    }
}

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=4，若同时有4个请求到达，Nginx 会处理第一个请求，剩余3个请求将放入队列，然后每隔500ms从队列中获取一个请求进行处理。若请求数大于4，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。

例如：如下配置：

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;
    location /update_content {
        content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
    }
    location /read_content {
        # 使用限流配置contentRateLimit ,nodelay 不延迟
        limit_req zone=contentRateLimit burst=4 nodelay;
        content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
    }
}

如上表示：

平均每秒允许不超过2个请求，突发不超过4个请求，并且处理突发4个请求的时候，没有延迟，等到完成之后，按照正常的速率处理。

如上两种配置结合就达到了速率稳定，但突然流量也能正常处理的效果。完整配置代码如下：

user  root root;
worker_processes  1;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    #cache
    lua_shared_dict dis_cache 128m;
    #限流设置
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=contentRateLimit:10m rate=2r/s;
    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;
    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;
    #gzip  on;
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location /update_content {
            content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
        }
        location /read_content {
            limit_req zone=contentRateLimit burst=4 nodelay;
            content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
        }
    }
}

测试：如下图在1秒钟之内可以刷新4次，正常处理。但是超过之后，连续刷新5次，抛出异常。

控制并发量（连接数）

ngx_http_limit_conn_module 提供了限制连接数的能力。主要是利用limit_conn_zone和limit_conn两个指令。

利用连接数限制某一个用户的ip连接的数量来控制流量。

注意：并非所有连接都被计算在内只有当服务器正在处理请求并且已经读取了整个请求头时，才会计算有效连接。此处忽略测试。

配置语法：

1
2
3

Syntax:    limit_conn zone number;
Default: —;
Context: http, server, location;

(1)配置限制固定连接数

如下，配置如下：

上图配置如下：

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    #cache
    lua_shared_dict dis_cache 128m;
    #限流设置
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=contentRateLimit:10m rate=2r/s;
    #根据IP地址来限制，存储内存大小10M
    limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:1m;
    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;
    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;
    #gzip  on;
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        #所有以brand开始的请求，访问本地changgou-service-goods微服务
        location /brand {
            limit_conn addr 2;
            proxy_pass http://192.168.1.6:8081;
        }
        location /update_content {
            content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
        }
        location /read_content {
            limit_req zone=contentRateLimit burst=4 nodelay;
            content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
        }
    }
}

表示：

1
2

limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;  表示限制根据用户的IP地址来显示，设置存储地址为的内存大小10M
limit_conn addr 2;   表示 同一个地址只允许连接2次。

测试：

此时开3个线程，测试的时候会发生异常，开2个就不会有异常

(2)限制每个客户端IP与服务器的连接数，同时限制与虚拟服务器的连接总数。(了解)

如下配置：

# 存储个人请求IP的限流容量
limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=perip:10m;
limit_conn_zone $server_name zone=perserver:10m; 
server {
    listen       80;
    server_name  localhost;
    charset utf-8;
    location / {
        limit_conn perip 10;#单个客户端ip与服务器的连接数．
        limit_conn perserver 100; ＃限制与服务器的总连接数
        root   html;
        index  index.html index.htm;
    }
}