原创

Nginx限流

1Nginx限流

一般情况下,首页的并发量是比较大的,即使 有了多级缓存,当用户不停的刷新页面的时候,也是没有必要的,另外如果有恶意的请求 大量达到,也会对系统造成影响。

而限流就是保护措施之一。

1.1 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)

1.2 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

1.2.1 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
    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:

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

cd /usr/local/openresty/nginx/sbin

./nginx -s reload

访问页面:http://192.168.211.132/read_content?id=1 ,连续刷新会直接报错。

(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 {
        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。

1.2.2 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:

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://192.168.211.1:18081;
        }

        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:

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:

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;
    }
}
  • 作者:管理员(联系作者)
  • 发表时间:2020-12-09 23:02
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