系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)一般會(huì)預(yù)估負(fù)載，當(dāng)系統(tǒng)暴露在公網(wǎng)中時(shí)，惡意攻擊或正常突發(fā)流量等都可能導(dǎo)致系統(tǒng)被壓垮，而限流就是保護(hù)措施之一。限流即控制流量，本文將記錄 Nginx 的二種限流設(shè)置。
生活中的 “限流”？
限流并非新鮮事，在生活中亦無處不在，下面例舉一二：
博物館：限制每天參觀總?cè)藬?shù)以保護(hù)文物
高鐵安檢：有若干安檢口，旅客依次排隊(duì)，工作人員根據(jù)安檢快慢決定是否放人進(jìn)去。遇到節(jié)假日，可以增加安檢口來提高處理能力(橫向拓展)，同時(shí)增加排隊(duì)等待區(qū)長(zhǎng)度(緩存待處理任務(wù))。
辦理銀行業(yè)務(wù)：所有人先領(lǐng)號(hào)，各窗口叫號(hào)處理。每個(gè)窗口處理速度根據(jù)客戶具體業(yè)務(wù)而定，所有人排隊(duì)等待叫號(hào)即可。若快下班時(shí)，告知客戶明日再來(拒絕流量)。
水壩泄洪：水壩可以通過閘門控制泄洪速度(控制處理速度)。
以上"限流"例子，可以讓服務(wù)提供者穩(wěn)定的服務(wù)客戶。
Nginx 限流
Nginx 提供兩種限流方式，一是控制速率，二是控制并發(fā)連接數(shù)。
控制速率
正常限流
ngx_http_limit_req_module 模塊提供限制請(qǐng)求處理速率能力，使用了漏桶算法(leaky bucket)。下面例子使用 nginx limit_req_zone 和 limit_req 兩個(gè)指令，限制單個(gè)IP的請(qǐng)求處理速率。
在 nginx.conf http 中添加限流配置：
格式：limit_req_zone key zone rate
http {
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=myRateLimit:10m rate=10r/s;
}
配置 server，使用 limit_req 指令應(yīng)用限流。
server {
location / {
limit_req zone=myRateLimit;
proxy_pass http://my_upstream;
}
}
key ：定義限流對(duì)象，binary_remote_addr 是一種key，表示基于 remote_addr(客戶端IP) 來做限流，binary_ 的目的是壓縮內(nèi)存占用量。
zone：定義共享內(nèi)存區(qū)來存儲(chǔ)訪問信息， myRateLimit:10m 表示一個(gè)大小為10M，名字為myRateLimit的內(nèi)存區(qū)域。1M能存儲(chǔ)16000 IP地址的訪問信息，10M可以存儲(chǔ)16W IP地址訪問信息。
rate 用于設(shè)置最大訪問速率，rate=10r/s 表示每秒最多處理10個(gè)請(qǐng)求。Nginx 實(shí)際上以毫秒為粒度來跟蹤請(qǐng)求信息，因此 10r/s 實(shí)際上是限制：每100毫秒處理一個(gè)請(qǐng)求。這意味著，自上一個(gè)請(qǐng)求處理完后，若后續(xù)100毫秒內(nèi)又有請(qǐng)求到達(dá)，將拒絕處理該請(qǐng)求。
處理突發(fā)流量
上面例子限制 10r/s，如果有時(shí)正常流量突然增大，超出的請(qǐng)求將被拒絕，無法處理突發(fā)流量，可以結(jié)合 burst 參數(shù)使用來解決該問題。
server {
location / {
limit_req zone=myRateLimit burst=20;
proxy_pass http://my_upstream;
}
}
burst 譯為突發(fā)、爆發(fā)，表示在超過設(shè)定的處理速率后能額外處理的請(qǐng)求數(shù)。當(dāng) rate=10r/s 時(shí)，將1s拆成10份，即每100ms可處理1個(gè)請(qǐng)求。
此處，**burst=20 **，若同時(shí)有21個(gè)請(qǐng)求到達(dá)，Nginx 會(huì)處理第一個(gè)請(qǐng)求，剩余20個(gè)請(qǐng)求將放入隊(duì)列，然后每隔100ms從隊(duì)列中獲取一個(gè)請(qǐng)求進(jìn)行處理。若請(qǐng)求數(shù)大于21，將拒絕處理多余的請(qǐng)求，直接返回503.
不過，單獨(dú)使用 burst 參數(shù)并不實(shí)用。假設(shè) burst=50 ，rate依然為10r/s，排隊(duì)中的50個(gè)請(qǐng)求雖然每100ms會(huì)處理一個(gè)，但第50個(gè)請(qǐng)求卻需要等待 50 * 100ms即 5s，這么長(zhǎng)的處理時(shí)間自然難以接受。
因此，burst 往往結(jié)合 nodelay 一起使用。
server {
location / {
limit_req zone=myRateLimit burst=20 nodelay;
proxy_pass http://my_upstream;
}
}
nodelay 針對(duì)的是 burst 參數(shù)，burst=20 nodelay 表示這20個(gè)請(qǐng)求立馬處理，不能延遲，相當(dāng)于特事特辦。不過，即使這20個(gè)突發(fā)請(qǐng)求立馬處理結(jié)束，后續(xù)來了請(qǐng)求也不會(huì)立馬處理。burst=20 相當(dāng)于緩存隊(duì)列中占了20個(gè)坑，即使請(qǐng)求被處理了，這20個(gè)位置這只能按 100ms一個(gè)來釋放。
這就達(dá)到了速率穩(wěn)定，但突然流量也能正常處理的效果。
限制連接數(shù)
ngx_http_limit_conn_module 提供了限制連接數(shù)的能力，利用 limit_conn_zone 和 limit_conn 兩個(gè)指令即可。下面是 Nginx 官方例子：
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，表示限制單個(gè)IP同時(shí)最多能持有10個(gè)連接。
limit_conn perserver 100 作用的key是 $server_name，表示虛擬主機(jī)(server) 同時(shí)能處理并發(fā)連接的總數(shù)。
需要注意的是：只有當(dāng) request header 被后端server處理后，這個(gè)連接才進(jìn)行計(jì)數(shù)。
設(shè)置白名單
限流主要針對(duì)外部訪問，內(nèi)網(wǎng)訪問相對(duì)安全，可以不做限流，通過設(shè)置白名單即可。利用 Nginx ngx_http_geo_module 和 ngx_http_map_module 兩個(gè)工具模塊即可搞定。
在 nginx.conf 的 http 部分中配置白名單：
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 對(duì)于白名單(子網(wǎng)或IP都可以) 將返回0，其他IP將返回1。
map 將 limit **轉(zhuǎn)換為** limit_key，如果是 $limit 是0(白名單)，則返回空字符串；如果是1，則返回客戶端實(shí)際IP。
limit_req_zone 限流的key不再使用 
而是 **limit_key 來動(dòng)態(tài)獲取值。如果是白名單，limit_req_zone 的限流key則為空字符串，將不會(huì)限流；若不是白名單，將會(huì)對(duì)客戶端真實(shí)IP進(jìn)行限流。
拓展閱讀
除限流外，ngx_http_core_module 還提供了限制數(shù)據(jù)傳輸速度的能力(即常說的下載速度)。
例如：
location /flv/ {
flv;
limit_rate_after 20m;
limit_rate 100k;
}
這個(gè)限制是針對(duì)每個(gè)請(qǐng)求的，表示客戶端下載前20M時(shí)不限速，后續(xù)限制100kb/s。
以上這篇淺談Nginx 中的兩種限流方式就是小編分享給大家的全部?jī)?nèi)容了，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。
