Nginx之客户并发数限制解读

基本介绍

在我们进行系统开发设计中，要考虑服务器流量异常，负载过大等问题。对于大流量恶意的攻击访问，会带来带宽的浪费，服务器压力，影响业务，往往考虑对同一个ip的连接数，并发数进行限制。

​nginx可以通过limit_conn_zone 和limit_req_zone两个组件来对客户端访问目录和文件的访问频率和次数进行限制，另外还可以善用进行服务安全加固，两个模块都能够对客户端访问进行限制，具体如何使用要结合公司业务环境进行配置。 ​

配置指令

limit_conn_zone

 # 语法配置
 Syntax: limit_conn_zone key zone=name:size;
 Default:    —
 Context:    http
 ​
 # 示例
 limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;

• ​limit_conn_zone只能够在http块中使用
• key就是用来判定连接数的变量，这个变量可以是文本、变量或它们的组合，例如我们可以使用IP地址+cookie等其他复杂的组合来更精确地限定范围
• name就是这个zone的命名，经过实测name需要全局唯一，不可以和其他的limit_conn_zone的相同，毕竟后面的limit_conn命令需要根据这个name来查找对应的zone进行相应限制规则的匹配
• size定义了这个zone的大小，也就是nginx会在内存中开辟多大的空间来存储这个zone的相关信息，主要和前面定义的key的大小有关系，需要注意的是，当内存大小耗尽的时候，nginx会直接返回错误码limit_conn_status给后续的请求 ​

limit_conn

 # 语法配置
 Syntax: limit_conn zone number;
 Default:    —
 Context:    http, server, location
 ​
 # 示例
 limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;
 ​
 server {
     location /download/ {
         limit_conn addr 1;
     }

• limit_conn能在http 、server、 location三个块中使用，但是需要注意的是要搭配前面提及的limit_conn_zone
• limit_conn指令的变量只有zone和number两个
• 其中zone就是前面的limit_conn_zone中的name变量，也就是对应着全局唯一的zone，负责确定限制连接数的依据
• 其中number就是限制的连接数，zone和number组合就可以完成连接数的限定功能，注意这里的number必须使用数字而不能使用变量

其他

limit_rate

limit_rate 指令是用来操控发送至客户端的数据传输速度的，它可以约束整个衔接的流量，也可以约束单个客户端拜访速度。

Syntax:limit_rate rate;

Default:limit_rate 0;

Context:http, server, location, if in location

限制发向客户端响应的数据的速率。单位是BYTES每秒。默认值0表示不进行速率限制。此限制是针对每一个连接请求而言的，所以，如果客户端同时有并行的n个连接，那么这个客户端的整体速率就是n倍的limit_rate。

limit_rate 1k;

limit_rate_after

在传输完一定数量的BYTES之后设开始实施带宽控制。与指令limit_rate一样，后面的参数数值可以通过变量来设置。

Syntax:limit_rate_after size;

Default:limit_rate_after 0;

Context:http, server, location, if in location

指令limit_rate_after只有在配置了limit_rate的前提下才能生效。如果只配置limit_rate_after则不会有带宽控制的效果。

location /test/ {

limit_rate_after 500k;

limit_rate 50k;

}

如果同时配置了sendfile_max_chunk 指令，按照两者较小的数值进行带宽控制。

limit_req_zone

定义一个以IP为限制请求的方式，名字为req_limit_zone，开辟10M的共享内存区域，每秒处理的速率为10个请求

limit_req_zone $binary_remote_addr zone=req_limit_zone:10m rate=10r/s;

说明 ：limit_req_zone指令通常在 HTTP 块中定义，使其可在多个上下文中使用，它需要以下三个参数：

• key - 定义应用限制的请求特性。示例中使用的是 Nginx 嵌入变量binary_remote_addr（二进制客户端地址）
• zone - 定义用于存储每个 IP 地址状态以及被限制请求 URL 访问频率的共享内存区域。保存在内存共享区域的信息，意味着可以在 Nginx 的 worker 进程之间共享。定义分为两个部分：通过zone=keyword标识区域的名字，以及冒号后面跟区域大小。16000 个 IP 地址的状态信息，大约需要 1MB，所以示例中区域可以存储 160000 个 IP 地址。
• rate - 定义最大请求速率。在示例中，速率不能超过每秒 10 个请求。Nginx 实际上以毫秒的粒度来跟踪请求，所以速率限制相当于每 100 毫秒 1 个请求。因为不允许”突发情况”，这意味着在距离前一个请求 100 毫秒内到达的请求将被拒绝。

limit_req_zone $binary_remote_addr zone=mylimit:10m rate=10r/s;
 
server {
    location /login/ {
        limit_req zone=mylimit;
        
        proxy_pass http://my_upstream;
    }
}

limit_req

limit_req指令来将其限制应用于特定location或server块。

limit_req zone=req_limit_zone burst=10 nodelay;

• limit_req zone=req_limit_zone; 每个 IP 地址被限制为每秒只能请求 10 次 URL，更准确地说，在距离前一个请求的 100 毫秒内不能请求该 URL。
• limit_req zone=req_limit_zone burst=10; burst 参数定义了超出 req_limit_zone指定速率的情况下(示例中的 req_limit_zone区域，速率限制在每秒 10 个请求，或每 100 毫秒一个请求)，客户端还能发起多少请求。距离上一个请求 100 毫秒内到达的请求将会被放入队列，我们将队列大小设置为 10。

也就是说，如果从一个给定 IP 地址发送 11 个请求，Nginx 会立即将第一个请求发送到上游服务器群，然后将余下 10 个请求放在队列中。然后每 100 毫秒转发一个排队的请求，只有当传入请求使队列中排队的请求数超过 10 时，Nginx 才会向客户端返回503。

• limit_req zone=req_limit_zone burst=10 nodelay; 使用 nodelay 参数，可以实现无延迟的排队；Nginx 仍将根据 burst 参数分配队列中的位置，当一个请求到达时，只要在队列中能分配位置，Nginx 将立即转发这个请求。将队列中的该位置标记为”taken”(占据)，并且不会被释放以供另一个请求使用，直到一段时间后才会被释放(在这个示例中是，100 毫秒后)。

limit_req zone=name [burst=number] [nodelay | delay=number];

location /login/ {
    limit_req zone=mylimit burst=20 nodelay;
    proxy_pass http://my_upstream;
}

• 上面这段配置中我们设置了burst=20，该配置定义了客户端可以超过区域指定速率的请求数（对于我们前面定义的mylimit区域，请求速率限制为每秒 10 个请求即每 100 毫秒 1 个）。在前一个请求之后 100 毫秒内到达的请求会被放入到队列中，这里我们将队列大小设置为 20。
• 说如果有22个请求同时发送过来，那么NGINX会马上把第1个请求根据相关规则转发给upstream服务器，然后把接下来的第2到21共计20个请求放入队列中，接着直接返回503代码给第22个请求，随后的2秒时间内，每100毫秒从队列中取出一个请求发送给upstream服务器进行处理。