nginx配置limit_req限制ip访问速率详解

Posted 2020-10-06

1、漏桶原理

漏桶原理是什么呢？我们可以从字面上简单的理解，就是有一个桶，它的体积是固定的，桶底下有一个小洞会不停的漏水出去，而桶的上方有个水龙头，也不停的往桶里灌水。

假设我们这个桶的体积是1L，小洞的口能漏水的最大速率为100ml/s，对以下情况进行实验：

（1）进水的速率是50ml/s，这时候对于小洞来说完全无压力，那么这个桶里的水就不会溢出，所有的水都会从小洞里漏出来。

（2）接着我们把水龙头出水的速率调大到100ml/s，这个时候，和小洞漏水的速率一样，这个时候桶里的水也不会溢出，桶中的水不会有变化，所有的水都会从小洞里漏出来。

（3）我们再把水龙头调大，调到150m/m，这个时候，进水的速率比出水的速率每秒大50ml，经过20秒后，桶里的水满了，会溢出来，之后每秒都会有50ml的水会溢出。

以上的不管哪种情况，相同的一点是，漏水的最大速率是一样的。当进水的速率大于漏水的速率，桶满水之后，将有一部分水会被溢出。

换成我们访问一台服务器也一样，限制其流量的存储量和速率，当处理不过来的时候会直接废弃掉一些请求，确保服务器的正常流量处理。

这就是漏桶原理。

2、nginx漏桶原理配置

Nginx采用漏桶原理（leaky bucket），对请求的ip进行过于频繁的限制，参考文档链接：https://en.wikipedia.org/wiki/Leaky_bucket

具体的配置如下：

#以用户二进制IP地址，定义三个漏桶，滴落速率1-3req/sec，桶空间1m，1M能保持大约16000个(IP)状态
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=qps1:1m  rate=1r/s;
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=qps2:1m  rate=2r/s;
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=qps3:1m  rate=3r/s;
 
server {
 
#速率qps=1，峰值burst=5，延迟请求
#严格按照漏桶速率qps=1处理每秒请求
#在峰值burst=5以内的并发请求，会被挂起，延迟处理
#超出请求数限制则直接返回503
#客户端只要控制并发在峰值[burst]内，就不会触发limit_req_error_log

# 例1：发起一个并发请求=6，拒绝1个，处理1个，进入延迟队列4个：
#time  request  refuse  sucess  delay
#00:01    6    1    1      4
#00:02    0    0    1      3
#00:03    0    0    1      2
#00:04    0    0    1      1
#00:05    0    0    1      0
location /delay {
  limit_req  zone=qps1 burst=5;
}
 
#速率qps=1，峰值burst=5，不延迟请求
#加了nodelay之后，漏桶控制一段时长内的平均qps = 漏桶速率，允许瞬时的峰值qps > 漏桶qps
#所以峰值时的最高qps=(brust+qps-1)=5
#请求不会被delay，要么处理，要么直接返回503
#客户端需要控制qps每秒请求数，才不会触发limit_req_error_log

# 例2：每隔5秒发起一次达到峰值的并发请求，由于时间段内平均qps=1 所以仍然符合漏桶速率：
#time  request   refuse  sucess
#00:01     5     0     5
#00:05     5     0     5
#00:10     5     0     5

# 例3：连续每秒发起并发请求=5，由于时间段内平均qps>>1，超出的请求被拒绝：
#time  request   refuse   sucess
#00:01     5     0      5
#00:02     5     4      1
#00:03     5     4      1
 
location /nodelay {
  limit_req  zone=qps1 burst=5 nodelay;
}
 
}