Nginx - 限流模块 ngx_http_limit_conn_module

用户数量庞大的应用，尤其是互联网应用，面对庞大的用户群体，在高并发场景下，因为请求过多，压力转移到服务器，容易导致服务宕机等故障，因此需要使用限流对服务进行保护。
瞬时大量用户访问服务器，导致服务器超载而宕机。
恶意请求攻击服务器，导致服务器超载而宕机。
对于特定应用，例如爬虫等，针对性的进行分析、限流。

1 限制单IP并发访问数量

ngx_http_limit_conn_module模块用于限制连接数量，特别是来自单个IP地址的连接数量。并非所有的连接都被计数。只有当服务器正在处理的请求并且已经读取了整个请求头时，连接才被计数。

The ngx_http_limit_conn_module module is used to limit the number of connections per the defined key, in particular, the number of connections from a single IP address.

例子：

http {
    limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;
    ...
    server {
        ...
        location /download/ {
            limit_conn addr 1;
        }
}

$binary_remote_addr对于IPv4地址，变量的大小始终为4个字节，对于IPv6地址则为16个字节。存储状态在32位平台上始终占用32或64个字节，在64位平台上占用64个字节。一个兆字节的区域可以保持大约32000个32字节的状态或大约16000个64字节的状态。如果区域存储耗尽，服务器会将错误返回 给所有其他请求。10M可存储160000个状态
设置给定键值的共享内存区域和最大允许连接数。超过此限制时，服务器将返回 错误以回复请求。

测试时如果请求处理过快，则不会出现效果，可下载文件进行测试：

location 里面添加下载目录  alias /home/

ab -r -k -c 3 -n 2000 http://192.168.1.10:8010/DOWN.zip

后台日志：

2020/04/20 12:39:40 [error] 1966#0: *722 limiting connections by zone "addr", client: 192.168.1.10, server: localhost, request: "GET /DOWN.zip HTTP/1.0", host: "192.168.1.10:8010"

注意：如果要同时限制  the total number of connections to the virtual server:

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;
}

the following configuration will limit the number of connections to the server per a client IP and, at the same time,

the total number of connections to the virtual server:

2 限制单IP访问速度

ngx_http_limit_req_module模块（0.7.21）用于限制每一个请求的处理速率，特别是从一个单一的IP地址的请求的处理速率。

例子：

http {
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s;
    ...
    server {
        ...
        location /search/ {
            limit_req zone=one burst=5;
        }
}

代表的含义是：平均每秒不超过1个请求，并且突发不超过5个请求,也就是同时可处理6个请求，超过的请求delay，慢慢处理。如果不想delay 则后面可加  nodelay 代表超出最大连接数的请求直接丢弃，不保存在队列，返回503 

limit_req zone=one burst=5 nodelay;

设置共享内存区域和请求的最大突发大小。如果请求速率超过为某个区域配置的速率，则它们的处理会延迟，从而使请求按指定速率处理。过多的请求被延迟，直到它们的数量超过最大突发大小，在这种情况下请求被终止并出现错误。

测试：

请求速度测试：
ab -r -k -c 10 -n 100 http://192.168.1.10:8010/

日志：

 2021/04/20 13:19:24 [error] 5305#0: *764 limiting requests, excess: 5.984 by zone "one", client: 192.168.1.10, server: localhost, request: "GET / HTTP/1.0", host: "192.168.1.10:8010"

总结：

http {
....
limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;#记录160000个请求 超过将返回失败
limit_conn_zone $server_name zone=perserver:10m;
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=why_req:10m rate=1r/s; #共享内存区大小，单个IP平均每秒请求数不能超过5个
.....
location {
limit_conn addr 1;
limit_conn perserver 1;
limit_req zone=why_req burst=1; #nodelay超出最大连接数直接丢弃，不保存在队列
.....
}
}

参考:

ngx_http_limit_conn_module模块文档：
http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_limit_conn_module.html
ngx_http_limit_req_module模块文档：
http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_limit_conn_module.html