nginx配置limit_req限制ip訪問速率詳解

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1、漏桶原理

漏桶原理是什么呢？我們可以從字面上簡單的理解，就是有一個桶，它的體積是固定的，桶底下有一個小洞會不停的漏水出去，而桶的上方有個水龍頭，也不停的往桶里灌水。

假設我們這個桶的體積是1L，小洞的口能漏水的最大速率為100ml/s，對以下情況進行實驗：

（1）進水的速率是50ml/s，這時候對于小洞來說完全無壓力，那么這個桶里的水就不會溢出，所有的水都會從小洞里漏出來。

（2）接著我們把水龍頭出水的速率調大到100ml/s，這個時候，和小洞漏水的速率一樣，這個時候桶里的水也不會溢出，桶中的水不會有變化，所有的水都會從小洞里漏出來。

（3）我們再把水龍頭調大，調到150m/m，這個時候，進水的速率比出水的速率每秒大50ml，經過20秒后，桶里的水滿了，會溢出來，之后每秒都會有50ml的水會溢出。

以上的不管哪種情況，相同的一點是，漏水的最大速率是一樣的。當進水的速率大于漏水的速率，桶滿水之后，將有一部分水會被溢出。

換成我們訪問一臺服務器也一樣，限制其流量的存儲量和速率，當處理不過來的時候會直接廢棄掉一些請求，確保服務器的正常流量處理。

這就是漏桶原理。

2、Nginx漏桶原理配置

Nginx采用漏桶原理（leaky bucket），對請求的ip進行過于頻繁的限制，參考文檔鏈接：https://en.wikipedia.org/wiki/Leaky_bucket

具體的配置如下：

#以用戶二進制IP地址，定義三個漏桶，滴落速率1-3req/sec，桶空間1m，1M能保持大約16000個(IP)狀態
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，延遲請求
#嚴格按照漏桶速率qps=1處理每秒請求
#在峰值burst=5以內的并發請求，會被掛起，延遲處理
#超出請求數限制則直接返回503
#客戶端只要控制并發在峰值[burst]內，就不會觸發limit_req_error_log

# 例1：發起一個并發請求=6，拒絕1個，處理1個，進入延遲隊列4個：
#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，不延遲請求
#加了nodelay之后，漏桶控制一段時長內的平均qps = 漏桶速率，允許瞬時的峰值qps > 漏桶qps
#所以峰值時的最高qps=(brust+qps-1)=5
#請求不會被delay，要么處理，要么直接返回503
#客戶端需要控制qps每秒請求數，才不會觸發limit_req_error_log

# 例2：每隔5秒發起一次達到峰值的并發請求，由于時間段內平均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：連續每秒發起并發請求=5，由于時間段內平均qps>>1，超出的請求被拒絕：
#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;
}
 
}

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