Nginx限流-速率实现

控制速率

控制速率的方式之一就是采用漏桶算法。

(1)漏桶算法实现控制速率限流

漏桶(Leaky Bucket)算法思路很简单,水(请求)先进入到漏桶里,漏桶以一定的速度出水(接口有响应速率),当水流入速度过大会直接溢出(访问频率超过接口响应速率),然后就拒绝请求,可以看出漏桶算法能强行限制数据的传输速率.示意图如下:

(2)nginx的配置

配置示意图如下：

修改/usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf:

user  root root;
worker_processes  1;events {worker_connections  1024;
}http {include       mime.types;default_type  application/octet-stream;#cachelua_shared_dict dis_cache 128m;#限流设置limit_req_zone $binary_remote_addr zone=contentRateLimit:10m rate=2r/s;sendfile        on;#tcp_nopush     on;#keepalive_timeout  0;keepalive_timeout  65;#gzip  on;server {listen       80;server_name  localhost;location /update_content {content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;}location /read_content {#使用限流配置limit_req zone=contentRateLimit;content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;}}
}

配置说明：

binary_remote_addr 是一种key，表示基于 remote_addr(客户端IP) 来做限流，binary_ 的目的是压缩内存占用量。
zone：定义共享内存区来存储访问信息， contentRateLimit:10m 表示一个大小为10M，名字为contentRateLimit的内存区域。1M能存储16000 IP地址的访问信息，10M可以存储16W IP地址访问信息。
rate 用于设置最大访问速率，rate=10r/s 表示每秒最多处理10个请求。Nginx 实际上以毫秒为粒度来跟踪请求信息，因此 10r/s 实际上是限制：每100毫秒处理一个请求。这意味着，自上一个请求处理完后，若后续100毫秒内又有请求到达，将拒绝处理该请求.我们这里设置成2 方便测试。

测试：

重新加载配置文件

cd /usr/local/openresty/nginx/sbin./nginx -s reload

访问页面：http://192.168.211.132/read_content?id=1 ,连续刷新会直接报错。

(3)处理突发流量

上面例子限制 2r/s，如果有时正常流量突然增大，超出的请求将被拒绝，无法处理突发流量，可以结合 burst 参数使用来解决该问题。

例如，如下配置表示：

上图代码如下：

server {listen       80;server_name  localhost;location /update_content {content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;}location /read_content {limit_req zone=contentRateLimit burst=4;content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;}
}

burst 译为突发、爆发，表示在超过设定的处理速率后能额外处理的请求数,当 rate=10r/s 时，将1s拆成10份，即每100ms可处理1个请求。

此处，burst=4 ，若同时有4个请求到达，Nginx 会处理第一个请求，剩余3个请求将放入队列，然后每隔500ms从队列中获取一个请求进行处理。若请求数大于4，将拒绝处理多余的请求，直接返回503.

不过，单独使用 burst 参数并不实用。假设 burst=50 ，rate依然为10r/s，排队中的50个请求虽然每100ms会处理一个，但第50个请求却需要等待 50 * 100ms即 5s，这么长的处理时间自然难以接受。

因此，burst 往往结合 nodelay 一起使用。

例如：如下配置：

server {listen       80;server_name  localhost;location /update_content {content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;}location /read_content {limit_req zone=contentRateLimit burst=4 nodelay;content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;}
}

如上表示：

平均每秒允许不超过2个请求，突发不超过4个请求，并且处理突发4个请求的时候，没有延迟，等到完成之后，按照正常的速率处理。

如上两种配置结合就达到了速率稳定，但突然流量也能正常处理的效果。完整配置代码如下：

user  root root;
worker_processes  1;events {worker_connections  1024;
}http {include       mime.types;default_type  application/octet-stream;#cachelua_shared_dict dis_cache 128m;#限流设置limit_req_zone $binary_remote_addr zone=contentRateLimit:10m rate=2r/s;sendfile        on;#tcp_nopush     on;#keepalive_timeout  0;keepalive_timeout  65;#gzip  on;server {listen       80;server_name  localhost;location /update_content {content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;}location /read_content {limit_req zone=contentRateLimit burst=4 nodelay;content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;}}
}

测试：如下图在1秒钟之内可以刷新4次，正常处理。

但是超过之后，连续刷新5次，抛出异常。

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