Nginx中的limit_req模块和limit_conn模块详解

引言

在高流量场景下，良好的限流和连接控制策略至关重要，以防止服务器过载，确保服务稳定性和高可用性。Nginx 提供了 limit_req 和 limit_conn 模块，用以实现请求频率和并发连接数的限制。本文将详细介绍这两个模块的生效阶段和生效范围，并提供实际配置示例，解释相关指令的作用。

limit_req模块

功能介绍

limit_req 模块用于限制客户端请求的频率，以防止单一客户端占用过多服务器资源，提升稳定性。

生效阶段

limit_req 在请求处理的“访问阶段（access phase）”生效。它在接收到完整的 HTTP 请求后，即将转发到后端之前进行限流。

生效范围

• http：全局范围，作用于所有 server 和 location。
• server：作用于特定 server block 内的所有 location。
• location：作用于特定 URL 路径的 location。

配置示例和注释

http {
  # 定义一个共享内存区域，用于存储请求状态
  # $binary_remote_addr 是客户端的 IP 地址
  # zone=one:10m 定义名为 "one" 的共享内存区域，大小为 10MB
  # rate=1r/s 限制请求速率为每秒 1 个请求
  limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s;

  server {
    listen 80;
    server_name example.com;

    location /api/ {
      # 应用请求频率限制配置
      # zone=one 引用名为 "one" 的共享内存区域
      # burst=5 允许短时间内突发最多 5 个请求
      # nodelay 如果设置该参数，突发请求也会立即执行
      limit_req zone=one burst=5 nodelay;

      # 代理到后端服务
      proxy_pass http://backend_service;
    }
  }
}

参数解析

• limit_req_zone：声明一个限制请求的共享内存区域。
• limit_req：在指定的区域内启用请求频率限制。
• burst：允许的突发请求数量。
• nodelay：不延迟处理突发请求。

limit_conn模块

功能介绍

limit_conn 模块用于限制每个客户端的并发连接数，以防止资源被单一客户端耗尽。

生效阶段

limit_conn 在连接处理的“访问阶段（access phase）”生效。当服务器建立新连接时，立即根据配置进行并发连接限制。

生效范围

• http：全局范围，作用于所有 server 和 location。
• server：作用于特定 server block 内的所有 location。
• location：作用于特定 URL 路径的 location。

配置示例和注释

http {
  # 定义一个共享内存区域，用于存储连接状态
  # $binary_remote_addr 是客户端的 IP 地址
  # zone=addr:10m 定义名为 "addr" 的共享内存区域，大小为 10MB
  limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;

  server {
    listen 80;
    server_name example.com;

    location /api/ {
      # 应用并发连接限制配置
      # addr 引用名为 "addr" 的共享内存区域
      # 10 限制每个客户端最多允许 10 个并发连接
      limit_conn addr 10;

      # 代理到后端服务
      proxy_pass http://backend_service;
    }
  }
}

参数解析

• limit_conn_zone：声明一个限制连接数的共享内存区域。
• limit_conn：在指定的区域内启用连接数限制。

日志和状态设置

limit_conn_log_level

limit_conn_log_level 用于设置当连接被限制时的日志记录级别。

可选值

• info：基本信息记录。
• notice：详细信息记录。
• warn：警告信息记录（推荐）。
• error：错误信息记录。

limit_conn_status

limit_conn_status 用于设置当连接被限制时返回的 HTTP 状态码。

常用状态码

• 503：服务不可用（推荐）。
• 其他自定义状态码：根据具体需求设置。

完整配置示例和注释

http {
  # 为 limit_req 和 limit_conn 定义共享内存区域
  limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s;
  limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;

  # 设置限制被触发时的日志级别和返回状态码
  limit_conn_log_level warn;
  limit_conn_status 503;

  server {
    listen 80;
    server_name example.com;

    location /api/ {
      # 应用请求频率限制配置
      limit_req zone=one burst=5 nodelay;

      # 应用并发连接限制配置
      limit_conn addr 10;

      # 代理到后端服务
      proxy_pass http://backend_service;
    }
  }
}

解析与说明

• limit_req_zone 和 limit_conn_zone：分别定义请求和连接限制的共享内存区域。
• limit_req 和 limit_conn：在指定的区域内启用请求频率和连接数限制。
• limit_conn_log_level 和 limit_conn_status：分别设置连接限制触发时的日志级别和返回状态码。

结论

通过 Nginx 的 limit_req 和 limit_conn 模块，可以有效实现精确的请求频率和连接数控制。这不仅可以防止恶意请求和流量激增对服务器的冲击，还能提高服务的稳定性和可用性。结合日志级别和状态码设置，可以轻松监控和管理限流情况。

希望这篇博客能够帮助你更好地理解和应用 Nginx 的限流功能，提高配置能力。