Nginx的请求限制

在配置nginx的过程中我们需要考虑受到攻击或恶意请求的情况，比如单用户恶意发起大量请求，这时Nginx的请求限制可以帮助我们对其进行限制。

连接频率限制 : limit_conn_module

请求频率限制 : limit_req_module

理解:连接频率限制和请求频率限制都可以实现Nginx的请求限制 , 但是他们的实现原理是不一样的 , 区别就在于连接和请求上 , http协议的链接与请求 , http协议是建立在tcp协议之上的,要完成一次http的请求,先要进行tcp的3次握手建立http的连接 , 然后才进行http的request和response(请求和响应) , 现在http1.1以上的版本已经可以实现一次建立http的连接进行多次的http的request和response(请求和响应) ,最后客户端和服务端不断的来发送FIN包和ACK包来保持HTTP的连接 。

如果面对抢购和秒杀需求来限制 , 个人觉得连接频率限制和请求频率限制应该配合使用 , 使用连接频率限制同一IP同时只能有3个连接, 再使用请求频率限制对于同一ip的请求，限制平均速率为5个请求/秒 , 这样是不是比单独只使用一种限制要好很多?

比如只使用连接频率限制 , 由于一次建立http的连接可以进行多次的请求和响应 , 我们无法精确的限制同一ip同时发起多少次的http请求 ;

比如只使用请求频率限制 , 可以精确的限制同一ip1秒只能发起5次的http请求 , 假如同一ip1秒内发起了100000次请求 , 虽然限制了只有5次成功响应 , 但是其他的99995次的请求TCP握手建立http连接是不是会消耗服务器资源?

所以,个人觉得连接频率限制和请求频率限制应该配合使用!

HTTP协议的连接与请求

HTTP请求建立在一次TCP连接基础上

一次TCP连接至少产生一次HTTP请求

连接限制

ngx_http_limit_conn_module模块用于限制每个定义键的连接数，特别是来自单个IP地址的连接数。

配置示例

http {

    ...

   #对单个ip、单个会话同时存在的连接数的限制。这里定义一个存储区conn_zone，conn_zone的容量是1m，该存储区针对于变量$binary_remote_add生效，这里是针对单个IP生效。该模块只是一个定义，配置在http配置段，需要配合limit_conn指令使用才生效， limit_conn one 1表示该location段使用conn_zone定义的 limit_conn_zone ，对单个IP限制同时存在一个连接。

    limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=conn_zone:1m;

    server {

            location / {

                    limit_conn conn_zone 1;

            }

}

做个演示:

未开启连接限制时做个压力测试 (不懂ab的可以看看https://www.cnblogs.com/TingJie/articles/4974885.html这个文章 , 很简单明了)

ab -n 10000 -c 1000 http://192.168.58.100/index.html 

Complete requests:      10000

Failed requests:        78

这里模拟了10万个请求 , 1000个并发 , 78个请求失败,打开nginx的错误日志查看都是打开文件失败的错误 ( open() "/usr/share/nginx/html/50x.html" failed (24: Too many open files))! 想象一下 , 如果我们是一个商城程序的API接口 , 正常情况下 , 同一个IP下10万个请求1000个并发 , 算不算恶意攻击?那么就需要做一下连接限制了噻 , 具体怎么限制根绝具体的逻辑去处理 , 我们这里简单的限制一下(启用配置示例的连接限制)再次做个压力测试:

ab -n 10000 -c 1000 http://192.168.58.100/index.html 

Complete requests:      100000

Failed requests:        43616

开启连接限制对单个IP限制同时只能存在一个连接,这里模拟了10万个请求 , 1000个并发 , 43616个请求失败,打开nginx的错误日志查看下错误全是连接限制的作用(limiting connections by zone "conn_zone") , 我们知道"现在http1.1以上的版本已经可以实现一次建立http的连接进行多次的http的request和response(请求和响应) " , 大家想想 , 如果我们需要做一个抢购和秒杀 , 是不是需要对单个抢购和秒杀限制连接单个IP同时只能存在一个或者多个连接的限制?不然人家写个脚本程序运行在十台八台的机器上疯狂的请求怎么办?当然这只是一个比较简单的应用场景 , 更多的还是需要自己思考与摸索.

请求限制

ngx_http_limit_req_module模块用于限制请求的处理速率，特别是单一的IP地址的请求的处理速率。使用“漏桶”方法进行限制。

配置示例

http {

    ...

   #$binary_remote_addr表示的是客户端的地址,zone=req_zone:1m代表的是开辟了一个名为req_zone的1M的空间,1M的空间可以存储多少个$binary_remote_addr这里不解释了 , Nginx官网文档介绍的相当清除 , 速率rate=1r/s代表的是每秒1个 , 所以这里定义的配置代表：对于同一ip的请求，限制平均速率为1个请求/秒。

    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=req_zone:1m rate=1r/s;

    server {

            ...

            location / {

                    root  /usr/share/nginx/html;

                    index  index.html index.htm;

                    #请求限制 : 对于符合名为req_zone的limit_req_zone 配置(对于同一ip的请求，限制平均速率为1个请求/秒) , 超过部分进行延迟处理，若超过3个请求/秒，丢弃超过部分。

                    #limit_req zone=req_zone burst=3 nodelay;

                    #请求限制 : 对于符合名为req_zone的limit_req_zone 配置 ,超过部分进行延迟处理，若超过3个请求/秒，所有请求都被过度延迟,直到名为req_zone的limit_req_zone 配置设置的1M存储区被占满,如果存储区耗尽，则删除最近最少使用的状态。即使在此之后无法创建新状态，请求也会因错误而终止。

                    #limit_req zone=req_zone burst=3;

                    #请求限制 : 对于符合名为req_zone的limit_req_zone 配置(对于同一ip的请求，限制平均速率为1个请求/秒) 若超过1个请求/秒，所有请求都被过度延迟,直到名为req_zone的limit_req_zone 配置设置的1M存储区被占满,如果存储区耗尽，则删除最近最少使用的状态。即使在此之后无法创建新状态，请求也会因错误而终止。

                    #limit_req zone=req_zone;

            }

基本指令

limit_req_zone

语法:limit_req_zone key zone=name:size rate=rate;

只能在http块中使用

此指令用于声明请求限制zone，zone可以保存各种key的状态，name是zone的唯一标识，size代表zone的内存大小，rate指定速率限制。

参数详解:

1.key，

若客户的请求匹配了key，则进入zone。可以是文本、变量，通常为Nginx变量。

如$binary_remote_addr(客户的ip)，$uri(不带参数的请求地址)，$request_uri(带参数的请求地址)，$server_name(服务器名称)。

支持组合使用，使用空格隔开。

2.zone

使用zone=test，指定此zone的名字为test。

3.size

在zone=name后面紧跟:size，指定此zone的内存大小。如zone=name:10m，代表name的共享内存大小为10m。通常情况下，1m可以保存16000个状态。

4.rate

使用rate=1r/s，限制平均1秒不超过1个请求。使用rate=1r/m，限制平均1分钟不超过1个请求。

例子:

limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=5r/s;

limit_req_zone $binary_remote_addr $uri zone=two:10m rate=1r/s;

同一ip不同请求地址，进入名为one的zone，限制速率为5请求/秒。

同一ip同一请求地址，进入名为two的zone，限制速率为1请求/秒。

limit_req zone

语法:limit_req zone=name [burst=number] [nodelay];

可在http, server, location块中使用

此指令用于设置共享的内存zone和最大的突发请求大小。

若请求速率超过了limit_req_zone中指定的rate但小于limit_req中的burst，则进行延迟处理，若再超过burst，就可以通过设置nodelay对其进行丢弃处理。

参数详解:

1.zone

使用zone=name指定使用名为name的zone，这个zone之前使用limit_req_zone声明过。

2.burst(可选)

burst用于指定最大突发请求数。许多场景下，单一地限制rate并不能满足需求，设置burst，可以延迟处理超过rate限制的请求。

3.nodelay(可选)

如果设置了nodelay，在突发请求数大于burst时，会丢弃掉这部分请求。因为如果只是延迟处理，就像”漏斗“，一旦上面加得快(请求)，下面漏的慢(处理速度)，”漏斗“总会有溢出的时候。这时，丢弃掉溢出的部分就显得很有意义了。

单客户分为三种情况:

请求速率 < rate(1r/s)，正常处理

rate(1r/s) < 请求速率 ＜ burst(5r/s)，大于rate部分延迟

burst(5r/s)  < 请求速率，大于burst部分丢弃(返回503服务暂时不可用)

做个演示:

未开启请求限制时做个压力测试 (不懂ab的可以看看https://www.cnblogs.com/TingJie/articles/4974885.html这个文章 , 很简单明了)

ab -n 100000 -c 1000 http://192.168.58.100/index.html 

Complete requests:      10000

Failed requests:        0

这里模拟了10万个请求 , 1000个并发 , 全部请求成功! 想想一下 , 如果我们是一个商城程序的API接口 , 正常情况下,同一个IP下10万个请求算不算恶意攻击?那么就需要做一下请求限制了噻 , 具体怎么限制根绝具体的逻辑去处理 , 我们这里简单的限制一下:

同一ip请求，进入名为req_zone的zone，限制速率为20次请求/秒,

超过部分进行延迟处理，若超过10个请求/秒，丢弃超过部分。

http {

    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=req_zone:1m rate=20r/s;

    server {

            ...

            location / {

                    ...

                    #limit_req zone=req_zone burst=10 nodelay;

            }

修改了配置之后平滑重启一下nginx -s reload , 再次使用之前的参数做个压力测试看看

同一IP发起了请求10万次, nginx只接受处理了100次,是不是nginx的压力一下子就小了

Complete requests: 100000

Failed requests:        99900