本文分享自華為云社區《【高并發】使用Nginx實現限流》，作者：冰 河。
Nginx作為一款高性能的Web代理和負載均衡服務器，往往會部署在一些互聯網應用比較前置的位置。此時，我們就可以在Nginx上進行設置，對訪問的IP地址和并發數進行相應的限制。
Nginx官方的限流模塊Nginx官方版本限制IP的連接和并發分別有兩個模塊：
limit_req_zone 用來限制單位時間內的請求數，即速率限制,采用的漏桶算法 “leaky bucket”。 limit_req_conn 用來限制同一時間連接數，即并發限制。 limit_req_zone 參數配置 limit_req_zone參數說明 Syntax: limit_req zone=name [burst=number] [nodelay]; Default: — Context: http, server, location limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s; 第一個參數：$binary_remote_addr 表示通過remote_addr這個標識來做限制，“binary_”的目的是縮寫內存占用量，是限制同一客戶端ip地址。 第二個參數：zone=one:10m表示生成一個大小為10M，名字為one的內存區域，用來存儲訪問的頻次信息。 第三個參數：rate=1r/s表示允許相同標識的客戶端的訪問頻次，這里限制的是每秒1次，還可以有比如30r/m的。 limit_req zone=one burst=5 nodelay; 第一個參數：zone=one 設置使用哪個配置區域來做限制，與上面limit_req_zone 里的name對應。 第二個參數：burst=5，重點說明一下這個配置，burst爆發的意思，這個配置的意思是設置一個大小為5的緩沖區當有大量請求（爆發）過來時，超過了訪問頻次限制的請求可以先放到這個緩沖區內。 第三個參數：nodelay，如果設置，超過訪問頻次而且緩沖區也滿了的時候就會直接返回503，如果沒有設置，則所有請求會等待排隊。 limit_req_zone示例 http { limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s; server { location /search/ { limit_req zone=one burst=5 nodelay; } }下面配置可以限制特定UA（比如搜索引擎）的訪問：
limit_req_zone $anti_spider zone=one:10m rate=10r/s; limit_req zone=one burst=100 nodelay; if ($http_user_agent ~* "googlebot|bingbot|Feedfetcher-Google") { set $anti_spider $http_user_agent; }其他參數
Syntax: limit_req_log_level info | notice | warn | error; Default: limit_req_log_level error; Context: http, server, location當服務器由于limit被限速或緩存時，配置寫入日志。延遲的記錄比拒絕的記錄低一個級別。例子：limit_req_log_level notice延遲的的基本是info。
Syntax: limit_req_status code; Default: limit_req_status 503; Context: http, server, location設置拒絕請求的返回值。值只能設置 400 到 599 之間。
ngx_http_limit_conn_module 參數配置 ngx_http_limit_conn_module 參數說明這個模塊用來限制單個IP的請求數。并非所有的連接都被計數。只有在服務器處理了請求并且已經讀取了整個請求頭時，連接才被計數。
Syntax: limit_conn zone number; Default: — Context: http, server, location limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m; server { location /download/ { limit_conn addr 1; }一次只允許每個IP地址一個連接。
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; }可以配置多個limit_conn指令。例如，以上配置將限制每個客戶端IP連接到服務器的數量，同時限制連接到虛擬服務器的總數。
Syntax: limit_conn_zone key zone=name:size; Default: — Context: http limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;在這里，客戶端IP地址作為關鍵。請注意，不是$ remote_addr，而是使用$ binary_remote_addr變量。 $ remote_addr變量的大小可以從7到15個字節不等。存儲的狀態在32位平臺上占用32或64字節的內存，在64位平臺上總是占用64字節。對于IPv4地址，$ binary_remote_addr變量的大小始終為4個字節，對于IPv6地址則為16個字節。存儲狀態在32位平臺上始終占用32或64個字節，在64位平臺上占用64個字節。一個兆字節的區域可以保持大約32000個32字節的狀態或大約16000個64字節的狀態。如果區域存儲耗盡，服務器會將錯誤返回給所有其他請求。
Syntax: limit_conn_log_level info | notice | warn | error; Default: limit_conn_log_level error; Context: http, server, location當服務器限制連接數時，設置所需的日志記錄級別。
Syntax: limit_conn_status code; Default: limit_conn_status 503; Context: http, server, location設置拒絕請求的返回值。
Nginx限流實戰 限制訪問速率 limit_req_zone $binary_remote_addr zone=mylimit:10m rate=2r/s; server { location / { limit_req zone=mylimit; } }上述規則限制了每個IP訪問的速度為2r/s，并將該規則作用于根目錄。如果單個IP在非常短的時間內并發發送多個請求，結果會怎樣呢？
我們使用單個IP在10ms內發并發送了6個請求，只有1個成功，剩下的5個都被拒絕。我們設置的速度是2r/s，為什么只有1個成功呢，是不是Nginx限制錯了？當然不是，是因為Nginx的限流統計是基于毫秒的，我們設置的速度是2r/s，轉換一下就是500ms內單個IP只允許通過1個請求，從501ms開始才允許通過第二個請求。
burst緩存處理我們看到，我們短時間內發送了大量請求，Nginx按照毫秒級精度統計，超出限制的請求直接拒絕。這在實際場景中未免過于苛刻，真實網絡環境中請求到來不是勻速的，很可能有請求“突發”的情況，也就是“一股子一股子”的。Nginx考慮到了這種情況，可以通過burst關鍵字開啟對突發請求的緩存處理，而不是直接拒絕。
來看我們的配置：
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=mylimit:10m rate=2r/s; server { location / { limit_req zone=mylimit burst=4; } }我們加入了burst=4，意思是每個key(此處是每個IP)最多允許4個突發請求的到來。如果單個IP在10ms內發送6個請求，結果會怎樣呢？
相比實例一成功數增加了4個，這個我們設置的burst數目是一致的。具體處理流程是：1個請求被立即處理，4個請求被放到burst隊列里，另外一個請求被拒絕。通過burst參數，我們使得Nginx限流具備了緩存處理突發流量的能力。
但是請注意：burst的作用是讓多余的請求可以先放到隊列里，慢慢處理。如果不加nodelay參數，隊列里的請求不會立即處理，而是按照rate設置的速度，以毫秒級精確的速度慢慢處理。
nodelay降低排隊時間在使用burst緩存處理中，我們看到，通過設置burst參數，我們可以允許Nginx緩存處理一定程度的突發，多余的請求可以先放到隊列里，慢慢處理，這起到了平滑流量的作用。但是如果隊列設置的比較大，請求排隊的時間就會比較長，用戶角度看來就是RT變長了，這對用戶很不友好。有什么解決辦法呢？nodelay參數允許請求在排隊的時候就立即被處理，也就是說只要請求能夠進入burst隊列，就會立即被后臺worker處理，請注意，這意味著burst設置了nodelay時，系統瞬間的QPS可能會超過rate設置的閾值。nodelay參數要跟burst一起使用才有作用。
延續burst緩存處理的配置，我們加入nodelay選項：
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=mylimit:10m rate=2r/s; server { location / { limit_req zone=mylimit burst=4 nodelay; } }單個IP 10ms內并發發送6個請求，結果如下：
跟burst緩存處理相比，請求成功率沒變化，但是總體耗時變短了。這怎么解釋呢？在burst緩存處理中，有4個請求被放到burst隊列當中，工作進程每隔500ms(rate=2r/s)取一個請求進行處理，最后一個請求要排隊2s才會被處理；這里，請求放入隊列跟burst緩存處理是一樣的，但不同的是，隊列中的請求同時具有了被處理的資格，所以這里的5個請求可以說是同時開始被處理的，花費時間自然變短了。
但是請注意，雖然設置burst和nodelay能夠降低突發請求的處理時間，但是長期來看并不會提高吞吐量的上限，長期吞吐量的上限是由rate決定的，因為nodelay只能保證burst的請求被立即處理，但Nginx會限制隊列元素釋放的速度，就像是限制了令牌桶中令牌產生的速度。
看到這里你可能會問，加入了nodelay參數之后的限速算法，到底算是哪一個“桶”，是漏桶算法還是令牌桶算法？當然還算是漏桶算法。考慮一種情況，令牌桶算法的token為耗盡時會怎么做呢？由于它有一個請求隊列，所以會把接下來的請求緩存下來，緩存多少受限于隊列大小。但此時緩存這些請求還有意義嗎？如果server已經過載，緩存隊列越來越長，RT越來越高，即使過了很久請求被處理了，對用戶來說也沒什么價值了。所以當token不夠用時，最明智的做法就是直接拒絕用戶的請求，這就成了漏桶算法。
自定義返回值 limit_req_zone $binary_remote_addr zone=mylimit:10m rate=2r/s; server { location / { limit_req zone=mylimit burst=4 nodelay; limit_req_status 598; } }默認情況下 沒有配置 status 返回值的狀態：
