Nginx限制客户端的访问频次和访问次数

NginxHttpLimitConnModule
NginxHttpLimitReqModule

在生产应用过程中，nginx虽然可以承受住高并发，但是否这些并发连接都是有效的访问请求，还是恶意的访问？因此我们可以从限定客户端的访问频次和访问次数来使我们的nginx服务器来承受更高的有效并发。

cc攻击一般就是使用有限的ip数对服务器频繁发送数据来达到攻击的目的，nginx可以通过两个模块配置来限制ip在同一时间段的访问次数来防cc攻击。

先来介绍下nginx的两个模块：

1、NginxHttpLimitConnModule

限制单个IP的连接数，一段时间内的连接数限制

通过漏桶原理来限制单位时间内的请求数，一旦单位时间内请求数超过限制，就会返回 503 错误。

2、NginxHttpLimitReqModule

限制单个IP每秒请求数，同一时刻的连接数限制

NginxHttpLimitConnModule

http {
    limit_conn_zone $binary_remote_addr  zone=one:10m;
    server {
        limit_conn one 1;
        location =/1.html {
            root html;
        }
    }
}

1、limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=one:10m;

第一个参数$binary_remote_addr ：表示以客户端ip作为键值来进行限制，nginx 1.18以后用limit_conn_zone替换了limit_conn；
第二个参数zone=one:10m：表示生成一个大小为10M，名字为one的存储区域，用来存储访问次数，1M能存储16000个状态；
其他：limit_conn_zone $server_name zone=perserver:10m：$server_name是限制同一server最大并发数；

2、limit_conn one 1;

表示在one存储区内，限制客户端ip只能访问一次，若超过访问限制，则返回503错误。

我们用ab进行测试：ab -c 2 -n 10 http://www.test.cn/1.html

我们每次发起2个请求，一共有10次请求

[root@usvr-124 logs]# cat access.log

27/Nov/2018:11:25:30 +0800 – – 192.168.3.124:80 GET /1.html – – 192.168.3.126 HTTP/1.0 [ApacheBench/2.3] [-] – www.test.cn 200 0 0 235 90 0″-“
27/Nov/2018:11:25:30 +0800 – – 192.168.3.124:80 GET /1.html – – 192.168.3.126 HTTP/1.0 [ApacheBench/2.3] [-] – www.test.cn 503 0 0 371 90 0″-“
27/Nov/2018:11:25:30 +0800 – – 192.168.3.124:80 GET /1.html – – 192.168.3.126 HTTP/1.0 [ApacheBench/2.3] [-] – www.test.cn 200 0 0 235 90 0″-“
27/Nov/2018:11:25:30 +0800 – – 192.168.3.124:80 GET /1.html – – 192.168.3.126 HTTP/1.0 [ApacheBench/2.3] [-] – www.test.cn 503 0 0 371 90 0″-“
27/Nov/2018:11:25:30 +0800 – – 192.168.3.124:80 GET /1.html – – 192.168.3.126 HTTP/1.0 [ApacheBench/2.3] [-] – www.test.cn 200 0 0 235 90 0″-“
27/Nov/2018:11:25:30 +0800 – – 192.168.3.124:80 GET /1.html – – 192.168.3.126 HTTP/1.0 [ApacheBench/2.3] [-] – www.test.cn 503 0 0 371 90 0″-“
27/Nov/2018:11:25:30 +0800 – – 192.168.3.124:80 GET /1.html – – 192.168.3.126 HTTP/1.0 [ApacheBench/2.3] [-] – www.test.cn 503 0 0 371 90 0″-“
27/Nov/2018:11:25:30 +0800 – – 192.168.3.124:80 GET /1.html – – 192.168.3.126 HTTP/1.0 [ApacheBench/2.3] [-] – www.test.cn 200 0 0 235 90 0″-“
27/Nov/2018:11:25:30 +0800 – – 192.168.3.124:80 GET /1.html – – 192.168.3.126 HTTP/1.0 [ApacheBench/2.3] [-] – www.test.cn 503 0 0 371 90 0″-“
27/Nov/2018:11:25:30 +0800 – – 192.168.3.124:80 GET /1.html – – 192.168.3.126 HTTP/1.0 [ApacheBench/2.3] [-] – www.test.cn 200 0 0 235 90 0″-“

我们可以看到，每次访问是两个并发，每两个并发请求中有一个是被拒绝的，返回的是503错误。我们再来看下错误日志：

[root@usvr-124 logs]# cat error.log

2018/11/27 11:29:50 [error] 8445#0: *22317249 limiting connections by zone “one”, client: 192.168.3.126, server: www.test.cn, request: “GET /1.html HTTP/1.0”, host: “www.test.cn”
2018/11/27 11:29:50 [error] 8445#0: *22317251 limiting connections by zone “one”, client: 192.168.3.126, server: www.test.cn, request: “GET /1.html HTTP/1.0”, host: “www.test.cn”
2018/11/27 11:29:50 [error] 8445#0: *22317255 limiting connections by zone “one”, client: 192.168.3.126, server: www.test.cn, request: “GET /1.html HTTP/1.0”, host: “www.test.cn”
2018/11/27 11:29:50 [error] 8445#0: *22317257 limiting connections by zone “one”, client: 192.168.3.126, server: www.test.cn, request: “GET /1.html HTTP/1.0”, host: “www.test.cn”

从上面看出返回503错误的由于被我们设定的存储区域one所限制，也就是说我们设定的规则生效了。

NginxHttpLimitReqModule

http {
    limit_req_zone  $binary_remote_addr  zone=two:10m rate=5r/s;
    server {
        limit_req zone=two burst=5 nodelay;
        location =/1.html {
            root html;
        }
    }
}

1、limit_req_zone $binary_remote_addr zone=two:10m rate=5r/s;

第一个参数$binary_remote_addr：表示以客户端ip作为键值来进行限制；
第二个参数zone=two:10m ：表示生成一个大小为10M，名字为two的存储区域，用来存储访问频率；
第三个参数 rate=5r/s：表示限定客户端的访问频率为每秒5次，rete的值必须为整数，速率在每秒请求中指定（r/s）。如果需要每秒少于一个请求的速率，则以每分钟的请求（r/m）指定，例如如果限制两秒钟一个请求，可以设置成30r/m；

2、limit_req zone=two burst=5 nodelay;

第一个参数zone=two：表示使用存储区域two来限制
第二个参数burst=5：表示设定一个缓存区域，当有大量请求时，超过了访问频次限制的请求会放在这个缓冲区域内
第三个参数nodelay：漏桶原理也就是队列，表示当超过访问次数并缓冲也满的情况下，直接放回503错误，若不设置，这些多余的请求会延迟处理

用ab进行测试：ab -c 1 -n 5 -t 2 http://www.test.cn/1.html

由于在2秒内会请求很多次，因此在这就不把访问日志和错误日志贴出来了，大体我描述下：

在第一秒内成功访问，也就是返回200的有6条记录
在第二秒内成功访问，也就是返回200的有5条记录
在第三秒内成功访问，也就是返回200的有4条记录

从上面看出，访问频次平均现在在5条左右，其实也没有精确的达到我们设置的限制，但是对外来说，这种效果还是起到作用了。

看访问日志是限制没有精确达到我们要求的次数，但是不可否定的是这可以帮助我们的nginx节省部分流量，提高了可用的并发。
经过多次实验，limit_conn和limit_req都不是每次很准，有时差距和实际参数很大。