Nginx源码研究之nginx限流模块详解

首先，需要明确Nginx限流模块的概念，即通过对请求的流量进行控制和限制，保护服务端资源免受过载而导致的服务不可用或响应缓慢。下面是nginx限流模块的完整攻略。

1. 理解Nginx限流模块的工作原理

Nginx限流模块的工作原理是基于Token Bucket算法，该算法与令牌桶算法类似，主要由三个核心参数组成：令牌速率，桶容量和最大可用令牌数。其中，令牌速率决定每隔多长时间向桶中放入一个令牌，桶容量决定桶内最大可容纳令牌数，最大可用令牌数则是桶中能存储的最多的令牌数。在Nginx限流模块中，令牌速率和桶容量可以通过Nginx配置文件进行配置，最大可用令牌数则由系统自动设置。

当请求进入服务端时，Nginx限流模块会先检查桶内是否有可用令牌，如果有，就允许请求通过，并减去相应的令牌数；如果没有，就拒绝请求或将请求放入等待队列中，直到桶中有足够的令牌。Nginx限流模块还可以基于客户端IP地址或请求URL对请求进行分类限流，提高服务端资源利用率和请求处理效率。

2. 下载和编译Nginx限流模块源码

可以从Github上下载Nginx限流模块的源码：https://github.com/kn007/limit-conn-module，下载后，需要将源码文件以.c文件的形式放入Nginx源代码的/src/http/modules/目录下。

在完成代码的放置后，在rebuild nginx之前还需要对nginx编译时加入新命令的支持，需要在编译选项中加入对libpcre-8.44库，重新编译ngxin。

示例：

./configure --with-http_ssl_module --with-stream --with-stream_ssl_module --add-module=./src/http/modules/limit_req_module --add-module=./src/http/modules/limit_conn_module  --with-pcre=../pcre-8.44 --with-zlib=../zlib-1.2.11 && make && sudo make install

3. 配置Nginx限流模块

在Nginx的配置文件中，通过使用类似下列的代码段可以轻松配置Nginx限流模块：

http {
    ...
    limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=conn_limit_per_ip:10m;
    ...
    server {
        ...
        limit_conn conn_limit_per_ip 10;
        ...
    }
}

limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=conn_limit_per_ip:10m;表示使用 $binary_remote_addr代表客户端的IP地址，然后配置conn_limit_per_ip的zone大小为10m，用于存储客户端的连接信息。

limit_conn conn_limit_per_ip 10;表示配置conn_limit_per_ip这个zone最多同时允许10个连接。

4. 测试Nginx限流模块

假设现有一个测试脚本，可以并发地向服务端发送多个http请求，测试脚本如下所示：

import requests
import threading

def send_request(url):
    res = requests.get(url)
    print("request response:", res.text)

if __name__ == "__main__":
    urls = ["http://localhost/test"] * 20
    threads = []
    for url in urls:
        t = threading.Thread(target=send_request, args=(url,))
        threads.append(t)
        t.start()

    for t in threads:
        t.join()

执行该脚本后，将会发起20个相同请求。如果Nginx限流模块正常运行，则只有前10个请求可以正常响应，其余请求则会遭到连接限流。

通过以上的步骤，我们可以了解如何配置和使用Nginx限流模块，并对其核心原理有一个清晰的认识。而且在我们的测试示例中可以看到，该模块能够有效地保护服务端资源免受流量过载攻击的影响。