nginx 流量控制以及访问控制的实现

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nginx 流量控制

流量限制 (rate-limiting)，是Nginx中一个非常实用，却经常被错误理解和错误配置的功能。我们可以用来限制用户在给定时间内HTTP请求的数量。请求，可以是一个简单网站首页的GET请求，也可以是登录表单的 POST 请求。流量限制可以用作安全目的，比如可以减慢暴力密码破解的速率。通过将传入请求的速率限制为真实用户的典型值，并标识目标URL地址(通过日志)，还可以用来抵御 DDOS 攻击。更常见的情况，该功能被用来保护上游应用服务器不被同时太多用户请求所压垮。

以下将会介绍Nginx的流量限制的基础知识和高级配置，”流量限制”在Nginx Plus中也适用。

1、Nginx如何限流

Nginx的”流量限制”使用漏桶算法(leaky bucket algorithm)，该算法在通讯和分组交换计算机网络中广泛使用，用以处理带宽有限时的突发情况。就好比，一个桶口在倒水，桶底在漏水的水桶。如果桶口倒水的速率大于桶底的漏水速率，桶里面的水将会溢出；同样，在请求处理方面，水代表来自客户端的请求，水桶代表根据”先进先出调度算法”(FIFO)等待被处理的请求队列，桶底漏出的水代表离开缓冲区被服务器处理的请求，桶口溢出的水代表被丢弃和不被处理的请求。

2、配置基本的限流

“流量限制”配置两个主要的指令，limit_req_zone和limit_req，如下所示：

192.168.62.155配置:
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=mylimit:10m rate=1r/s;
upstream myweb {
    server 192.168.62.157:80 weight=1 max_fails=1 fail_timeout=1;
    }
server {
    listen 80;
    server_name localhost;

    location /login {
        limit_req zone=mylimit;
        proxy_pass http://myweb;
        proxy_set_header Host $host:$server_port;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        }
}

192.168.62.157配置:
server {
    listen 80;
    server_name localhost;
    location /login {
        root  /usr/share/nginx/html;
        index  index.html index.html;
        }
}

连点两次后

limit_req_zone指令定义了流量限制相关的参数，而limit_req指令在出现的上下文中启用流量限制(示例中，对于”/login/”的所有请求)。

limit_req_zone指令通常在HTTP块中定义，使其可在多个上下文中使用，它需要以下三个参数：

Key - 定义应用限制的请求特性。示例中的 Nginx 变量$binary_remote_addr，保存客户端IP地址的二进制形式。这意味着，我们可以将每个不同的IP地址限制到，通过第三个参数设置的请求速率。(使用该变量是因为比字符串形式的客户端IP地址$remote_addr，占用更少的空间)
Zone - 定义用于存储每个IP地址状态以及被限制请求URL访问频率的共享内存区域。保存在内存共享区域的信息，意味着可以在Nginx的worker进程之间共享。定义分为两个部分：通过zone=keyword标识区域的名字，以及冒号后面跟区域大小。16000个IP地址的状态信息，大约需要1MB，所以示例中区域可以存储160000个IP地址。
Rate - 定义最大请求速率。在示例中，速率不能超过每秒1个请求。Nginx实际上以毫秒的粒度来跟踪请求，所以速率限制相当于每1000毫秒1个请求。因为不允许”突发情况”(见下一章节)，这意味着在前一个请求1000毫秒内到达的请求将被拒绝。

limit_req_zone指令设置流量限制和共享内存区域的参数，但实际上并不限制请求速率。所以需要通过添加

limit_req指令，将流量限制应用在特定的location或者server块。在上面示例中，我们对/login/请求进行流量限制。

现在每个IP地址被限制为每秒只能请求1次/login/，更准确地说，在前一个请求的1000毫秒内不能请求该URL。

3、处理突发

如果我们在1000毫秒内接收到2个请求，怎么办？对于第二个请求，Nginx将给客户端返回错误。这可能并不是我们想要的结果，因为应用本质上趋向于突发性。相反地，我们希望缓冲任何超额的请求，然后及时地处理它们。我们更新下配置，在limit_req中使用burst参数：

limit_req_zone $binary_remote_addr zone=mylimit:10m rate=10r/s;
    upstream myweb {
        server 192.168.62.157:80 weight=1 max_fails=1 fail_timeout=1;
        }
       
    server {
        listen 80;
        server_name localhost;
        location /login {
            limit_req zone=mylimit burst=20;
            proxy_pass http://myweb;
            proxy_set_header Host $host:$server_port;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
            }
    }

burst参数定义了超出zone指定速率的情况下(示例中的mylimit区域，速率限制在每秒10个请求，或每100毫秒一个请求)，客户端还能发起多少请求。上一个请求100毫秒内到达的请求将会被放入队列，我们将队列大小设置为20。

这意味着，如果从一个给定IP地址发送21个请求，Nginx会立即将第一个请求发送到上游服务器群，然后将余下20个请求放在队列中。然后每100毫秒转发一个排队的请求，只有当传入请求使队列中排队的请求数超过20时，Nginx才会向客户端返回错误。

4、配置流量控制相关功能

1、配置日志记录

默认情况下，Nginx会在日志中记录由于流量限制而延迟或丢弃的请求，如下所示：

2019/02/13 04:20:00 [error] 120315#0: *32086 limiting requests, excess: 1.000 by zone "mylimit", client: 192.168.1.2, server: nginx.com, request: "GET / HTTP/1.0", host: "nginx.com"

日志条目中包含的字段：

limiting requests - 表明日志条目记录的是被“流量限制”请求
excess - 每毫秒超过对应“流量限制”配置的请求数量
zone - 定义实施“流量限制”的区域
client - 发起请求的客户端IP地址
server - 服务器IP地址或主机名
request - 客户端发起的实际HTTP请求
host - HTTP报头中host的值

默认情况下，Nginx以error级别来记录被拒绝的请求，如上面示例中的[error]所示(Nginx以较低级别记录延时请求，一般是info级别)。如要更改Nginx的日志记录级别，需要使用limit_req_log_level指令。这里，我们将被拒绝请求的日志记录级别设置为warn：

一定要定义日志位置和级别才可以：

limit_req_zone $binary_remote_addr zone=mylimit:10m rate=1r/s;
    upstream myweb {
        server 192.168.62.157:80 weight=1 max_fails=1 fail_timeout=1;
        }
    server {
        listen 80;
        server_name localhost;

        location /login {
            limit_req zone=mylimit burst=20;
            limit_req_log_level warn;
            proxy_pass http://myweb;
            proxy_set_header Host $host:$server_port;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
            }
    }

继续访问测试，看error.log日志

2、发送到客户端的错误代码

一般情况下，客户端超过配置的流量限制时，Nginx响应状态码为503(Service Temporarily Unavailable)。可以使用limit_req_status指令来设置为其它状态码(例如下面的404状态码):

limit_req_zone $binary_remote_addr zone=mylimit:10m rate=10r/s;
	upstream myweb {
    	server 192.168.62.157:80 weight=1 max_fails=1 fail_timeout=1;
		}
	server {
    	listen 80;
    	server_name localhost;
		
    	location /login {
			limit_req zone=mylimit;
			limit_req_log_level warn;
			limit_req_status 404;
        	proxy_pass http://myweb;
          proxy_set_header Host $host:$server_port;
	      	proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
      		proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        	}
	}

5、nginx 流量控制总结

以上已经涵盖了Nginx和Nginx Plus提供的“流量限制”的很多功能，包括为HTTP请求的不同location设置请求速率，给“流量限制”配置burst参数。

nginx 访问控制

1、nginx 访问控制模块

（1）基于IP的访问控制：http_access_module
（2）基于用户的信任登录：http_auth_basic_module

2、基于IP的访问控制

1、配置语法

Syntax：allow address | CIDR | unix: | all;
default：默认无
Context：http，server，location

Syntax：deny address | CIDR | unix: | all;
default：默认无
Context：http，server，location

2、修改/etc/nginx/conf.d/access_mod.conf内容如下：

server {
    listen 80;
    server_name localhost;
    location ~ ^/admin {
        root /home/www/html;
        index index.html index.hml;
        deny 192.168.1.8;
        allow all;
        #deny 192.168.1.8;
        }
}
#需要注意:
如果先允许访问，在定义拒绝访问。那么拒绝访问不生效。

虚拟机宿主机IP为192.168.1.8，虚拟机IP为192.168.1.11，故这里禁止宿主机访问，允许其他所有IP访问。
宿主机访问http://192.168.1.11/admin，显示403 Forbidden。
当然也可以反向配置，同时也可以使用IP网段的配置方式，如allow 192.168.1.0/24;，表示满足此网段的IP都可以访问。

3、指定location拒绝所有请求

如果你想拒绝某个指定URL地址的所有请求，而不是仅仅对其限速，只需要在location块中配置deny all指令：

server {
    listen 80;
    server_name localhost;
    location /foo.html {
        root /home/www/html;
        deny all;
        }
}

3、基于用户的信任登录

1、配置语法

Syntax：auth_basic string | off;
default：auth_basic off;
Context：http，server，location，limit_except

Syntax：auth_basic_user_file file;
default：默认无
Context：http，server，location，limit_except
file：存储用户名密码信息的文件。

2、配置示例

改名access_mod.conf为auth_mod.conf，内容如下：

server {
	listen 80;
	server_name localhost;
	location ~ ^/admin {
		root /home/www/html;
		index index.html index.hml;
		auth_basic "Auth access test!";
		auth_basic_user_file /etc/nginx/auth_conf;
		}
}

auth_basic不为off，开启登录验证功能，auth_basic_user_file加载账号密码文件。

3、建立口令文件

[root@192 ~]# mkdir /home/www/html/admin -p
[root@192 ~]# vim /home/www/html/admin
hello qf
[root@192 ~]# yum install -y httpd-tools #htpasswd 是开源 http 服务器 apache httpd 的一个命令工具，用于生成 http 基本认证的密码文件
[root@192 ~]# htpasswd -cm /etc/nginx/auth_conf user10	//第一次新建用户
[root@192 ~]# htpasswd -m /etc/nginx/auth_conf user20	//第二次添加用户
[root@192 ~]# cat /etc/nginx/auth_conf
user10:$apr1$MOa9UVqF$RlYRMk7eprViEpNtDV0n40
user20:$apr1$biHJhW03$xboNUJgHME6yDd17gkQNb0

4、访问测试

5、局限性

（1）用户信息依赖文件方式
（2）操作管理机械，效率低下

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