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Nginx源码研究之nginx限流模块详解说明

来源:整理 时间:2022-02-14 13:52:46 编辑:飘云 手机版

2.1HTTP请求处理过程

nginx将HTTP请求处理流程分为11个阶段,绝大多数HTTP模块都会将自己的handler添加到某个阶段(其中有4个阶段不能添加自定义handler),nginx处理HTTP请求时会挨个调用所有的handler;

typedef enum {
 NGX_HTTP_POST_READ_PHASE = 0, //目前只有realip模块会注册handler(nginx作为代理服务器时有用,后端以此获取客户端原始ip)
 
 NGX_HTTP_SERVER_REWRITE_PHASE, //server块中配置了rewrite指令,重写url
 
 NGX_HTTP_FIND_CONFIG_PHASE, //查找匹配location;不能自定义handler;
 NGX_HTTP_REWRITE_PHASE,  //location块中配置了rewrite指令,重写url
 NGX_HTTP_POST_REWRITE_PHASE, //检查是否发生了url重写,如果有,重新回到FIND_CONFIG阶段;不能自定义handler;
 
 NGX_HTTP_PREACCESS_PHASE,  //访问控制,限流模块会注册handler到此阶段
 
 NGX_HTTP_ACCESS_PHASE,  //访问权限控制
 NGX_HTTP_POST_ACCESS_PHASE, //根据访问权限控制阶段做相应处理;不能自定义handler;
 
 NGX_HTTP_TRY_FILES_PHASE,  //只有配置了try_files指令,才会有此阶段;不能自定义handler;
 NGX_HTTP_CONTENT_PHASE,  //内容产生阶段,返回响应给客户端
 
 NGX_HTTP_LOG_PHASE   //日志记录
} ngx_http_phases;

nginx使用结构体ngx_module_s表示一个模块,其中字段ctx,是一个指向模块上下文结构体的指针;nginx的HTTP模块上下文结构体如下所示(上下文结构体的字段都是一些函数指针):

typedef struct {
 ngx_int_t (*preconfiguration)(ngx_conf_t *cf);
 ngx_int_t (*postconfiguration)(ngx_conf_t *cf); //此方法注册handler到相应阶段
 
 void  *(*create_main_conf)(ngx_conf_t *cf); //http块中的主配置
 char  *(*init_main_conf)(ngx_conf_t *cf, void *conf);
 
 void  *(*create_srv_conf)(ngx_conf_t *cf); //server配置
 char  *(*merge_srv_conf)(ngx_conf_t *cf, void *prev, void *conf);
 
 void  *(*create_loc_conf)(ngx_conf_t *cf); //location配置
 char  *(*merge_loc_conf)(ngx_conf_t *cf, void *prev, void *conf);
} ngx_http_module_t;

以ngx_http_limit_req_module模块为例,postconfiguration方法简单实现如下:

static ngx_int_t ngx_http_limit_req_init(ngx_conf_t *cf)
{
 h = ngx_array_push(&cmcf->phases[NGX_HTTP_PREACCESS_PHASE].handlers);
 
 *h = ngx_http_limit_req_handler; //ngx_http_limit_req_module模块的限流方法;nginx处理HTTP请求时,都会调用此方法判断应该继续执行还是拒绝请求
 
 return NGX_OK;
}

2.2 nginx事件处理简单介绍

假设nginx使用的是epoll。

nginx需要将所有关心的fd注册到epoll,添加方法生命如下:

static ngx_int_t ngx_epoll_add_event(ngx_event_t *ev, ngx_int_t event, ngx_uint_t flags);

方法第一个参数是ngx_event_t结构体指针,代表关心的一个读或者写事件;nginx为事件可能会设置一个超时定时器,从而能够处理事件超时情况;定义如下:

struct ngx_event_s {
 
 ngx_event_handler_pt handler; //函数指针:事件的处理函数
 
 ngx_rbtree_node_t timer;  //超时定时器,存储在红黑树中(节点的key即为事件的超时时间)
 
 unsigned   timedout:1; //记录事件是否超时
 
};

一般都会循环调用epoll_wait监听所有fd,处理发生的读写事件;epoll_wait是阻塞调用,最后一个参数timeout是超时时间,即最多阻塞timeout时间如果还是没有事件发生,方法会返回;

nginx在设置超时时间timeout时,会从上面说的记录超时定时器的红黑树中查找最近要到时的节点,以此作为epoll_wait的超时时间,如下面代码所示;

ngx_msec_t ngx_event_find_timer(void)
{
 node = ngx_rbtree_min(root, sentinel);
 timer = (ngx_msec_int_t) (node->key - ngx_current_msec);
 
 return (ngx_msec_t) (timer > 0 ? timer : 0);
}

同时nginx在每次循环的最后,会从红黑树中查看是否有事件已经过期,如果过期,标记timeout=1,并调用事件的handler;

void ngx_event_expire_timers(void)
{
 for ( ;; ) {
  node = ngx_rbtree_min(root, sentinel);
 
  if ((ngx_msec_int_t) (node->key - ngx_current_msec) <= 0) { //当前事件已经超时
   ev = (ngx_event_t *) ((char *) node - offsetof(ngx_event_t, timer));
 
   ev->timedout = 1;
 
   ev->handler(ev);
 
   continue;
  }
 
  break;
 }
}

nginx就是通过上面的方法实现了socket事件的处理,定时事件的处理;

ngx_http_limit_req_module模块解析

ngx_http_limit_req_module模块是对请求进行限流,即限制某一时间段内用户的请求速率;且使用的是令牌桶算法;

3.1配置指令

ngx_http_limit_req_module模块提供一下配置指令,供用户配置限流策略

//每个配置指令主要包含两个字段:名称,解析配置的处理方法
static ngx_command_t ngx_http_limit_req_commands[] = {
 
 //一般用法:limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s;
 //$binary_remote_addr表示远程客户端IP;
 //zone配置一个存储空间(需要分配空间记录每个客户端的访问速率,超时空间限制使用lru算法淘汰;注意此空间是在共享内存分配的,所有worker进程都能访问)
 //rate表示限制速率,此例为1qps
 { ngx_string("limit_req_zone"),
  ngx_http_limit_req_zone,
  },
 
 //用法:limit_req zone=one burst=5 nodelay;
 //zone指定使用哪一个共享空间
 //超出此速率的请求是直接丢弃吗?burst配置用于处理突发流量,表示最大排队请求数目,当客户端请求速率超过限流速率时,请求会排队等待;而超出burst的才会被直接拒绝;
 //nodelay必须与burst一起使用;此时排队等待的请求会被优先处理;否则假如这些请求依然按照限流速度处理,可能等到服务器处理完成后,客户端早已超时
 { ngx_string("limit_req"),
  ngx_http_limit_req,
  },
 
 //当请求被限流时,日志记录级别;用法:limit_req_log_level info | notice | warn | error;
 { ngx_string("limit_req_log_level"),
  ngx_conf_set_enum_slot,
  },
 
 //当请求被限流时,给客户端返回的状态码;用法:limit_req_status 503
 { ngx_string("limit_req_status"),
  ngx_conf_set_num_slot,
 },
};

注意:$binary_remote_addr是nginx提供的变量,用户在配置文件中可以直接使用;nginx还提供了许多变量,在ngx_http_variable.c文件中查找ngx_http_core_variables数组即可:

static ngx_http_variable_t ngx_http_core_variables[] = {
 
 { ngx_string("http_host"), NULL, ngx_http_variable_header,
  offsetof(ngx_http_request_t, headers_in.host), 0, 0 },
 
 { ngx_string("http_user_agent"), NULL, ngx_http_variable_header,
  offsetof(ngx_http_request_t, headers_in.user_agent), 0, 0 },
 …………
}

文章TAG:nginx限流模块nginx限流

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