Nginx学习笔记（五、Nginx缓存与限流）

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Nginx缓存

顾名思义，Nginx缓存就是Nginx在接受到代理服务器的数据后，根据Cache的配置将这样写数据缓存到本地硬盘。

当客户端下次访问相同数据时，Nginx服务器直接从硬盘检索到响应的数据给客户，从而减少于被代理服务器交互的时间。

1、Cache配置：

proxy_temp_path  /usr/local/nginx/proxy_temp 1 2;
proxy cache_path /usr/local/nginx/proxy_cache/mycache levels=1:2 keys_zone=mycache:100m inactive=1d max_size=1g;

location ~^.(png|jpg|gif|css|js|html)$ {
    # cache config
    proxy_cache         mycache;
    proxy_cache_key     $host$uri;
    proxy_cache_valid   200 206 304 301 302 10m;
    expires             30d;
    
    # proxy_pass
    proxy_set_header    Host $host:$server_port;
    proxy_set_header    X-Real-IP $remote_addr;
    
    # cache有HIT、MISS、EXPIRED三种状态
    proxy_set_header    X-Cache $upstream_cache_status;
    proxy_set_header    X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    proxy_pass          http://127.0.0.1:8080/;
}

• proxy_temp_path：临时文件存放路径。1 2的意思是文件按照二级hash目录存放，一级目录1个字符，二级目录2个字符。
  • 目录字符按照16进制存放，1级0-f，2级00-ff；nginx会把请求hash后，再放入对应的路径，取出同理（注意：它是懒hash，非一开始全部创建所有的一级二级目录）。
• proxy_cache_path：缓存文件的存放路径。
  • levels：1:2表示两级hash目录存放，同proxy_temp_path。
  • keys_zone：设置缓存名字和缓存内存的大小（格式=缓存名:内存大小）。
  • inactive：在指定时间内没有被访问的cache将被删除。
  • max_size：最大缓存空间，如果缓存空间满了，默认会覆盖掉缓存时间最长的资源。
• proxy_cache_key：定义缓存唯一key，判断缓存存放的路径就是用此key的hash值。
• proxy_cache_valid：设置缓存内容和时间，上述示例则是对httpcode=200、206、304、301、302进行10分钟的缓存。

Nginx限流

Nginx限流的方式：

测试限流的压测工具：apache bench（可用于简单的压测）。

1、令牌桶：

原理解析：

• 令牌以固定速率产生，并缓存到令牌桶中；令牌桶最多存放N个令牌，放满时多余的令牌将被丢弃。
• 请求数量要与产生的令牌数量等比才能都被处理；当令牌不足N个时，多余令牌也不会被删除；当请求大于令牌数量时，请求会被缓存或丢弃（看所需的策略）。

2、漏桶：

原理解析：

• 固定容量的漏桶，按照固定速率流出请求；
• 漏桶的容量不便，可以以任意速率放入请求到漏桶；
• 如果桶是空的，则不需要流出请求；如果放入的请求超过桶的容量，则多余的请求将被丢弃。

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 令牌桶和漏桶的区别：

令牌桶算法和漏桶算法最明显的区别就是是否允许突发流出的处理。

我们可以想想，令牌桶是均匀的产生令牌放入桶中，当流量低峰时，桶中的令牌数任然保持为N-X（N=桶的容量，X=当前时间的请求数），即使是突发流量的到来也能处理最大为N的请求数。

而漏桶则不能应对突发流量，因为漏桶的流速是始终固定的，突发流量的到来会导致请求溢出。

Nginx连接数限流配置：

http {
    # limit connections
    limit_conn_zone      $binary_remote_addr zone=addr:10m;
    limit_conn_zone      $server_name zone=preserver:10m;
    limit_conn_log_level error;
    limit_conn_status    503;
    
    server {
        listen      80;
        server_name www.xxxxxx.com
        
        location / {
            root  html;
            index index.html index.htm
            
            limit_conn_addr 1;
            limit_conn preserver 2;
        }
    }
}

limit_conn：存key和计数器的共享内存区域和指定key的最大连接数。

limit_conn_zone：用于配置限流key及存放key对应信息的共享内存区域大小。$binary_remote_addr标识根据IP地址，也可以使用$server_name来限制域名最大数。

limit_conn_status：被限流后返回的状态码。

limit_conn_log_level：被限流后记录日志的级别，默认error级别。

Nginx请求限流配置（漏桶算法）：

http {
    limit_req_zone       $binary_remote_addr zone=addr:10m rate=1r/s;
    limit_conn_log_level error;
    limit_conn_status    503;
    
    server {
        listen      80;
        server_name www.xxxxxx.com
        
        location / {
            root  html;
            index index.html index.htm
            
            # burst默认值是0；延迟模式默认是delay。
            limit_req zone=addr 1 burst=5 noelay;
        }
    }
}

limit_req：配置限流区域、桶容量（突发容量，默认为0）、是否延迟（默认延迟）。

limit_req_zone：限流key，存放key对应信息的共享内存区域大小、固定请求速率。固定请求速率支持10r/s或者60r/m，即每秒10个请求或每分钟60个请求。

limit_conn_status：被限流后返回的状态码。

limit_conn_log_level：被限流后记录日志的级别，默认error级别。

基于连接和基于请求有啥区别：

基于连接，限制并发连接数；基于请求，限制访问频率。