1. 引言

在現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，服務(wù)器的性能和響應(yīng)速度是至關(guān)重要的。為了保證服務(wù)器的穩(wěn)定性和可靠性，限制客戶端對服務(wù)器的訪問速度是一項(xiàng)重要的任務(wù)。而nginx 是一款高性能的 Web 服務(wù)器和反向代理服務(wù)器，提供了豐富的功能來管理和控制客戶端請求。其中，HTTP 響應(yīng)限速功能就是是一種有效的方式，可以限制服務(wù)器端對客戶端的響應(yīng)速度，以避免服務(wù)器在運(yùn)行過程中因?yàn)椴糠挚蛻舳苏加眠^多的資源而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器負(fù)載過高，而引起服務(wù)的不穩(wěn)定的問題。

本文首先介紹了如何進(jìn)行nginx配置來啟用限速功能，然后通過深入源碼來詳細(xì)分析nginx http響應(yīng)限速的實(shí)現(xiàn)原理，讓大家對nginx的限速的實(shí)現(xiàn)原理有一個(gè)完整的認(rèn)識。

2. 配置參數(shù)

和響應(yīng)限速有關(guān)的主要配置參數(shù)一共有兩個(gè)，分別是limite_rate和limit_rate_after。

2.1 limit_rate 配置指令

語  法: limit_rate rate;
默認(rèn)值: limit_rate 0;
上下文: http, server, location, if in location

本條配置指令用來限制響應(yīng)傳輸速率，單位為每秒字節(jié)數(shù)，如果設(shè)置為0表示禁用限速功能。這個(gè)限制是對每個(gè)請求來說的（而不是對每個(gè)客戶端來限制的），也就是說如果同一個(gè)客戶端同時(shí)開啟了兩個(gè)鏈接，那么總的最大響應(yīng)速率降是這個(gè)限制速率的兩倍。

配置的參數(shù)值可以支持變量（從1.17.0版本開始）。這可能在限制的速率值依賴于某個(gè)條件的常見下面顯得非常有用，譬如：

map $slow $rate {
    1     4k;
    2     8k;
}

limit_rate $rate;

上例利用map模塊，將$slow變量的值映射為$rate變量的值，譬如$slow變量為1，那么映射出$rate為4k。這樣子，limit_rate就可以根據(jù)$slow的值來設(shè)置最終要限制的響應(yīng)速率了。

這樣子，結(jié)合map模塊的功能，我們完全可以讓限速功能變得得更加靈活，譬如根據(jù)http header的某個(gè)值來映射速率，根據(jù)請求的url或者域名來限制速率等等，這里就不在贅述了。

2.2 limit_rate_after 配置指令

語  法: limit_rate_after size;
默認(rèn)值:limit_rate_after 0;
上下文: http, server, location, if in location

備  注：

本條配置指令從0.8.0版本開始生效。

本條配置指令用來設(shè)置在給客戶端發(fā)送的響應(yīng)的字節(jié)數(shù)超過指定的值以后才開始限速。和limit_rate配置指令一樣，從1.17.0版本開始，可以支持變量方式配置。

這樣指令在流媒體播放的場景下面比較有用，為了支持播放器能夠盡量縮短播放前的加載時(shí)間，我們就需要在剛開始的時(shí)候盡可能快速地將視頻文件的頭部發(fā)送給客戶端；而等到播放器滿足播放條件開始播放的時(shí)候，我們又不太希望播放器加載得太快從而浪費(fèi)服務(wù)器的資源和網(wǎng)絡(luò)資源，所以需要限制客戶端的下載速度到某一個(gè)合理的值，只要保證播放器能夠流暢播放即可。

而limit_rate_after的配置指令正好滿足的這個(gè)場景的需求。

2.3 其他限速配置

nginx還可以支持通過設(shè)置$limit_rate變量參數(shù)來對響應(yīng)速度進(jìn)行限制，這樣就可以在nginx的運(yùn)行過程中，由腳本或者插件動態(tài)設(shè)置響應(yīng)速率，這樣子限速邏輯更加靈活了。不過，從1.17.0版本開始，nginx官方不推薦使用這個(gè)方法。

nginx還支持上游服務(wù)器通過X-Accel-Limit-Rateheader頭來告訴nginx對本次響應(yīng)進(jìn)行限速多少的功能。這里不再贅述。

3. 源碼分析

nginx http的限速功能是通過ngx_http_write_filter函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。ngx_http_write_filter函數(shù)是 nginx 在處理 HTTP 請求時(shí)的一個(gè)重要函數(shù)，它的主要作用是將響應(yīng)數(shù)據(jù)寫入到客戶端的網(wǎng)絡(luò)連接。具體來說，ngx_http_write_filter 函數(shù)執(zhí)行以下關(guān)鍵任務(wù)：

• 確定發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)的方式：根據(jù)客戶端連接的類型（例如普通連接、SSL 連接等），ngx_http_write_filter 函數(shù)確定使用哪種方式將響應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶端。這包括直接發(fā)送數(shù)據(jù)、緩存數(shù)據(jù)再發(fā)送或者將數(shù)據(jù)寫入到發(fā)送緩沖區(qū)等。

• 處理發(fā)送緩沖區(qū)：ngx_http_write_filter 函數(shù)會將響應(yīng)數(shù)據(jù)寫入到發(fā)送緩沖區(qū)。發(fā)送緩沖區(qū)是一個(gè)用于臨時(shí)存儲將要發(fā)送給客戶端的數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)域。nginx 使用發(fā)送緩沖區(qū)來提高發(fā)送效率，避免每次發(fā)送數(shù)據(jù)都需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用。

• 調(diào)用操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送函數(shù)：當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)達(dá)到一定大小或者達(dá)到一定的時(shí)間間隔時(shí)，ngx_http_write_filter 函數(shù)會調(diào)用操作系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送函數(shù)，將數(shù)據(jù)從發(fā)送緩沖區(qū)發(fā)送到客戶端的網(wǎng)絡(luò)連接中。

• 處理發(fā)送過程中的錯(cuò)誤：在發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)的過程中，可能會發(fā)生一些錯(cuò)誤，例如網(wǎng)絡(luò)連接中斷、客戶端關(guān)閉連接等。ngx_http_write_filter 函數(shù)會檢測并處理這些錯(cuò)誤情況，確保響應(yīng)數(shù)據(jù)能夠正確地發(fā)送給客戶端。

下圖給出了ngx_http_writer_filter實(shí)現(xiàn)的大致流程圖：

限速原理的重點(diǎn)邏輯就是下面兩個(gè)公式：

limit = (off_t) r->limit_rate * (ngx_time() - r->start_sec + 1)
                - (c->sent - r->limit_rate_after);
                
delay = (ngx_msec_t) (- limit * 1000 / r->limit_rate + 1);

其中l(wèi)imit就是到目前為止按照設(shè)置的限速速率計(jì)算本次最多可以發(fā)送多少字節(jié)

如果limit<=0，表示本次已經(jīng)沒有發(fā)送的額度了，需要進(jìn)行延時(shí)發(fā)送。在這個(gè)時(shí)候就需要計(jì)算延時(shí)發(fā)送的延時(shí)時(shí)長，用到的就是delay變量了，該變量很好理解，就是到目前已經(jīng)超額發(fā)送的字節(jié)數(shù)/允許發(fā)送的速率，得到延時(shí)的毫秒數(shù)，然后調(diào)用ngx_add_timer設(shè)置定時(shí)器進(jìn)行延時(shí)處理。

對照以上流程圖和相關(guān)解釋，ngx_http_write_filter的主要實(shí)現(xiàn)邏輯包括限速邏輯，我們有理由相信不難理解把握了，大家有興趣可以自行閱讀源碼。

到此這篇關(guān)于nginx http響應(yīng)限速的具體實(shí)現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)nginx http響應(yīng)限速內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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