使用 Nginx+Lua 实现基于 IP 的访问频率限制

在高并发场景下，限制某个 IP 的访问频率是非常重要的，可以有效防止恶意攻击或错误配置导致的服务宕机。以下是一个详细的实现方案，使用 Nginx 和 Lua 脚本结合 Redis 来实现基于 IP 的访问频率限制。

1.环境准备

在开始之前，请确保已安装以下组件：

• Nginx：作为反向代理服务器。

• Lua 模块：需要在 Nginx 中编译或安装ngx_http_lua_module。

• Redis：作为数据存储，用于记录访问频率。

2.方案概述

我们将通过 Lua 脚本和 Redis 实现以下功能：

• 记录每个 IP 的访问频率。

• 设置阈值，当某个 IP 的访问次数超过此阈值时，将其加入黑名单。

• 每次请求时检查该 IP 是否在黑名单中。

3.Redis 数据结构

在 Redis 中，我们可以使用以下数据结构：

• 访问计数存储：ip:<client_ip>，值为该 IP 的请求次数。

• 黑名单存储：blocked_ip:<client_ip>，值为 1（表示被封禁）。

4.Lua 脚本示例

以下是一个完整的 Lua 脚本示例，用于实现访问频率限制和封禁逻辑：

local redis = require "resty.redis"
local red = redis:new()
red:set_timeout(1000)  -- 1秒超时-- 获取客户端 IP
local client_ip = ngx.var.remote_addr
local max_requests = 100  -- 设置最大请求次数
local expire_time = 60    -- 设置过期时间为60秒
local block_time = 300    -- 设置封禁时间为300秒-- 连接 Redis
local ok, err = red:connect("127.0.0.1", 6379)
if not ok thenngx.say("failed to connect to Redis: ", err)return
end-- 检查是否被封禁
local blocked_res, err = red:get("blocked_ip:" .. client_ip)
if blocked_res == "1" thenngx.exit(ngx.HTTP_FORBIDDEN)  -- 如果被封禁，返回403
end-- 记录访问次数
local count, err = red:incr("ip:" .. client_ip)
if not count thenngx.say("failed to increment IP counter: ", err)return
end-- 设置过期时间
if count == 1 thenred:expire("ip:" .. client_ip, expire_time)
end-- 检查访问次数是否超过阈值
if count > max_requests thenred:set("blocked_ip:" .. client_ip, 1)red:expire("blocked_ip:" .. client_ip, block_time)  -- 封禁300秒ngx.exit(ngx.HTTP_FORBIDDEN)  -- 返回403
end-- 关闭 Redis 连接
red:close()

5.Nginx 配置

接下来，我们需要在 Nginx 配置文件中使用此 Lua 脚本。

http {lua_shared_dict limit_dict 10m;  # 定义共享内存字典server {listen 80;server_name example.com;location / {access_by_lua_block {-- 在此使用上述的 Lua 脚本local script = [[local redis = require "resty.redis"local red = redis:new()red:set_timeout(1000)  -- 1秒超时-- 获取客户端 IPlocal client_ip = ngx.var.remote_addrlocal max_requests = 100  -- 设置最大请求次数local expire_time = 60    -- 设置过期时间为60秒local block_time = 300    -- 设置封禁时间为300秒-- 连接 Redislocal ok, err = red:connect("127.0.0.1", 6379)if not ok thenngx.say("failed to connect to Redis: ", err)returnend-- 检查是否被封禁local blocked_res, err = red:get("blocked_ip:" .. client_ip)if blocked_res == "1" thenngx.exit(ngx.HTTP_FORBIDDEN)  -- 如果被封禁，返回403end-- 记录访问次数local count, err = red:incr("ip:" .. client_ip)if not count thenngx.say("failed to increment IP counter: ", err)returnend-- 设置过期时间if count == 1 thenred:expire("ip:" .. client_ip, expire_time)end-- 检查访问次数是否超过阈值if count > max_requests thenred:set("blocked_ip:" .. client_ip, 1)red:expire("blocked_ip:" .. client_ip, block_time)  -- 封禁300秒ngx.exit(ngx.HTTP_FORBIDDEN)  -- 返回403end-- 关闭 Redis 连接red:close()]]ngx.execute_lua(script)}proxy_pass http://backend;}}
}

6.测试

• 启动 Redis：

   redis-server

• 启动 Nginx：

   nginx -s reload

• 访问测试：

• 使用浏览器或工具（如curl）访问你的 Nginx 服务。

• 在 60 秒内多次访问，观察是否触发封禁逻辑。

7.注意事项

• 连接池：

• 在生产环境中，建议使用连接池来管理 Redis 连接，避免频繁建立和关闭连接。

• 错误处理：

• 在 Lua 脚本中，确保对 Redis 连接失败等错误进行适当的处理，避免影响正常服务。

• 性能优化：

• 根据实际需求调整max_requests、expire_time和block_time等参数，以达到最佳性能。

总结

通过结合 Nginx、Lua 和 Redis，我们实现了一个简单而有效的基于 IP 的访问频率限制机制。这种方案不仅提高了服务器的安全性，还能有效防止恶意攻击。在实际应用中，你可以根据具体的场景和需求调整访问频率的限制和封禁策略。希望这些方法和示例对你有所帮助！