如何通过 stream_limit_req(配合插件)实现四层协议的请求速率限制

小雪酱_7262

小雪酱_7262

2026-05-18

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原创

openresty 通过 stream-lua-nginx-module 和 lua-resty-limit-traffic 实现四层连接频次限速,本质是将 tcp 新连接建立视为“请求”,以令牌桶控制每秒新建连接数,非 nginx 官方指令。

如何通过 stream_limit_req(配合插件)实现四层协议的请求速率限制

OpenResty 或 Nginx 本身不支持对 TCP/UDP(即四层)流量直接使用 limit_req(该指令仅作用于 HTTP 七层请求),所以严格来说,stream_limit_req 并不是 Nginx 官方模块的内置指令——它并不存在于标准 Nginx 或官方 stream 模块中。

但你提到的 “stream_limit_req(配合插件)”,大概率是指通过第三方模块(如 openresty/stream-lua-nginx-module)结合 Lua 脚本,在 stream 上下文中模拟限速逻辑;或更常见的是,使用 openresty 的 lua-resty-limit-traffic 库 + stream-lua 模块实现四层连接级或数据包级的速率控制。

确认前提:你用的是 OpenResty(非原生 Nginx)

原生 Nginx 的 stream { } 块只支持 limit_conn(连接数限制),不支持按请求速率(如 r/s)限流。要实现“每秒请求数”语义的四层限速,必须借助:

  • OpenResty 发行版(含 stream-lua-nginx-module)
  • Lua 脚本 + lua-resty-limit-traffic(推荐 v0.08+)
  • 合适的限速维度(如客户端 IP、目的端口、或连接元信息)

核心思路:在 stream 阶段用 Lua 实现“连接建立频次”限制

四层没有“请求”概念,但可将“新 TCP 连接建立”(即 accept)视为一次“请求”。限速目标通常是:防止某 IP 在单位时间内发起过多新连接(防扫描、CC 类攻击)。操作步骤如下:

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  • 在 stream { } 中启用 lua_socket_connect_timeout 等基础配置
  • 用 preread_by_lua_block 或 init_worker_by_lua_block 初始化限速对象(推荐后者,避免重复创建)
  • 在 access_by_lua_block 中对 client_addr 做令牌桶/漏桶判断
  • 若超限,调用 ngx.exit(ngx.HTTP_SERVICE_UNAVAILABLE) 或直接 ngx.close()

示例配置片段(限单 IP 每秒最多 5 个新连接):

stream {
    # 加载 Lua 模块
    lua_package_path "/path/to/lua-resty-limit-traffic/lib/?.lua;;";
<pre class="brush:php;toolbar:false;">init_worker_by_lua_block {
    local limit_conn = require "resty.limit.conn"
    -- 注意:这里用 conn 模块限“连接频次”,非 traffic(字节)或 req(HTTP)
    local lim, err = limit_conn.new("conn_store", 5, 1) -- 5 conn/s
    if not lim then
        ngx.log(ngx.ERR, "failed to instantiate a resty.limit.conn object: ", err)
        return
    end
    ngx.ctx.limit_conn = lim
}

upstream backend {
    server 127.0.0.1:8080;
}

server {
    listen 8000;
    proxy_pass backend;

    access_by_lua_block {
        local lim = ngx.ctx.limit_conn
        local key = ngx.var.remote_addr
        local delay, err = lim:incoming(key, true)
        if not delay then
            if err == "rejected" then
                ngx.log(ngx.WARN, "connection rejected for ", key)
                ngx.exit(503)
            end
            ngx.log(ngx.ERR, "failed to limit: ", err)
            return
        end
    }
}

}

注意事项与常见误区

  • 不是所有“四层请求”都能被等同为连接:UDP 是无连接的,需用 balancer_by_lua_block + 报文解析(如识别 DNS 查询 ID)做会话级频控,复杂度高,通常改用 limit_conn 控制并发 UDP socket 数
  • 限速粒度是“连接建立”而非“数据包”:无法限制单连接内每秒发多少包(那属于 TCP 流控或内核限速范畴,如 tc / netem)
  • 共享内存区(shm)必须预定义:在 http 或全局块中加 lua_shared_dict conn_store 10m;,否则限速状态无法跨 worker 共享
  • 不要在 preread_by_lua_block 中做耗时操作:DNS 解析、外部调用等会阻塞 accept,应移至 access 或 balancer 阶段

替代方案:更轻量、更稳定的原生方式

如果只需基础防护,优先考虑:

  • stream { limit_conn addr 100; } + limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;(限制并发连接数)
  • 系统级工具:iptables -A INPUT -p tcp --dport 8000 -m connlimit --connlimit-above 5 --connlimit-mask 32 -j REJECT
  • 专用四层网关:如 Traefik TCP routers + rate-limiting middleware(需 v2.9+)、或自研基于 eBPF 的限速器(如 Cilium)

本质上,所谓“stream_limit_req”是社区对 Lua 方案的一种通俗叫法,并非真实指令。真正落地时,关键是选对限速模型(连接频次?并发数?字节速率?)、匹配协议特性(TCP/UDP)、并确保状态共享与性能开销可控。

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