Nginx以高性能負(fù)載均衡、緩存和web服務(wù)器出名，支撐著世界上繁忙網(wǎng)站中的40%。大多數(shù)使用場景下，Nginx和Linux系統(tǒng)的默認(rèn)配置表現(xiàn)較好，但是仍有必要做一些調(diào)優(yōu)以期達(dá)到好性能。

這篇文章討論當(dāng)調(diào)優(yōu)系統(tǒng)時(shí)需要考慮的一些Nginx和Linux配置。這些配置有很多，但是在本文里我們只涉及適合大多數(shù)用戶的配置。那些沒有涉及到的配置，只有那些對(duì)Nginx和Linux有深入理解的人，或者Nginx專家服務(wù)團(tuán)隊(duì)推薦，才會(huì)考慮到。

Nginx專家服務(wù)，已經(jīng)和世界上一些繁忙網(wǎng)站合作來調(diào)優(yōu)Nginx以達(dá)到大限度的性能，并且可以對(duì)任何需要充分發(fā)揮系統(tǒng)能力的客戶提供支持。

簡介

這里假定讀者對(duì)Nginx架構(gòu)和配置概念有個(gè)基本了解。本文不會(huì)重復(fù)Nginx文檔的內(nèi)容，而是概述各種配置選項(xiàng)并提供相關(guān)文檔鏈接。

調(diào)優(yōu)時(shí)，有一條較好的準(zhǔn)則是，一次只改一個(gè)配置項(xiàng)，如果改后沒有性能上的提升，就退回為原先的值。

我們先討論Linux調(diào)優(yōu)，因?yàn)橛行┲禃?huì)影響在Nginx配置中可以用的值。

Linux配置

現(xiàn)代Linux內(nèi)核(2.6+)能夠很好的調(diào)節(jié)各種配置，有些配置您可能想更改。如果操作系統(tǒng)配置太低，那么會(huì)在內(nèi)核日志中看到錯(cuò)誤信息，因此需要調(diào)節(jié)這些配置。Linux配置項(xiàng)很多，本文只提及那些在普通工作負(fù)載下最可能需要調(diào)優(yōu)的配置項(xiàng)。如果需要這些配置的詳細(xì)信息，請(qǐng)參考Linux文檔。

Backlog隊(duì)列

以下設(shè)置與連接及其如何排隊(duì)直接相關(guān)。如果傳入的連接率很高而性能水平參差不齊，比如一些連接似乎被暫停了，那么更改這些配置可能會(huì)有用。

• net.core.somaxconn 該項(xiàng)設(shè)置等待被Nginx接受的連接的排隊(duì)大小。由于Nginx接受連接速度非?？欤@個(gè)值通常不需要非常大，但是默認(rèn)值是非常低的，所以如果你有一個(gè)高流量網(wǎng)站，增加這個(gè)值是個(gè)好主意。如果設(shè)置過低，那么你能在內(nèi)核日志中看到錯(cuò)誤信息，這時(shí)你應(yīng)該增加這個(gè)值直到?jīng)]有錯(cuò)誤信息。注意：如果你將其設(shè)置為大于512的值，你應(yīng)該同時(shí)用listen指令的backlog參數(shù)匹配這個(gè)值來更改Nginx的配置。
• net.core.netdev_max_backlog 該項(xiàng)設(shè)置在交由CPU處理之前網(wǎng)卡緩沖數(shù)據(jù)包的速率。對(duì)于擁有高帶寬的機(jī)器，這個(gè)值可能需要增加。查看網(wǎng)卡文檔尋求相關(guān)建議，或者檢查內(nèi)核日志相關(guān)錯(cuò)誤信息。

文件描述符

文件描述符是一種操作系統(tǒng)資源，用來處理諸如連接和打開文件的事情。對(duì)每一個(gè)連接，Nginx可以用上多達(dá)兩個(gè)文件描述符。例如，如果Nginx用作代理，則其中一個(gè)用于客戶端連接，另一個(gè)用于連接到被代理的服務(wù)器。如果使用了HTTP keepalive，則連接描述符的使用會(huì)少得多。對(duì)于有大量連接的系統(tǒng)，如下設(shè)置可能需要進(jìn)行調(diào)整：

• sys.fs.file_max 這是系統(tǒng)范圍內(nèi)的文件描述符限制。
• nofile 這是用戶級(jí)別的文件描述符限制，在/etc/security/limits.conf文件中配置

臨時(shí)端口

當(dāng)Nginx被當(dāng)作代理使用時(shí)，每一個(gè)到upstream服務(wù)器的連接都使用一個(gè)臨時(shí)端口。

• net.ipv4.ip_local_port_range 這個(gè)用來指定可以使用的起止端口號(hào)。如果你看到端口耗盡，你可以增加這個(gè)范圍。常見的設(shè)置為1024到65000。
• net.ipv4.tcp_fin_timeout 這個(gè)用于指定一個(gè)不再被使用的端口多久之后可以被另一連接再次使用。通常，這個(gè)值默認(rèn)為60秒，但是可以安全地減少到30甚至15秒。

Nginx配置

下面是一些可能影響性能的Nginx指令。如前所述，我們僅討論那些推薦大多數(shù)用戶調(diào)整的指令。這里未提及到的任何指令，如果沒有Nginx團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)，不推薦更改。

工作進(jìn)程

Nginx可以運(yùn)行多個(gè)工作進(jìn)程，每個(gè)都能處理大量連接。你可以用如下指令控制工作進(jìn)程個(gè)數(shù)以及連接如何被處理：

• worker_processes 這個(gè)控制Nginx運(yùn)行的工作進(jìn)程個(gè)數(shù)。大多數(shù)情況下，一個(gè)CPU核心跑一個(gè)工作進(jìn)程能夠工作得很好?？梢詫⒃撝噶钤O(shè)為auto來達(dá)到與CPU核心數(shù)匹配的工作進(jìn)程數(shù)。有時(shí)候，可以增加這個(gè)值，比如工作進(jìn)程需要處理大量磁盤IO操作的時(shí)候。這個(gè)值默認(rèn)為1。
• worker_connections 這個(gè)表示每個(gè)工作進(jìn)程同時(shí)能夠處理的大連接數(shù)。默認(rèn)值是512，但是大多數(shù)系統(tǒng)能處理更大的值。這個(gè)值該設(shè)為多少取決于服務(wù)器硬件配置以及流量的特性，可以通過測(cè)試來發(fā)現(xiàn)。

Keepalives

持久連接可以減少打開和關(guān)閉連接所需要的CPU和網(wǎng)絡(luò)開銷，因而對(duì)性能有重大影響。Nginx終止所有客戶端連接，并具有到upstream服務(wù)器的單獨(dú)連接。Nginx支持客戶端和upstream服務(wù)器的持久連接。如下指令涉及客戶端持久連接：

• keepalive_requests 這表示客戶端能在單個(gè)持久連接上發(fā)送多少請(qǐng)求。默認(rèn)值是100，可以設(shè)置成更高的值，這在負(fù)載生成器從單個(gè)客戶端發(fā)送大量請(qǐng)求的測(cè)試場景中非常有用。
• keepalive_timeout 表示一個(gè)空閑持久連接保持打開狀態(tài)多長時(shí)間。

如下指令涉及upstream持久連接：

• keepalive 這個(gè)指定每個(gè)工作進(jìn)程連接到upstream服務(wù)器的空閑持久連接數(shù)量。這個(gè)指令沒有默認(rèn)值。

為了啟用到upstream的持久連接，需要增加如下指令：

1. proxy_http_version 1.1;  
2. proxy_set_header Connection ""; 

Access日志

記錄每個(gè)請(qǐng)求需要花費(fèi)CPU和IO周期，減少這種影響的一種方法是啟用access日志緩沖。這將導(dǎo)致Nginx緩沖一系列日志條目，然后一次性寫入文件而不是單個(gè)單個(gè)寫入。

通過指定access_log指令的"buffer=size"選項(xiàng)可以打開access日志緩沖，該設(shè)置指定要使用的緩沖區(qū)的大小。你還可以使用"flush=time"選項(xiàng)告訴Nginx多長時(shí)間后把緩沖區(qū)中的條目寫入文件。

定義了這兩個(gè)選項(xiàng)后，當(dāng)緩沖區(qū)放不下下一條日志，或者緩沖區(qū)中的條目超過了flush參數(shù)指定的時(shí)間，Nginx會(huì)將緩沖區(qū)中的條目寫入日志文件。當(dāng)工作進(jìn)程重新打開日志文件或者關(guān)閉時(shí)，緩沖區(qū)中的條目也會(huì)被寫入文件。也可以完全禁用access日志記錄。

Sendfile

Sendfile是一個(gè)操作系統(tǒng)特性，可以在Nginx上啟用。它通過在內(nèi)核中從一個(gè)文件描述符向另一個(gè)文件描述符復(fù)制數(shù)據(jù)，往往能達(dá)到零拷貝，因而可以提供更快的TCP數(shù)據(jù)傳輸。Nginx可以使用該機(jī)制將緩存或者磁盤上的內(nèi)容寫到socket，無需從內(nèi)核空間到用戶空間的上下文切換，因而非?？觳⑶沂褂幂^少的CPU開銷。由于數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)不會(huì)觸及用戶空間，所以不可能把需要訪問數(shù)據(jù)的過濾器插入到處理鏈中，不能使用任何需要改變內(nèi)容的Nginx過濾器，比如gzip過濾器。Nginx默認(rèn)沒有啟用該機(jī)制。

限制

Nginx和Nginx Plus允許設(shè)置各種限制，用來控制客戶端資源消耗，以防影響系統(tǒng)性能以及用戶體驗(yàn)和安全。以下是一些相關(guān)指令：

• limit_conn / limit_conn_zone 這些指令可以用來限制Nginx允許的連接數(shù)，比如來自單個(gè)客戶端IP地址的連接數(shù)。這可以防止單個(gè)客戶端打開太多連接而消耗太多資源。
• limit_rate 這個(gè)用來限制客戶端在單個(gè)連接上允許使用的帶寬。這可以防止某些客戶端導(dǎo)致系統(tǒng)超載，因而有利于為所有客戶端提供QoS保證。
• limit_req / limit_req_zone 這些指令可以用來限制Nginx的請(qǐng)求處理速率。與limit_rate一起，可以防止某些客戶端導(dǎo)致系統(tǒng)超載，因而有利于為所有客戶端提供QoS保證。這些指令也可以用來增強(qiáng)安全性，尤其是對(duì)登錄頁面，通過限制請(qǐng)求速率，使得其對(duì)人類用戶是合適的，而會(huì)減慢試圖訪問你的應(yīng)用的程序。
• max_conns 這個(gè)用來限制同時(shí)連接到upstream組中單個(gè)服務(wù)器的大連接數(shù)。這可以防止upstream服務(wù)器超載。默認(rèn)值是0，表示沒有限制。
• queue 如果設(shè)置了max_conns，那么queue指令用來決定當(dāng)一個(gè)請(qǐng)求由于upstream組中沒有可用服務(wù)器或者這些服務(wù)器達(dá)到max_conns限制而不能得到處理時(shí)會(huì)發(fā)生什么。這個(gè)指令用來設(shè)定有多少請(qǐng)求將會(huì)排隊(duì)以及排多久。如果沒有設(shè)置這個(gè)指令，就不會(huì)有排隊(duì)行為。

其它考慮

Nginx還有一些特性可以用來提高web應(yīng)用的性能。這些特性不常出現(xiàn)在調(diào)優(yōu)討論中，但是有必要一提，因?yàn)樗鼈兊挠绊懸部赡鼙容^可觀。我們將討論這些特性中的兩個(gè)。

緩存

對(duì)于一個(gè)為一組web服務(wù)器或者應(yīng)用服務(wù)器作負(fù)載均衡的Nginx實(shí)例來說，啟用緩存可以顯著地降低響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)能顯著減輕后端服務(wù)器的負(fù)載。緩存本身就是一個(gè)主題，這里不會(huì)討論。

壓縮

壓縮響應(yīng)可以大大減小響應(yīng)的大小，減少帶寬占用。不過，這需要CPU資源來處理壓縮，所以最好在值得減少帶寬占用的情況下使用。需要注意的是，不能對(duì)已經(jīng)壓縮的東西(比如jpeg圖片)再次啟用壓縮。

網(wǎng)頁題目：大流量、高負(fù)載場景 Nginx+Linux性能調(diào)優(yōu)
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