11 个 Nginx 参数性能优化工作

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工作上,需要配置 Nginx,要投入生产使用,做了一点优化工作,加上以前也经常折腾 Nginx,故记下一些优化工作。

优化 Nginx 进程数量

配置参数如下:

worker_processes 1; # 指定 Nginx 要开启的进程数,结尾的数字就是进程的个数,可以为 auto

这个参数调整的是 Nginx 服务的 worker 进程数,Nginx 有 Master 进程和 worker 进程之分,Master 为管理进程、真正接待“顾客”的是 worker 进程。

进程个数的策略:worker 进程数可以设置为等于 CPU 的核数。高流量高并发场合也可以考虑将进程数提高至 CPU 核数 x 2。这个参数除了要和 CPU 核数匹配之外,也与硬盘存储的数据及系统的负载有关,设置为 CPU 核数是个好的起始配置,也是官方建议的。

当然,如果想省麻烦也可以配置为worker_processes auto;,将由 Nginx 自行决定 worker 数量。当访问量快速增加时,Nginx 就会临时 fork 新进程来缩短系统的瞬时开销和降低服务的时间。

将不同的进程绑定到不同的CPU

默认情况下,Nginx 的多个进程有可能运行在同一个 CPU 核上,导致 Nginx 进程使用硬件的资源不均,这就需要制定进程分配到指定的 CPU 核上处理,达到充分有效利用硬件的目的。配置参数如下:

worker_processes 4;
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000;

其中 worker_cpu_affinity 就是配置 Nginx 进程与 CPU 亲和力的参数,即把不同的进程分给不同的 CPU 核处理。这里的0001 0010 0100 1000是掩码,分别代表第1、2、3、4核CPU。上述配置会为每个进程分配一核CPU处理。

当然,如果想省麻烦也可以配置worker_cpu_affinity auto;,将由 Nginx 按需自动分配。

Nginx 事件处理模型优化

Nginx 的连接处理机制在不同的操作系统中会采用不同的 I/O 模型,在 linux 下,Nginx 使用 epoll 的 I/O 多路复用模型,在 Freebsd 中使用 kqueue 的 I/O 多路复用模型,在 Solaris 中使用 /dev/poll 方式的 I/O 多路复用模型,在 Windows 中使用 icop,等等。

配置如下:

events {
  use epoll;
}

events 指令是设定 Nginx 的工作模式及连接数上限。use指令用来指定 Nginx 的工作模式。Nginx 支持的工作模式有 select、 poll、 kqueue、 epoll 、 rtsig 和/ dev/poll。当然,也可以不指定事件处理模型,Nginx 会自动选择最佳的事件处理模型。

单个进程允许的客户端最大连接数

通过调整控制连接数的参数来调整 Nginx 单个进程允许的客户端最大连接数。

events {
  worker_connections 20480;
}

worker_connections 也是个事件模块指令,用于定义 Nginx 每个进程的最大连接数,默认是 1024。

最大连接数的计算公式如下:

max_clients = worker_processes * worker_connections;

如果作为反向代理,因为浏览器默认会开启 2 个连接到 server,而且 Nginx 还会使用fds(file descriptor)从同一个连接池建立连接到 upstream 后端。则最大连接数的计算公式如下:

max_clients = worker_processes * worker_connections / 4;

另外,进程的最大连接数受 Linux 系统进程的最大打开文件数限制,在执行操作系统命令 ulimit -HSn 65535或配置相应文件后, worker_connections 的设置才能生效。

配置获取更多连接数

默认情况下,Nginx 进程只会在一个时刻接收一个新的连接,我们可以配置multi_accepton,实现在一个时刻内可以接收多个新的连接,提高处理效率。该参数默认是 off,建议开启。

events {
  multi_accept on;
}

配置 worker 进程的最大打开文件数

调整配置 Nginx worker 进程的最大打开文件数,这个控制连接数的参数为 worker_rlimit_nofile。该参数的实际配置如下:

worker_rlimit_nofile 65535;

可设置为系统优化后的 ulimit -HSn 的结果

优化域名的散列表大小

http {
  server_names_hash_bucket_size 128;
}

参数作用:设置存放域名( server names)的最大散列表的存储桶( bucket)的大小。 默认值依赖 CPU 的缓存行。

server_names_hash_bucket_size 的值是不能带单位 的。配置主机时必须设置该值,否则无法运行 Nginx,或者无法通过测试 。 该设置与 server_ names_hash_max_size 共同控制保存服务器名的 hash 表, hash bucket size 总是等于 hash 表的大小, 并且是一路处理器缓存大小的倍数。若 hash bucket size 等于一路处理器缓存的大小,那么在查找键时, 最坏的情况下在内存中查找的次数为 2。第一次是确定存储单元的地址,第二次是在存储单元中查找键值 。 若报 出 hash max size 或 hash bucket size 的提示,则需要增加 server_names_hash_max size 的值。

TCP 优化

http {
  sendfile on;
  tcp_nopush on;

  keepalive_timeout 120;
  tcp_nodelay on;
}

第一行的 sendfile 配置可以提高 Nginx 静态资源托管效率。sendfile 是一个系统调用,直接在内核空间完成文件发送,不需要先 read 再 write,没有上下文切换开销。

TCP_NOPUSH 是 FreeBSD 的一个 socket 选项,对应 Linux 的 TCP_CORK,Nginx 里统一用 tcp_nopush 来控制它,并且只有在启用了 sendfile 之后才生效。启用它之后,数据包会累计到一定大小之后才会发送,减小了额外开销,提高网络效率。

TCP_NODELAY 也是一个 socket 选项,启用后会禁用 Nagle 算法,尽快发送数据,某些情况下可以节约 200ms(Nagle 算法原理是:在发出去的数据还未被确认之前,新生成的小数据先存起来,凑满一个 MSS 或者等到收到确认后再发送)。Nginx 只会针对处于 keep-alive 状态的 TCP 连接才会启用 tcp_nodelay

优化连接参数

http {
  client_header_buffer_size 32k;
  large_client_header_buffers 4 32k;
  client_max_body_size 1024m;
  client_body_buffer_size 10m;
}

这部分更多是更具业务场景来决定的。例如client_max_body_size用来决定请求体的大小,用来限制上传文件的大小。上面列出的参数可以作为起始参数。

配置压缩优化

1、Gzip 压缩

我们在上线前,代码(JS、CSS 和 HTML)会做压缩,图片也会做压缩(PNGOUT、Pngcrush、JpegOptim、Gifsicle 等)。对于文本文件,在服务端发送响应之前进行 GZip 压缩也很重要,通常压缩后的文本大小会减小到原来的 1/4 - 1/3。

http {
  gzip on;
  gzip_buffers 16 8k;
  gzip_comp_level 6;
  gzip_http_version 1.0;
  gzip_min_length 1000;
  gzip_proxied any;
  gzip_vary on;
  gzip_types
    text/xml application/xml application/atom+xml application/rss+xml application/xhtml+xml image/svg+xml
    text/javascript application/javascript application/x-javascript
    text/x-json application/json application/x-web-app-manifest+json
    text/css text/plain text/x-component
    font/opentype application/x-font-ttf application/vnd.ms-fontobject
    image/x-icon;
  gzip_disable "MSIE [1-6]\.(?!.*SV1)";
}

这部分内容比较简单,只有两个地方需要解释下:

gzip_vary 用来输出 Vary 响应头,用来解决某些缓存服务的一个问题,详情请看我之前的博客:HTTP 协议中 Vary 的一些研究。

gzip_disable 指令接受一个正则表达式,当请求头中的 UserAgent 字段满足这个正则时,响应不会启用 GZip,这是为了解决在某些浏览器启用 GZip 带来的问题。

默认 Nginx 只会针对 HTTP/1.1 及以上的请求才会启用 GZip,因为部分早期的 HTTP/1.0 客户端在处理 GZip 时有 Bug。现在基本上可以忽略这种情况,于是可以指定 gzip_http_version 1.0 来针对 HTTP/1.0 及以上的请求开启 GZip。

2、Brotli 压缩

Brotli 是基于LZ77算法的一个现代变体、霍夫曼编码和二阶上下文建模。Google软件工程师在2015年9月发布了包含通用无损数据压缩的Brotli增强版本,特别侧重于HTTP压缩。其中的编码器被部分改写以提高压缩比,编码器和解码器都提高了速度,流式API已被改进,增加更多压缩质量级别。

需要安装libbrotli ngx_brotli ,重新编译 Nginx 时,带上--add-module=/path/to/ngx_brotli即可,然后配置如下

http {
  brotli on;
  brotli_comp_level 6;
  brotli_types text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript application/javascript image/svg+xml;
}

Brotli 可与 Gzip 共存在一个配置文件中

静态资源优化

静态资源优化,可以减少连接请求数,同时也不需要对这些资源请求打印日志。但副作用是资源更新可能无法及时。

server {
    # 图片、视频
    location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|flv|mp4|ico)$ {
      expires 30d;
      access_log off;
    }
    # 字体
    location ~ .*\.(eot|ttf|otf|woff|svg)$ {
      expires 30d;
      access_log off;
    }
    # js、css
    location ~ .*\.(js|css)?$ {
      expires 7d;
      access_log off;
    }
}

收官~

Responses
  1. wwaf

    宅男福利 https://6wll.com

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  2. 静态资源优化(缓存)特别重要,现代前端都是使用构建工具来生成 js / css,更新问题应该不是什么大问题。

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  3. 这些优化其实很重要,文章内容不错,感谢分享哈!

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  4. 游客

    感谢分享哦。

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  5. 建议加上Google perftools哦

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