Nginx性能优化

Nginx性能优化

Nginx 的性能优化主要从 Nginx 运行工作进程数量、Nginx 运行 CPU 亲和力、Nginx 最大打开文件数、Nginx 事件处理模型、开启高效传输模式、连接超时时间、fastcgi 调优、gzip 调优、expires 缓存调优和内核参数优化以及系统连接数的优化等方面。

Nginx运行工作进程数量

Nginx 运行工作进程个数一般设置 CPU 的核心或者核心数 x2。如果不了解 cpu 的核数，可以 top 命令之后按 1 看出来，也可以查看 /proc/cpuinfo 文件，具体命令如下：

grep ^processor /proc/cpuinfo | wc -l

执行完成后，如下图所示：

我们可以看到，我们这里 CPU 的核数为 4，因此，我们可以修改 nginx 的配置如下：

vim /etc/nginx/nginx.conf
worker_processes  4;

修改完成后，如下图所示：

我们看到，我们这里将 nginx 的工作进程数调成了与 CPU 的核数相等。

Nginx运行CPU亲和力

如果是 4 核配置，那么配置如下：

worker_processes 4;
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000

如果是 8 核配置，那么配置如下：

worker_processes 8;
worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 0000100000010000 00100000 01000000 10000000;

worker_processes 最多开启 8 个，8 个以上性能提升不会再提升了，而且稳定性变得更低，所以 8 个进程够用了。

当然，更好的是使用自动模式，即如下配置：

worker_processes auto;
worker_cpu_affinity auto;

Nginx最大打开文件数

worker_rlimit_nofile 65535;

这个指令是指当一个 nginx 进程打开的最多文件描述符数目，理论值应该是最多打开文件数（ulimit -n）与 nginx进程数相除，但是 nginx 分配请求并不是那么均匀，所以最好与 ulimit -n 的值保持一致。

注：文件资源限制的配置可以在 /etc/security/limits.conf 设置，针对 root/user 等各个用户或者 * 代表所有用户来设置。

*   soft nofile   65535
*   hard nofile   65535

用户重新登录生效（ulimit -n）。

Nginx事件处理模型

events {
    use epoll;
    worker_connections 65535;
    multi_accept on;
}

nginx 采用 epoll 事件模型，处理效率高。

work_connections 是单个 worker 进程允许客户端最大连接数，这个数值一般根据服务器性能和内存来制定，实际最大值就是 worker 进程数乘以 work_connections。

实际我们填入一个 65535，足够了，这些都算并发值，一个网站的并发达到这么大的数量，也算一个大站了！

multi_accept 告诉 nginx 收到一个新连接通知后接受尽可能多的连接，默认是 on，设置为 on 后，多个 worker 按串行方式来处理连接，也就是一个连接只有一个 worker 被唤醒，其他的处于休眠状态，设置为 off 后，多个worker 按并行方式来处理连接，也就是一个连接会唤醒所有的 worker，直到连接分配完毕，没有取得连接的继续休眠。当你的服务器连接数不多时，开启这个参数会让负载有一定的降低，但是当服务器的吞吐量很大时，为了效率，可以关闭这个参数。

开启高效传输模式

http {
  include mime.types;
  default_type application/octet-stream;
  ……
  sendfile on;
  tcp_nopush on;
  ……
}

• Include mime.types ： 媒体类型，include 只是一个在当前文件中包含另一个文件内容的指令。
• default_type application/octet-stream ：默认媒体类型足够。
• sendfile on：开启高效文件传输模式，sendfile 指令指定 nginx 是否调用 sendfile 函数来输出文件，对于普通应用设为 on，如果用来进行下载等应用磁盘 IO 重负载应用，可设置为 off，以平衡磁盘与网络 I/O 处理速度，降低系统的负载。注意：如果图片显示不正常把这个改成 off。
• tcp_nopush on：必须在 sendfile 开启模式才有效，防止网路阻塞，积极的减少网络报文段的数量（将响应头和正文的开始部分一起发送，而不一个接一个的发送。）

连接超时时间

主要目的是保护服务器资源，CPU，内存，控制连接数，因为建立连接也是需要消耗资源的。

keepalive_timeout 60;
tcp_nodelay on;
client_header_buffer_size 4k;
open_file_cache max=102400 inactive=20s;
open_file_cache_valid 30s;
open_file_cache_min_uses 1;
client_header_timeout 15;
client_body_timeout 15;
reset_timedout_connection on;
send_timeout 15;
server_tokens off;
client_max_body_size 10m;

• keepalived_timeout ：客户端连接保持会话超时时间，超过这个时间，服务器断开这个链接。
• tcp_nodelay：也是防止网络阻塞，不过要包涵在 keepalived 参数才有效。
• client_header_buffer_size 4k：客户端请求头部的缓冲区大小，这个可以根据你的系统分页大小来设置，一般一个请求头的大小不会超过 1k，不过由于一般系统分页都要大于 1k，所以这里设置为分页大小。分页大小可以用命令 getconf PAGESIZE 取得。
• open_file_cache max=102400 inactive=20s ：这个将为打开文件指定缓存，默认是没有启用的，max 指定缓存数量，建议和打开文件数一致，inactive 是指经过多长时间文件没被请求后删除缓存。
• open_file_cache_valid 30s：这个是指多长时间检查一次缓存的有效信息。
• open_file_cache_min_uses 1 ：open_file_cache 指令中的 inactive 参数时间内文件的最少使用次数，如果超过这个数字，文件描述符一直是在缓存中打开的，如上例，如果有一个文件在 inactive 时间内一次没被使用，它将被移除。
• client_header_timeout ： 设置请求头的超时时间。我们也可以把这个设置低些，如果超过这个时间没有发送任何数据，nginx 将返回 request time out 的错误。
• client_body_timeout 设置请求体的超时时间。我们也可以把这个设置低些，超过这个时间没有发送任何数据，和上面一样的错误提示。
• reset_timeout_connection ：告诉 nginx 关闭不响应的客户端连接。这将会释放那个客户端所占有的内存空间。
• send_timeout ：响应客户端超时时间，这个超时时间仅限于两个活动之间的时间，如果超过这个时间，客户端没有任何活动，nginx 关闭连接。
• server_tokens ：并不会让 nginx 执行的速度更快，但它可以关闭在错误页面中的 nginx 版本数字，这样对于安全性是有好处的。
• client_max_body_size：上传文件大小限制。

fastcgi调优

fastcgi_connect_timeout 600;
fastcgi_send_timeout 600;
fastcgi_read_timeout 600;
fastcgi_buffer_size 64k;
fastcgi_buffers 4 64k;
fastcgi_busy_buffers_size 128k;
fastcgi_temp_file_write_size 128k;
fastcgi_temp_path/usr/local/nginx1.10/nginx_tmp;
fastcgi_intercept_errors on;
fastcgi_cache_path/usr/local/nginx1.10/fastcgi_cache levels=1:2 keys_zone=cache_fastcgi:128minactive=1d max_size=10g;

• fastcgi_connect_timeout 600 ：指定连接到后端 FastCGI 的超时时间。
• fastcgi_send_timeout 600 ：向 FastCGI 传送请求的超时时间。
• fastcgi_read_timeout 600 ：指定接收 FastCGI 应答的超时时间。
• fastcgi_buffer_size 64k ：指定读取 FastCGI 应答第一部分需要用多大的缓冲区，默认的缓冲区大小为。fastcgi_buffers 指令中的每块大小，可以将这个值设置更小。
• fastcgi_buffers 4 64k ：指定本地需要用多少和多大的缓冲区来缓冲 FastCGI 的应答请求，如果一个 php 脚本所产生的页面大小为 256KB，那么会分配 4 个 64KB 的缓冲区来缓存，如果页面大小大于 256KB，那么大于 256KB 的部分会缓存到 fastcgi_temp_path 指定的路径中，但是这并不是好方法，因为内存中的数据处理速度要快于磁盘。一般这个值应该为站点中 php 脚本所产生的页面大小的中间值，如果站点大部分脚本所产生的页面大小为 256KB，那么可以把这个值设置为 “8 32K”、“4 64k” 等。
• fastcgi_busy_buffers_size 128k ：建议设置为 fastcgi_buffers 的两倍，繁忙时候的 buffer。
• fastcgi_temp_file_write_size 128k ：在写入 fastcgi_temp_path 时将用多大的数据块，默认值是fastcgi_buffers 的两倍，该数值设置小时若负载上来时可能报 502 Bad Gateway。
• fastcgi_temp_path ：缓存临时目录。
• fastcgi_intercept_errors on ：这个指令指定是否传递 4xx 和 5xx 错误信息到客户端，或者允许 nginx 使用error_page 处理错误信息。注：静态文件不存在会返回 404 页面，但是 php 页面则返回空白页！
• fastcgi_cache_path /usr/local/nginx1.10/fastcgi_cachelevels=1:2 keys_zone=cache_fastcgi:128minactive=1d max_size=10g ：fastcgi_cache 缓存目录，可以设置目录层级，比如1:2会生成16*256个子目录，cache_fastcgi 是这个缓存空间的名字，cache 是用多少内存（这样热门的内容 nginx 直接放内存，提高访问速度），inactive 表示默认失效时间，如果缓存数据在失效时间内没有被访问,将被删除，max_size 表示最多用多少硬盘空间。
• fastcgi_cache cache_fastcgi ：#表示开启FastCGI缓存并为其指定一个名称。开启缓存非常有用，可以有效降低CPU的负载，并且防止502的错误放生。cache_fastcgi为proxy_cache_path指令创建的缓存区名称。
• fastcgi_cache_valid 200 302 1h ：#用来指定应答代码的缓存时间，实例中的值表示将200和302应答缓存一小时，要和fastcgi_cache配合使用。
• fastcgi_cache_valid 301 1d ：将 301 应答缓存一天。
• fastcgi_cache_valid any 1m ：将其他应答缓存为 1 分钟。
• fastcgi_cache_min_uses 1 ：该指令用于设置经过多少次请求的相同 URL 将被缓存。
• fastcgi_cache_key http://$host$request_uri ：该指令用来设置 web 缓存的 Key 值,nginx 根据 Key 值 md5 哈希存储.一般根据host(域名)、request_uri(请求的路径)等变量组合成 proxy_cache_key 。
• fastcgi_pass ：指定 FastCGI 服务器监听端口与地址，可以是本机或者其它。

说明

nginx 的缓存功能有：proxy_cache / fastcgi_cache

• proxy_cache 的作用是缓存后端服务器的内容，可能是任何内容，包括静态的和动态。
• fastcgi_cache 的作用是缓存 fastcgi 生成的内容，很多情况是 php 生成的动态的内容。
• proxy_cache 缓存减少了 nginx 与后端通信的次数，节省了传输时间和后端宽带。
• fastcgi_cache 缓存减少了 nginx 与 php 的通信的次数，更减轻了 php 和数据库(mysql)的压力。

gzip调优

使用 gzip 压缩功能，可能为我们节约带宽，加快传输速度，有更好的体验，也为我们节约成本，所以说这是一个重点。

Nginx 启用压缩功能需要你来 ngx_http_gzip_module 模块，apache 使用的是 mod_deflate。

一般我们需要压缩的内容有：文本，js，html，css，对于图片，视频，flash 什么的不压缩，同时也要注意，我们使用 gzip 的功能是需要消耗 CPU 的！

gzip on;
gzip_min_length 2k;
gzip_buffers   4 32k;
gzip_http_version 1.1;
gzip_comp_level 6;
gzip_typestext/plain text/css text/javascriptapplication/json application/javascript application/x-javascriptapplication/xml;
gzip_vary on;
gzip_proxied any;
gzip on;   #开启压缩功能

• gzip_min_length 1k ：设置允许压缩的页面最小字节数，页面字节数从 header 头的 Content-Length 中获取，默认值是 0，不管页面多大都进行压缩，建议设置成大于 1K，如果小与 1K 可能会越压越大。

• gzip_buffers 4 32k ：压缩缓冲区大小，表示申请 4 个单位为 32K 的内存作为压缩结果流缓存，默认值是申请与原始数据大小相同的内存空间来存储 gzip 压缩结果。

• gzip_http_version 1.1 ：压缩版本，用于设置识别 HTTP 协议版本，默认是 1.1，目前大部分浏览器已经支持GZIP 解压，使用默认即可。

• gzip_comp_level 6 ：压缩比例，用来指定 GZIP 压缩比，1 压缩比最小，处理速度最快，9 压缩比最大，传输速度快，但是处理慢，也比较消耗 CPU 资源。

• gzip_types text/css text/xml application/javascript ：用来指定压缩的类型，‘text/html’ 类型总是会被压缩。默认值: gzip_types text/html (默认不对js/css文件进行压缩)

• • 压缩类型，匹配 MIME 型进行压缩；
  • 不能用通配符 text/*；
  • text/html 默认已经压缩 (无论是否指定)；
  • 设置哪压缩种文本文件可参考 conf/mime.types。

• gzip_vary on ：varyheader 支持，改选项可以让前端的缓存服务器缓存经过 GZIP 压缩的页面，例如用 Squid 缓存经过 nginx 压缩的数据。

expires缓存调优

缓存，主要针对于图片，css，js 等元素更改机会比较少的情况下使用，特别是图片，占用带宽大，我们完全可以设置图片在浏览器本地缓存 365d，css，js，html 可以缓存个 10 来天，这样用户第一次打开加载慢一点，第二次，就非常快了！缓存的时候，我们需要将需要缓存的拓展名列出来， Expires 缓存配置在 server 字段里面。

location ~* \.(ico|jpe?g|gif|png|bmp|swf|flv)$ {
    expires 30d;
    #log_not_found off;
    access_log off;
}
location ~* \.(js|css)$ {
    expires 7d;
    log_not_found off;
    access_log off;
}

注：log_not_found off;是否在 error_log 中记录不存在的错误。

expire 功能优点：

• expires 可以降低网站购买的带宽，节约成本；
• 同时提升用户访问体验；
• 减轻服务的压力，节约服务器成本，是 web 服务非常重要的功能。

expire 功能缺点：

• 被缓存的页面或数据更新了，用户看到的可能还是旧的内容，反而影响用户体验。

解决办法：第一个缩短缓存时间，例如：1天，但不彻底，除非更新频率大于 1 天；第二个对缓存的对象改名。

网站不希望被缓存的内容：

• 网站流量统计工具；
• 更新频繁的文件（google 的 logo）。

内核参数优化

• fs.file-max = 999999：这个参数表示进程（比如一个 worker 进程）可以同时打开的最大句柄数，这个参数直线限制最大并发连接数，需根据实际情况配置。
• net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000 ：这个参数表示操作系统允许 TIME_WAIT 套接字数量的最大值，如果超过这个数字，TIME_WAIT 套接字将立刻被清除并打印警告信息。该参数默认为 180000，过多的TIME_WAIT 套接字会使Web服务器变慢。注：主动关闭连接的服务端会产生 TIME_WAIT 状态的连接。
• net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000 ：允许系统打开的端口范围。
• net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 ：启用 timewait 快速回收。
• net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 ：开启重用。允许将 TIME-WAIT sockets 重新用于新的 TCP 连接。这对于服务器来说很有意义，因为服务器上总会有大量 TIME-WAIT 状态的连接。
• net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30：这个参数表示当 keepalive 启用时，TCP 发送 keepalive 消息的频度。默认是 2 小时，若将其设置的小一些，可以更快地清理无效的连接。
• net.ipv4.tcp_syncookies = 1 ：开启 SYN Cookies，当出现 SYN 等待队列溢出时，启用 cookies 来处理。
• net.core.somaxconn = 40960 ：web 应用中 listen 函数的 backlog 默认会给我们内核参数的。
• net.core.somaxconn ：限制到 128，而 nginx 定义的 NGX_LISTEN_BACKLOG 默认为 511，所以有必要调整这个值。注：对于一个 TCP 连接，Server与Client需要通过三次握手来建立网络连接.当三次握手成功后,我们可以看到端口的状态由LISTEN转变为ESTABLISHED,接着这条链路上就可以开始传送数据了.每一个处于监听(Listen)状态的端口,都有自己的监听队列.监听队列的长度与如somaxconn参数和使用该端口的程序中listen()函数有关。somaxconn定义了系统中每一个端口最大的监听队列的长度,这是个全局的参数,默认值为128，对于一个经常处理新连接的高负载 web服务环境来说，默认的 128 太小了。大多数环境这个值建议增加到 1024 或者更多。大的侦听队列对防止拒绝服务 DoS 攻击也会有所帮助。
• net.core.netdev_max_backlog = 262144 ：每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时，允许送到队列的数据包的最大数目。
• net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144 ：这个参数标示TCP三次握手建立阶段接受SYN请求队列的最大长度，默认为1024，将其设置得大一些可以使出现Nginx繁忙来不及accept新连接的情况时，Linux 不至于丢失客户端发起的连接请求。
• net.ipv4.tcp_rmem = 10240 87380 12582912 ：这个参数定义了TCP接受缓存（用于TCP接受滑动窗口）的最小值、默认值、最大值。
• net.ipv4.tcp_wmem = 10240 87380 12582912：这个参数定义了TCP发送缓存（用于TCP发送滑动窗口）的最小值、默认值、最大值。
• net.core.rmem_default = 6291456：这个参数表示内核套接字接受缓存区默认的大小。
• net.core.wmem_default = 6291456：这个参数表示内核套接字发送缓存区默认的大小。
• net.core.rmem_max = 12582912：这个参数表示内核套接字接受缓存区的最大大小。
• net.core.wmem_max = 12582912：这个参数表示内核套接字发送缓存区的最大大小。
• net.ipv4.tcp_syncookies = 1：该参数与性能无关，用于解决 TCP 的 SYN 攻击。

完整配置如下：

fs.file-max = 999999
net.ipv4.ip_forward = 0
net.ipv4.conf.default.rp_filter = 1
net.ipv4.conf.default.accept_source_route = 0
kernel.sysrq = 0
kernel.core_uses_pid = 1
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
kernel.msgmnb = 65536
kernel.msgmax = 65536
kernel.shmmax = 68719476736
kernel.shmall = 4294967296
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000
net.ipv4.tcp_sack = 1
net.ipv4.tcp_window_scaling = 1
net.ipv4.tcp_rmem = 10240 87380 12582912
net.ipv4.tcp_wmem = 10240 87380 12582912
net.core.wmem_default = 8388608
net.core.rmem_default = 8388608
net.core.rmem_max = 16777216
net.core.wmem_max = 16777216
net.core.netdev_max_backlog = 262144
net.core.somaxconn = 40960
net.ipv4.tcp_max_orphans = 3276800
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144
net.ipv4.tcp_timestamps = 0
net.ipv4.tcp_synack_retries = 1
net.ipv4.tcp_syn_retries = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_mem = 94500000 915000000 927000000
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 1
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000

系统连接数优化

linux 默认值 open files 为 1024。查看当前系统值：

ulimit -n

运行后，终端输出如下：

说明 server 只允许同时打开 1024 个文件。

使用 ulimit -a 可以查看当前系统的所有限制值，使用 ulimit -n 可以查看当前的最大打开文件数。

新装的 linux 默认只有 1024 ，当作负载较大的服务器时，很容易遇到 error: too many open files。因此，需要将其改大，在 /etc/security/limits.conf 最后增加：

*               soft    nofile           65535*               hard   nofile           65535*               soft    noproc         65535*               hard   noproc         65535

Nginx性能优化总结

Nginx 的性能优化主要从 Nginx 运行工作进程数量、Nginx 运行 CPU 亲和力、Nginx 最大打开文件数、Nginx 事件处理模型、开启高效传输模式、连接超时时间、fastcgi 调优、gzip 调优、expires 缓存调优和内核参数优化以及系统连接数的优化等方面。