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11 个 Nginx 参数性能优化工作

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_accept 为 on,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
9.1、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。
9.2、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~
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