Nginx性能调优

本文翻译自 Tuning NGINX for Performance

Nginx以高性能 负载均衡 、 缓存 和 web服务器 出名，支撑着世界上繁忙网站中的40%。大多数使用场景下，Nginx和Linux系统的默认配置表现较好，但是仍有必要做一些调优以期达到最佳性能。这篇文章讨论当调优系统时需要考虑的一些Nginx和Linux配置。这些配置有很多，但是在本文里我们只涉及适合大多数用户的配置。那些没有涉及到的配置，只有那些对Nginx和Linux有深入理解的人，或者Nginx专家服务团队推荐，才会考虑到。Nginx专家服务，已经和世界上一些繁忙网站合作来调优Nginx以达到最大限度的性能，并且可以对任何需要充分发挥系统能力的客户提供支持。

这里假定读者对Nginx架构和配置概念有个基本了解。本文不会重复Nginx文档的内容，而是概述各种配置选项并提供相关文档链接。

调优时，有一条较好的准则是，一次只改一个配置项，如果改后没有性能上的提升，就退回为原先的值。

我们先讨论Linux调优，因为有些值会影响在Nginx配置中可以用的值。

现代Linux内核（2.6+）能够很好的调节各种配置，有些配置您可能想更改。如果操作系统配置太低，那么会在内核日志中看到错误信息，因此需要调节这些配置。Linux配置项很多，本文只提及那些在普通工作负载下最可能需要调优的配置项。如果需要这些配置的详细信息，请参考Linux文档。

以下设置与连接及其如何排队直接相关。如果传入的连接率很高而性能水平参差不齐，比如一些连接似乎被暂停了，那么更改这些配置可能会有用。

文件描述符是一种操作系统资源，用来处理诸如连接和打开文件的事情。对每一个连接，Nginx可以用上多达两个文件描述符。例如，如果Nginx用作代理，则其中一个用于客户端连接，另一个用于连接到被代理的服务器。如果使用了HTTP keepalive，则连接描述符的使用会少得多。对于有大量连接的系统，如下设置可能需要进行调整：

当Nginx被当作代理使用时，每一个到upstream服务器的连接都使用一个临时端口。

下面是一些可能影响性能的Nginx指令。如前所述，我们仅讨论那些推荐大多数用户调整的指令。这里未提及到的任何指令，如果没有Nginx团队的指导，不推荐更改。

Nginx可以运行多个工作进程，每个都能处理大量连接。你可以用如下指令控制工作进程个数以及连接如何被处理：

持久连接可以减少打开和关闭连接所需要的CPU和网络开销，因而对性能有重大影响。Nginx终止所有客户端连接，并具有到upstream服务器的单独连接。Nginx支持客户端和upstream服务器的持久连接。如下指令涉及客户端持久连接：

如下指令涉及upstream持久连接：

为了启用到upstream的持久连接，需要增加如下指令：

记录每个请求需要花费CPU和IO周期，减少这种影响的一种方法是启用access日志缓冲。这将导致Nginx缓冲一系列日志条目，然后一次性写入文件而不是单个单个写入。通过指定access_log指令的"buffer=size"选项可以打开access日志缓冲，该设置指定要使用的缓冲区的大小。你还可以使用"flush=time"选项告诉Nginx多长时间后把缓冲区中的条目写入文件。定义了这两个选项后，当缓冲区放不下下一条日志，或者缓冲区中的条目超过了flush参数指定的时间，Nginx会将缓冲区中的条目写入日志文件。当工作进程重新打开日志文件或者关闭时，缓冲区中的条目也会被写入文件。也可以完全禁用access日志记录。

Sendfile 是一个操作系统特性，可以在Nginx上启用。它通过在内核中从一个文件描述符向另一个文件描述符复制数据，往往能达到 零拷贝 ，因而可以提供更快的TCP数据传输。Nginx可以使用该机制将缓存或者磁盘上的内容写到socket，无需从内核空间到用户空间的上下文切换，因而非常快并且使用较少的CPU开销。由于数据永远不会触及用户空间，所以不可能把需要访问数据的过滤器插入到处理链中，不能使用任何需要改变内容的Nginx过滤器，比如gzip过滤器。Nginx默认没有启用该机制。

Nginx和Nginx Plus允许设置各种限制，用来控制客户端资源消耗，以防影响系统性能以及用户体验和安全。以下是一些相关指令：

Nginx还有一些特性可以用来提高web应用的性能。这些特性不常出现在调优讨论中，但是有必要一提，因为它们的影响也可能比较可观。我们将讨论这些特性中的两个。

对于一个为一组web服务器或者应用服务器作负载均衡的Nginx实例来说，启用缓存可以显著地降低响应时间，同时能显著减轻后端服务器的负载。缓存本身就是一个主题，这里不会讨论。Nginx缓存配置的更多信息请参考： Nginx管理指南 - 缓存 。

压缩响应可以大大减小响应的大小，减少带宽占用。不过，这需要CPU资源来处理压缩，所以最好在值得减少带宽占用的情况下使用。需要注意的是，不能对已经压缩的东西（比如jpeg图片）再次启用压缩。Nginx压缩配置的更多信息请参考： Nginx管理指南 - 压缩和解压缩 。

更多信息请参考：

Nginx很火，因为它就像一个万能药，在任何存在性能需求的场合总能找见它的身影。它可以轻松在百万并发连接下实现高吞吐量的Web服务，同时诸多应用场景下的问题都可以通过种种Nginx模块得以解决。

Nginx天生就适合在linux服务器上处理百万、千万级的并发连接，且优秀的架构使得它未来不需要重构，所以它的生态圈内的第三方模块长期有效。而长年的发展下日益增多的第三方模块进一步赋能Nginx，使Nginx适用于更多的场景，甚至渗透到LVS的领域与F5这样的硬件产品竞争！同时，如OpenResty或者Tengine这样的第三方模块群，进一步发展出了新生态，使Nginx的应用进一步向应用防火墙、CDN等领域扩展。

所以，学好Nginx可以让你在工作中获得立竿见影的效果。

网络上关于Nginx的使用介绍非常多，但往往有两个问题 ：

1、仅从如何使用层面介绍，没有把离散的知识点串成线，这导致大家难以应对未出现过的、个性化的定制场景；

2、没有成体系的性能优化知识介绍，在企业生产环境下我们需要从应用到系统的完整优化方案 。

最近看到极客时间上线的视频课程《Nginx核心知识100讲》，涉及到了Nginx的基本用法、http模块、反向代理与负载均衡、OpenResty等各方面的综合知识，很系统化。最值得一提，这个课程的作者--陶辉老师，应该算是Nginx领域的专才了。 有着近10年Nginx方面的研究经验，曾出版过京东热销书籍《深入理解Nginx：模块开发与架构解析》。

简单介绍下这个课程的内容规划，主要分为六个部分：

第1部分初识Nginx： 帮助对Nginx还不熟悉的同学快速了解Nginx的背景，熟悉Nginx的基本用法；

第2部分是Nginx的架构基础： 在这里我们开始探讨Nginx的进程模型以及数据结构，它为后续深入学习打下基础；

第3部分我们开始详解http模块： 这一部分我们先讲清楚Nginx是如何处理http请求的，再按照请求的处理流程来讲解常用http模块中指令、变量的用法，学完后可以帮助我们触类旁通，理解所有http模块的共同逻辑及用法。

第4部分是反向代理与负载均衡： 这一部分以七层负载均衡为主，兼顾四层负载均衡，学完这一部分，你可以搭建出多种不同上游协议的反向代理，并理解如何配置才能高效的处理上下游流量的交互。

第5部分是Nginx的系统层优化： 学完该部分可以有效的调节linux操作系统下cpu、内存、网络、磁盘等配置，与Nginx.conf中的指令相配合，使Nginx的性能最大化。

第6部分是从源码视角深入使用Nginx与OpenResty： 这一部分我们会从Nginx的实现层面，打通前5部分中的知识，帮助大家深刻理解Nginx的机制与能力模型，并介绍OpenResty是如何与Nginx有效搭配使用的。

不多说了，直接附上陶辉出品的“Nginx核心知识框架图”，非常系统地梳理了学好Nginx所需要的知识点。

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