高并发系统—Nginx性能优化相关介绍
01
性能优化考虑点
当我们需要进行性能优化时，说明服务器无法满足日益增长的业务。性能优化是一个比较大的课题，需要从以下几个方面进行探讨
当前系统结构瓶颈
了解业务模式
性能与安全
1.1 当前系统结构瓶颈
首先需要了解的是当前系统瓶颈，用的是什么，跑的是什么业务。里面的服务是什么样子，每个服务最大支持多少并发。比如针对Nginx而言，我们处理静态资源效率最高的瓶颈是多大？
可以通过查看当前cpu负荷，内存使用率，进程使用率来做简单判断。还可以通过操作系统的一些工具来判断当前系统性能瓶颈，如分析对应的日志，查看请求数量。
也可以通过nginx http_stub_status_module模块来查看对应的连接数，总握手次数，总请求数。也可以对线上进行压力测试，来了解当前的系统的性能，并发数，做好性能评估。
1.2 了解业务模式
虽然我们是在做性能优化，但还是要熟悉业务，最终目的都是为业务服务的。我们要了解每一个接口业务类型是什么样的业务，比如电子商务抢购模式，这种情况平时流量会很小，但是到了抢购时间，流量一下子就会猛涨。也要了解系统层级结构，每一层在中间层做的是代理还是动静分离，还是后台进行直接服务。需要我们对业务接入层和系统层次要有一个梳理
1.3 性能与安全
性能与安全也是一个需要考虑的因素，往往大家注重性能忽略安全或注重安全又忽略性能。比如说我们在设计防火墙时，如果规则过于全面肯定会对性能方面有影响。如果对性能过于注重在安全方面肯定会留下很大隐患。所以大家要评估好两者的关系，把握好两者的孰重孰轻，以及整体的相关性。权衡好对应的点。
02
系统与Nginx性能优化
大家对相关的系统瓶颈及现状有了一定的了解之后，就可以根据影响性能方面做一个全体的评估和优化。
网络（网络流量、是否有丢包，网络的稳定性都会影响用户请求）
系统（系统负载、饱和、内存使用率、系统的稳定性、硬件磁盘是否有损坏）
服务（连接优化、内核性能优化、http服务请求优化都可以在nginx中根据业务来进行设置）
程序（接口性能、处理请求速度、每个程序的执行效率）
数据库、底层服务
上面列举出来每一级都会有关联，也会影响整体性能，这里主要关注的是Nginx服务这一层。
2.1 文件句柄
linux/Unix上，一切皆文件，每一次用户发起请求就会生成一个文件句柄，文件句柄可以理解为就是一个索引，所以文件句柄就会随着请求量的增多，而进程调用的频率增加，文件句柄的产生就越多，系统对文件句柄默认的限制是1024个，对Nginx来说非常小了，需要改大一点
1.设置方式
系统全局性修改
用户局部性修改
进程局部性修改
系统全局性修改和用户局部性修改
2.系统全局性修改和用户局部性修改
vim /etc/security/limits.conf
在End of file前面添加4个参数
soft：软控制，到达设定值后，操作系统不会采取措施，只是发提醒
hard：硬控制，到达设定值后，操作系统会采取机制对当前进程进行限制，这个时候请求就会受到影响
root：这里代表root用户（系统全局性修改）
*：代表全局，即所有用户都受此限制（用户局部性修改）
nofile：指限制的是文件数的配置项。后面的数字即设定的值，一般设置10000左右
尤其在企业新装的系统，这个地方应该根据实际情况进行设置，可以设置全局的，也可以设置用户级别的
3.进程局部性修改
vim /etc/nginx/nginx.conf
每个进程的最大文件打开数，所以最好与ulimit -n的值保持一致。
worker_rlimit_nofile 35535; #进程限制
2.2 cpu的亲和配置
cpu的亲和能够使nginx对于不同的work工作进程绑定到不同的cpu上面去。就能够减少在work间不断切换cpu，进程通常不会在处理器之间频繁迁移，进程迁移的频率小，来减少性能损耗。
1.具体设置
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 grep ^processor /proc/cpuinfo | wc -l。
[root@lx~]#vi/usr/local/nginx1.10/conf/nginx.confworker_processes4;
[root@lx~]# /usr/local/nginx1.10/sbin/nginx-s reload
[root@lx~]# ps -aux | grep nginx |grep -v grep
root 9834 0.0 0.0 47556 1948 ? Ss 22:36 0:00 nginx:master processnginx
www 10135 0.0 0.0 50088 2004 ? S 22:58 0:00 nginx: worker process
www 10136 0.0 0.0 50088 2004 ? S 22:58 0:00 nginx: worker process
www 10137 0.0 0.0 50088 2004 ? S 22:58 0:00 nginx: worker process
www 10138 0.0 0.0 50088 2004 ? S 22:58 0:00 nginx: worker process
比如4核配置：
worker_processes 4;
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000
比如8核配置：
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。
为每个进程分配cpu，上例中将8个进程分配到8个cpu，当然可以写多个，或者将一个进程分配到多个cpu。
在nginx 1.9版本之后，就帮我们自动绑定了cpu;
worker_cpu_affinity auto;
2.相关命令
查看cpu核心数
cat /proc/cpuinfo|grep "cpu cores"|uniq
显示物理cpu数量：
cat /proc/cpuinfo | grep "physicalid"|sort|uniq|wc -l
查看cpu使用率
top 回车后按 1
查看nginx使用cpu核心和对应的nginx进程号
ps -eo pid,args,psr | grep [n]ginx
3.事件处理模型优化
nginx的连接处理机制在于不同的操作系统会采用不同的I/O模型，Linux下，nginx使用epoll的I/O多路复用模型，在freebsd使用kqueue的IO多路复用模型，在solaris使用/dev/pool方式的IO多路复用模型，在windows使用的icop等等。要根据系统类型不同选择不同的事务处理模型，我们使用的是Centos，因此将nginx的事件处理模型调整为epoll模型。
events {
worker_connections 10240; //
use epoll;
}
说明：在不指定事件处理模型时，nginx默认会自动选择最佳的事件处理模型服务。
4.设置work_connections 连接数
worker_connections 10240;
5.keepalive timeout会话保持时间
keepalive_timeout 60;
6.GZIP压缩性能优化
gzip on; #表示开启压缩功能
gzip_min_length 1k; #表示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，表示不管页面多大都进行压缩，建议设置成大于1K。如果小于1K可能会越压越大
gzip_buffers 432k; #压缩缓存区大小
gzip_http_version 1.1; #压缩版本
gzip_comp_level 6; #压缩比率， 一般选择4-6，为了性能
gzip_types text/css text/xml application/javascript; #指定压缩的类型gzip_vary on; #vary header支持
7.proxy超时设置
proxy_connect_timeout 90;
proxy_send_timeout 90;
proxy_read_timeout 4k;
proxy_buffers 4 32k;
proxy_busy_buffers_size 64k;
8.高效传输模式
sendfile on; # 开启高效文件传输模式。
tcp_nopush on; #需要在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。
9.Linux系统内核层面
Nginx要达到最好的性能，除了要优化Nginx服务本身之外，还需要在nginx的服务器上的内核参数。
这些参数追加到/etc/sysctl.conf,然后执行sysctl-p 生效。
a）调节系统同时发起的tcp连接数
net.core.somaxconn = 262144
b）允许等待中的监听
net.core.somaxconn = 4096
c）tcp连接重用
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 net.ipv4.tcp_tw_reuse =1
d）不抵御洪水攻击
net.ipv4.tcp_syncookies = 0 net.ipv4.tcp_max_orphans = 262144 #该参数用于设定系统中最多允许存在多少TCP套接字不被关联到任何一个用户文件句柄上，主要目的为防止Ddos攻击。
e）最大文件打开数
在命令行中输入如下命令，即可设置Linux最大文件打开数。
ulimit -n 30000
以上，就把Nginx服务器高性能优化的配置介绍完了，大家可以根据我提供的方法，每个参数挨个设置一遍，看看相关的效果。这些都是一点点试出来的，这样才能更好地理解各个参数的意义。
03
实战配置
3.1 整体配置
worker_processes 1;
pid /var/run/nginx.pid;
events {
worker_connections 2048;
multi_accepton;
use epoll;
}
http {
include /etc/nginx/mime.types;
default_type application/octet-stream;
log_formatmain '{"@timestamp":"$time_iso8601",' '"host":"$server_addr",' '"clientip":"$remote_addr",' '"size":$body_bytes_sent,' '"responsetime":$request_time,' '"upstreamtime":"$upstream_response_time",' '"upstreamhost":"$upstream_addr",' '"http_host":"$host",' '"url":"$uri",' '"xff":"$http_x_forwarded_for",' '"referer":"$http_referer",' '"agent":"$http_user_agent",' '"status":"$status"}';
sendfileon;
tcp_nopushon;
tcp_nodelayon;
server_names_hash_bucket_size128;
server_names_hash_max_size512;
keepalive_timeout 65;
client_header_timeout15s;
client_body_timeout15s;
send_timeout60s;
limit_conn_zone$binary_remote_addr zone=perip:10m;
limit_conn_zone$server_name zone=perserver:10m;
limit_connperip 2;
limit_connperserver 20;
limit_rate300k;
proxy_cache_path /data/nginx-cache levels=1:2keys_zone=nginx-cache:20m max_size=50g inactive=168h;
client_body_buffer_size 512k;
client_header_buffer_size 4k;
client_max_body_size 512k;
large_client_header_buffers 2 8k;
proxy_connect_timeout 5s;
proxy_send_timeout 120s;
proxy_read_timeout 120s;
proxy_buffer_size 16k;
proxy_buffers 4 64k;
proxy_busy_buffers_size 128k;
proxy_temp_file_write_size 128k;
proxy_next_upstream http_502 http_504http_404 error timeout invalid_header;
gzip on;
gzip_min_length 1k;
gzip_buffers 4 16k;
gzip_http_version 1.1;
gzip_comp_level 4;
gzip_types text/plain text/cssapplication/json application/x-javascript text/xml application/xmlapplication/xml+rss text/javascript;
gzip_vary on;
gzip_disable "MSIE [1-6].";
include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
3.2 负载均衡
upstream backend{
server 0.0.0.0:8082 fail_timeout=5max_fails=3;
server 0.0.0.0:8083 fail_timeout=5max_fails=3;
ip_hash;
}
3.3 HTTP配置
#隐藏版本信息
server_tokens off;
server {
listen 80;
server_name 管理平台;
charset utf-8; #重定向HTTP请求到HTTPS
return 301 https://$server_name$request_uri;
}
3.4 HTTPS配置
准备条件：需要先去下载 HTTPS 证书
server {
listen 443;
server_name 素材管理平台;
ssl on;
ssl_certificate cert/证书名称.pem;
ssl_certificate_key cert/证书名称.key;
ssl_session_timeout 5m;
# SSL协议配置
ssl_protocols SSLv2 SSLv3 TLSv1.2;
ssl_ciphers ALL:!ADH:!EXPORT56:RC4+RSA:+HIGH:+MEDIUM:+LOW:+SSLv2:+EXP;ssl_prefer_server_ciphers on;
valid_referers none blocked server_names *.pcl.com;
#日志配置
access_log /Users/pcl/Desktop/www.pcl.com-access.log main gzip=4 flush=5m;
error_log /Users/pcl/Desktop/www.pcl.com-error.log error;
location ~.*\.(eot|svg|ttf|woff|jpg|jpeg|gif|png|ico|cur|gz|svgz|mp4|ogg| ogv|webm) {
proxy_cachenginx-cache;
proxy_cache_valid200 304 302 5d;
proxy_cache_key'$host:$server_port$request_uri';
add_header X-Cache'$upstream_cache_status from $host';
#所有静态文件直接读取硬盘
root/usr/share/nginx/html;
expires 30d; #缓存30天
}
location ~.*\.(js|css)?$ {
proxy_cachenginx-cache;
proxy_cache_valid200 304 302 5d;
proxy_cache_key'$host:$server_port$request_uri';
add_header X-Cache'$upstream_cache_status from $host';
#所有静态文件直接读取硬盘
root/usr/share/nginx/html;
expires 12h;
}
location / {
root /usr/share/nginx/html;
index index.html index.htm;
}
location /druid {
proxy_set_headerX-Real-IP $remote_addr;
proxy_cachenginx-cache;
proxy_cache_valid200 10m;
proxy_pass http://backend/druid;
}
location /api {
proxy_set_headerX-Real-IP $remote_addr;
proxy_pass http://backend/api;
}
# redirect server error pages to the staticpage /50x.html
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root /usr/share/nginx/html;
}
}
04
接口压力测试工具
ab是Apache超文本传输协议(HTTP)的性能测试工具。其设计意图是描绘当前所安装的Apache的执行性能，主要是显示你安装的Apache每秒可以处理多少个请求。
yum install httpd-tools -yab -n 2000 -c 2http://127.0.0.1/
-n ：总的请求数
-c ：并发数
-k 是否开启长连接
4.1 参数选项
1.完整测试报告
这段展示的是web服务器的信息，可以看到服务器采用的是nginx，域名是wan.bigertech.com，端口是80
2.服务器信息
这段是关于请求的文档的相关信息，所在位置“/”，文档的大小为338436bytes（此为http响应的正文长度）
3.文档信息
这段展示了压力测试的几个重要指标
4.这段表示网络上消耗的时间的分解
5.网络消耗时间
这是每个请求处理时间的分布情况，50%的处理时间在4930ms内，66%的处理时间在5008ms内…，重要的是看90%的处理时间。
END
文字 | 汇视威刷榜怪
视频 | 汇视威程序猿
图片 | 汇视威程序媛
编辑 | 汇视威扫地僧