一、基础配置优化
1.CPU亲和性优化
所谓的 CPU 亲和性是作什么呢?现在的CPU通常是多核的,并可以通过超线程来虚拟更多核数 ,那亲和力就是为多核 CPU 需做到让 Nginx 服务充分的配合使用,从而提高性能。 Nginx运行时会启用 1 个 master 进程及多个 worker 进程,worker 进程负责处理请求,如果 worker 进程在多核 CPU 中发生频繁的调度就会损耗性能。在这种情况下,我们希望减少这种频繁调度,让每一个 Nginx 的 worker 线程都能够固定到具体的 CPU 核心上,所以就需要配置 Nginx 的 CPU 亲和性来解决这个问题。
接下来讲一下具体配置方式,那由于 Nginx CPU 亲和性配置本身有多套配置方案,这里推荐你直接将配置项设置成 auto(worker_cpu_affinity ),即采用了 Nginx 推荐的 CPU 绑核策略方式。另外的一个方式是手动绑定,将 worker 线程数量与 CPU 核心数一一绑定方式设置。我们设置成 auto Nginx 会自动识别并按照推荐策略来分配 worker 线程和 CPU。
2.Nginx模型优化
IO 流事件模型,我们经常可以在 Nginx 下面看到的 events 配置模块中默认设置了 use epoll,表示 Nginx 使用 epoll 这个 IO 流事件模型,那为什么 Nginx 会选择使用 epoll 呢?这是因为 epoll 有以下这些得天独厚的优势。
首先,Linux 系统下一切皆文件,比如我们打开一个设备,它便会产生一个文件描述符。在产生一个进程时,这个进程便需要一个进程描述符,这个进程描述符也是一个文件。所以在 Nginx 处理请求的时候,每一个请求都会产生处理请求的描述符。
其次,在 Nginx 处理大规模请求的时候,为了提高并发效率需要采用异步非阻塞模型,这又和 epoll 有什么关系呢?epoll 本身是以异步非阻塞模型来处理请求流中的事件流。
这里还需要注意一点,并不是所有的 Linux 操作系统都可以使用 epoll,它是在 kernel 2.6 版本以后提出的,早期内核使用的 select\poll 模型,select 模型比 epoll 模型性能要低很多,有经验的运维同学一定深有体会。
通过上面的背景铺垫,我们再来详细介绍下 epoll 相比于 select 模型具备的优势:
- epoll 处理事件流模型是线程安全的;
- epoll 跟 select 模型相比调用 fd 文件描述符时使用了 mmap 共享用户和内核的部分空间,提高了效率;
- epoll 是基于事件驱动的,相比 select 需要扫描整个文件描述符的相关状态,epoll 基于事件驱动避免频繁扫描文件描述符,可以直接调用 callback 回调函数,效率更高;
- 取消了 select 模型里面单个进程能够监视的文件描述符的数量存在的最大限制(1024),如果你有使用过早期的 Apache 版本的,它使用的select 模型,当请求超过 1000 以后就会出现延迟或者请求错误,而改用 Nginx 的话性能会得到明显的改善。
另外补充下,在 events{} 配置中还涉及一个优化的地方就是 worker_connections,这个也是在 events 里面来进行设置的,通过上面的学习我们知道了 worker 线程作用,那每一个 work线程所支持的连接是有限的,这里会默认设置成 1024,而我们在处理高并发的场景时,单个 worker 线程设置成 1024 的话往往偏低,这里建议你将 worker_connections 调大一些,你可以参考实际业务所需 Nginx 处理最大峰值来调大这个设置值。
3.Nginx传输方式优化
第三个基础配置优化是零拷贝,所谓零拷贝的配置是在 Nginx 中的 HTTP 配置模块中添加一个 sendfile on 配置项,它便是一个零拷贝,所谓零拷贝并不代表不拷贝了,而是说它做到了文件的内核态到用户态的零拷贝。
首先 Nginx 在处理文件时,会将文件传入操作系统内核态的 Buffer Cache,然后传递到操作系统上层的用户态,经用户态的 Buffer Cache 再传回内核态中,最后通过 Socket 将文件转发出去。
这个时候你会发现一个问题,对于静态文件并不需要流转到用户态中,直接通过内核态效率更高,所以这时我们就需要在 Nginx 中开启 sendfile on,这样静态文件就可以通过红色的路径在内核态中完成转发,而不用再去绕道用户态,提高了效率。
4.Nginx文件压缩优化
我们希望做到 Nginx 服务端往客户端发送的数据越小,占用的延迟越低用户体验便会越好。所以往往在代理或 Nginx 中会设置文件压缩,我们主要通过 gzip 方式进行设置,主要的设置项如下:
- gzip on 负责打开后端的压缩功能;
- gzip_buffer 16 8k 表示设置 Nginx 在处理文件压缩时的内存空间;
- gzip_comp_level 6 表示 Nginx 在处理压缩时的压缩等级,通常等级越高它的压缩比就越大,但并不是说压缩比越大越好,还是需要根据实际情况来选择合适的压缩比,压缩比太大影响性能,压缩比太小起不到应有的效果,一般来说推荐你设置成 6 就比较合适;
- gzip_http_version 1.1 表示只对 HTTP 1.1 版本的协议进行压缩;
- gzip_min_length 256 表示只有大于最小的 256 字节长度时才进行压缩,如果小于该长度就不进行压缩;
- gzip_proxied any 代表 Nginx 作为反向代理时依据后端服务器时返回信息设置一些 gzip 压缩策略;
- gzip_vary on 表示是否发送 Vary:Accept_Encoding 响应头字段,实现通知接收方服务端作了 gzip 压缩;
- application/vnd.ms-fontobject image/x-icon; gip 压缩类型;
- gzip_disable “msie6”; 关闭 IE6 的压缩。
最后这两项表示设置 zip 的压缩类型及是否关闭 客户端使用 IE6 浏览器请求过来的压缩,以上就是对文件压缩的典型配置,你可以根据具体情况做一些细节上的调整。
二、缓存配置优化
1.浏览器缓存优化
对于浏览器这部分缓存数据,我们通常可以把静态元素,比如用户请求的图片、CSS 、JS 等元素缓存到客户端。这种缓存可以通过 Nginx配置中的 expires 配置项进行设置,expires 后面可以加具体的时间,也可以加对应的特定意义的数值,比如 -1 表示永久缓存,max 设置最大周期缓存(默认缓存周期为 10 年),需要做具体的时间的设置可以写入具体的时间周期,比如一个小时或是一天。
2.HTTPS SSL缓存优化
通过在 Nginx 中添加 ssl_session_cache 配置,配置中分配 Nginx 在处理 SSL 会话所需要开辟的共享内存的空间,我这里这里设置值为 10 MB,第二个参数就是设置 SSL SessionKey 的超时时间,这里设置的为 10 分钟,也就是每隔 10 分钟需要重新再进行一次建联,这是一个在服务端的超时时间
3.打开文件缓存优化
打开文件缓存设置在 Nginx 端,通常而言我们会把一些静态元素(如:JPG、CSS、GS)在代理端通过这种方式进行设置,这里 Nginx 缓存的是静态元素的元数据。那么把元数据缓存到 Nginx 端有什么好处?元数据的作用就是缓存打开用户所请求的静态元素的文件路径等信息,那么如果在本地频繁地查找之前请求过的静态元素文件而没有缓存元数据时效率比较低,而如果我们把一部分索引数据缓存到 Nginx 的 Cache 下,这种频繁访问就可以很大地提高访问效率。
我们来看 open_file_cache 具体的设置策略,max 表示最大能够缓存的文件个数,inactive 表示最少的用户使用次数。我们结合看一下,这个表示在 20 秒内最小需要使用两次。如果没有使用的话,就会把元数据删掉,也这就是一个淘汰元数据的策略。
open_file_cache_valid 是设置主动更新和检查的时间,表示每隔 30 秒检查缓存文件的元信息有没有对应的更新,如果有更新就需要去做对应的更新,它是一个更新的策略。
4.代理缓存优化
看一下通过http_proxy设置的如下示例:
proxy_cache_path /path/to/cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=10g inactive=60m
location / {
proxy_cache my_cache;
…
}
proxy_cache_path 表示在本地分配哪个路径来存储并缓存后台返回数据;cache levels 表示存放文件的分层方式;my_cache:10m max_size=10g 分别表示是开辟一个名为my_cache共享块(用于统计访问次数)及缓存的单个文件的最大大小等。
这些都是做对应的缓存在本地的文件目录相关属性的一些设置。另外一块的设置表示在proxy_cache 的时候,通过 location 引用到 cache 的名称。
代理缓存的特性是什么呢?首先通过 Nginx 作代理,可以支持实现动静态的分离,静态元素直接交给 Nginx 来处理,再把后端动态数据适当作缓存。通常做这种代理+缓存的架构,是能有效的提高整体网站的访问并发性能。
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