nginx優化突破十萬並發

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nginx優化突破十萬並發

本文轉載自查看原文 2014-08-02 23:47 5095 nginx/ nginx優化

原地址：http://www.yanghengfei.com/archives/404/

nginx的安裝與基本配置文檔網上已經有很多了，但具體講優化的文章還比較少，偶爾發現有這么一篇《nginx優化突破十萬並發》仔細拜讀后，轉至此做以收藏，感謝原作的辛苦編寫。

一般來說nginx配置文件中對優化比較有作用的為以下幾項：

 
              1 
              worker_processes 8;

nginx進程數，建議按照cpu數目來指定，一般為它的倍數。

 
              1 
              worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 00001000 00010000 00100000 01000000 10000000;

為每個進程分配cpu，上例中將8個進程分配到8個cpu，當然可以寫多個，或者將一個進程分配到多個cpu。

 
              1 
              worker_rlimit_nofile 102400;

這個指令是指當一個nginx進程打開的最多文件描述符數目，理論值應該是最多打開文件數（ulimit -n）與nginx進程數相除，但是nginx分配請求並不是那么均勻，所以最好與ulimit -n的值保持一致。

 
              1 
              use epoll;

使用epoll的I/O模型，這個不用說了吧。

 
              1 
              worker_connections 102400;

每個進程允許的最多連接數，理論上每台nginx服務器的最大連接數為worker_processes*worker_connections。

 
              1 
              keepalive_timeout 60;

keepalive超時時間。

 
              1 
              client_header_buffer_size 4k;

客戶端請求頭部的緩沖區大小，這個可以根據你的系統分頁大小來設置，一般一個請求的頭部大小不會超過1k，不過由於一般系統分頁都要大於1k，所以這里設置為分頁大小。分頁大小可以用命令getconf PAGESIZE取得。

 
              1 
              open_file_cache max=102400 inactive=20s;

這個將為打開文件指定緩存，默認是沒有啟用的，max指定緩存數量，建議和打開文件數一致，inactive是指經過多長時間文件沒被請求后刪除緩存。

 
              1 
              open_file_cache_valid 30s;

這個是指多長時間檢查一次緩存的有效信息。

 
              1 
              open_file_cache_min_uses 1;

open_file_cache指令中的inactive參數時間內文件的最少使用次數，如果超過這個數字，文件描述符一直是在緩存中打開的，如上例，如果有一個文件在inactive時間內一次沒被使用，它將被移除。

關於內核參數的優化：

 
              1 
              net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000

timewait的數量，默認是180000。

 
              1 
              net.ipv4.ip_local_port_range = 1024    65000

允許系統打開的端口范圍。

 
              1 
              net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1

啟用timewait快速回收。

 
              1 
              net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1

開啟重用。允許將TIME-WAIT sockets重新用於新的TCP連接。

 
              1 
              net.ipv4.tcp_syncookies = 1

開啟SYN Cookies，當出現SYN等待隊列溢出時，啟用cookies來處理。

 
              1 
              net.core.somaxconn = 262144

web應用中listen函數的backlog默認會給我們內核參數的net.core.somaxconn限制到128，而nginx定義的NGX_LISTEN_BACKLOG默認為511，所以有必要調整這個值。

 
              1 
              net.core.netdev_max_backlog = 262144

每個網絡接口接收數據包的速率比內核處理這些包的速率快時，允許送到隊列的數據包的最大數目。

 
              1 
              net.ipv4.tcp_max_orphans = 262144

系統中最多有多少個TCP套接字不被關聯到任何一個用戶文件句柄上。如果超過這個數字，孤兒連接將即刻被復位並打印出警告信息。這個限制僅僅是為了防止簡單的DoS攻擊，不能過分依靠它或者人為地減小這個值，更應該增加這個值(如果增加了內存之后)。

 
              1 
              net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144

記錄的那些尚未收到客戶端確認信息的連接請求的最大值。對於有128M內存的系統而言，缺省值是1024，小內存的系統則是128。

 
              1 
              net.ipv4.tcp_timestamps = 0

時間戳可以避免序列號的卷繞。一個1Gbps的鏈路肯定會遇到以前用過的序列號。時間戳能夠讓內核接受這種“異常”的數據包。這里需要將其關掉。

 
              1 
              net.ipv4.tcp_synack_retries = 1

為了打開對端的連接，內核需要發送一個SYN並附帶一個回應前面一個SYN的ACK。也就是所謂三次握手中的第二次握手。這個設置決定了內核放棄連接之前發送SYN+ACK包的數量。

 
              1 
              net.ipv4.tcp_syn_retries = 1

在內核放棄建立連接之前發送SYN包的數量。

 
              1 
              net.ipv4.tcp_fin_timeout = 1

如果套接字由本端要求關閉，這個參數決定了它保持在FIN-WAIT-2狀態的時間。對端可以出錯並永遠不關閉連接，甚至意外當機。缺省值是60秒。2.2 內核的通常值是180秒，你可以按這個設置，但要記住的是，即使你的機器是一個輕載的WEB服務器，也有因為大量的死套接字而內存溢出的風險，FIN- WAIT-2的危險性比FIN-WAIT-1要小，因為它最多只能吃掉1.5K內存，但是它們的生存期長些。

 
              1 
              net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30

當keepalive起用的時候，TCP發送keepalive消息的頻度。缺省是2小時。

下面貼一個完整的內核優化設置：

 
              01 
              net.ipv4.ip_forward = 0 
             
              02 
              net.ipv4.conf.default.rp_filter = 1 
             
              03 
              net.ipv4.conf.default.accept_source_route = 0 
             
              04 
              kernel.sysrq = 0 
             
              05 
              kernel.core_uses_pid = 1 
             
              06 
              net.ipv4.tcp_syncookies = 1 
             
              07 
              kernel.msgmnb = 65536 
             
              08 
              kernel.msgmax = 65536 
             
              09 
              kernel.shmmax = 68719476736 
             
              10 
              kernel.shmall = 4294967296 
             
              11 
              net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000 
             
              12 
              net.ipv4.tcp_sack = 1 
             
              13 
              net.ipv4.tcp_window_scaling = 1 
             
              14 
              net.ipv4.tcp_rmem = 4096        87380   4194304 
             
              15 
              net.ipv4.tcp_wmem = 4096        16384   4194304 
             
              16 
              net.core.wmem_default = 8388608 
             
              17 
              net.core.rmem_default = 8388608 
             
              18 
              net.core.rmem_max = 16777216 
             
              19 
              net.core.wmem_max = 16777216 
             
              20 
              net.core.netdev_max_backlog = 262144 
             
              21 
              net.core.somaxconn = 262144 
             
              22 
              net.ipv4.tcp_max_orphans = 3276800 
             
              23 
              net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144 
             
              24 
              net.ipv4.tcp_timestamps = 0 
             
              25 
              net.ipv4.tcp_synack_retries = 1 
             
              26 
              net.ipv4.tcp_syn_retries = 1 
             
              27 
              net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 
             
              28 
              net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 
             
              29 
              net.ipv4.tcp_mem = 94500000 915000000 927000000 
             
              30 
              net.ipv4.tcp_fin_timeout = 1 
             
              31 
              net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30 
             
              32 
              net.ipv4.ip_local_port_range = 1024    65000

下面是一個簡單的nginx配置文件：

 
              01 
              user  www www; 
             
              02 
              worker_processes 8; 
             
              03 
              worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 00001000 00010000 00100000 01000000; 
             
              04 
              error_log  /www/log/nginx_error.log  crit; 
             
              05 
              pid        /usr/local/nginx/nginx.pid; 
             
              06 
              worker_rlimit_nofile 204800; 
             
              07 
                
              08 
              events 
             
              09 
              { 
             
              10 
                use epoll; 
             
              11 
                worker_connections 204800; 
             
              12 
              } 
             
              13 
                
              14 
              http 
             
              15 
              { 
             
              16 
                include       mime.types; 
             
              17 
                default_type  application/octet-stream; 
             
              18 
                
              19 
                charset  utf-8; 
             
              20 
                
              21 
                server_names_hash_bucket_size 128; 
             
              22 
                client_header_buffer_size 2k; 
             
              23 
                large_client_header_buffers 4 4k; 
             
              24 
                client_max_body_size 8m; 
             
              25 
                
              26 
                sendfile on; 
             
              27 
                tcp_nopush     on; 
             
              28 
                
              29 
                keepalive_timeout 60; 
             
              30 
                
              31 
                fastcgi_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=1:2 
             
              32 
                              keys_zone=TEST:10m 
             
              33 
                              inactive=5m; 
             
              34 
                fastcgi_connect_timeout 300; 
             
              35 
                fastcgi_send_timeout 300; 
             
              36 
                fastcgi_read_timeout 300; 
             
              37 
                fastcgi_buffer_size 16k; 
             
              38 
                fastcgi_buffers 16 16k; 
             
              39 
                fastcgi_busy_buffers_size 16k; 
             
              40 
                fastcgi_temp_file_write_size 16k; 
             
              41 
                fastcgi_cache TEST; 
             
              42 
                fastcgi_cache_valid 200 302 1h; 
             
              43 
                fastcgi_cache_valid 301 1d; 
             
              44 
                fastcgi_cache_valid any 1m; 
             
              45 
                fastcgi_cache_min_uses 1; 
             
              46 
                fastcgi_cache_use_stale error timeout invalid_header http_500; 
             
              47 
                 
              48 
                open_file_cache max=204800 inactive=20s; 
             
              49 
                open_file_cache_min_uses 1; 
             
              50 
                open_file_cache_valid 30s; 
             
              51 
                 
              52 
                
              53 
                
              54 
                tcp_nodelay on; 
             
              55 
                 
              56 
                gzip on; 
             
              57 
                gzip_min_length  1k; 
             
              58 
                gzip_buffers     4 16k; 
             
              59 
                gzip_http_version 1.0; 
             
              60 
                gzip_comp_level 2; 
             
              61 
                gzip_types       text/plain application/x-javascript text/css application/xml; 
             
              62 
                gzip_vary on; 
             
              63 
                
              64 
                
              65 
                server 
             
              66 
                { 
             
              67 
                  listen       8080; 
             
              68 
                  server_name  backup.aiju.com; 
             
              69 
                  index index.php index.htm; 
             
              70 
                  root  /www/html/; 
             
              71 
                
              72 
                  location /status 
             
              73 
                  { 
             
              74 
                      stub_status on; 
             
              75 
                  } 
             
              76 
                
              77 
                  location ~ .*\.(php|php5)?$ 
             
              78 
                  { 
             
              79 
                      fastcgi_pass 127.0.0.1:9000; 
             
              80 
                      fastcgi_index index.php; 
             
              81 
                      include fcgi.conf; 
             
              82 
                  } 
             
              83 
                
              84 
                  location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|js|css)$ 
             
              85 
                  { 
             
              86 
                    expires      30d; 
             
              87 
                  } 
             
              88 
                
              89 
                  log_format  access  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" ' 
             
              90 
                            '$status $body_bytes_sent "$http_referer" ' 
             
              91 
                            '"$http_user_agent" $http_x_forwarded_for'; 
             
              92 
                  access_log  /www/log/access.log  access; 
             
              93 
                    } 
             
              94 
              }

關於FastCGI的幾個指令：

 
              1 
              fastcgi_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=1:2 keys_zone=TEST:10m inactive=5m;

這個指令為FastCGI緩存指定一個路徑，目錄結構等級，關鍵字區域存儲時間和非活動刪除時間。

 
              1 
              fastcgi_connect_timeout 300;

指定連接到后端FastCGI的超時時間。

 
              1 
              fastcgi_send_timeout 300;

向FastCGI傳送請求的超時時間，這個值是指已經完成兩次握手后向FastCGI傳送請求的超時時間。

 
              1 
              fastcgi_read_timeout 300;

接收FastCGI應答的超時時間，這個值是指已經完成兩次握手后接收FastCGI應答的超時時間。

 
              1 
              fastcgi_buffer_size 16k;

指定讀取FastCGI應答第一部分需要用多大的緩沖區，這里可以設置為fastcgi_buffers指令指定的緩沖區大小，上面的指令指定它將使用1個16k的緩沖區去讀取應答的第一部分，即應答頭，其實這個應答頭一般情況下都很小（不會超過1k），但是你如果在fastcgi_buffers指令中指定了緩沖區的大小，那么它也會分配一個fastcgi_buffers指定的緩沖區大小去緩存。

 
              1 
              fastcgi_buffers 16 16k;

指定本地需要用多少和多大的緩沖區來緩沖FastCGI的應答，如上所示，如果一個php腳本所產生的頁面大小為256k，則會為其分配16個16k的緩沖區來緩存，如果大於256k，增大於256k的部分會緩存到fastcgi_temp指定的路徑中，當然這對服務器負載來說是不明智的方案，因為內存中處理數據速度要快於硬盤，通常這個值的設置應該選擇一個你的站點中的php腳本所產生的頁面大小的中間值，比如你的站點大部分腳本所產生的頁面大小為256k就可以把這個值設置為16 16k，或者4 64k 或者64 4k，但很顯然，后兩種並不是好的設置方法，因為如果產生的頁面只有32k，如果用4 64k它會分配1個64k的緩沖區去緩存，而如果使用64 4k它會分配8個4k的緩沖區去緩存，而如果使用16 16k則它會分配2個16k去緩存頁面，這樣看起來似乎更加合理。

 
              1 
              fastcgi_busy_buffers_size 32k;

這個指令我也不知道是做什么用，只知道默認值是fastcgi_buffers的兩倍。

 
              1 
              fastcgi_temp_file_write_size 32k;

在寫入fastcgi_temp_path時將用多大的數據塊，默認值是fastcgi_buffers的兩倍。

 
              1 
              fastcgi_cache TEST

開啟FastCGI緩存並且為其制定一個名稱。個人感覺開啟緩存非常有用，可以有效降低CPU負載，並且防止502錯誤。但是這個緩存會引起很多問題，因為它緩存的是動態頁面。具體使用還需根據自己的需求。

 
              1 
              fastcgi_cache_valid 200 302 1h; 
             
              2 
              fastcgi_cache_valid 301 1d; 
             
              3 
              fastcgi_cache_valid any 1m;

為指定的應答代碼指定緩存時間，如上例中將200，302應答緩存一小時，301應答緩存1天，其他為1分鍾。

 
              1 
              fastcgi_cache_min_uses 1;

緩存在fastcgi_cache_path指令inactive參數值時間內的最少使用次數，如上例，如果在5分鍾內某文件1次也沒有被使用，那么這個文件將被移除。

 
              1 
              fastcgi_cache_use_stale error timeout invalid_header http_500;

不知道這個參數的作用，猜想應該是讓nginx知道哪些類型的緩存是沒用的。
以上為nginx中FastCGI相關參數，另外，FastCGI自身也有一些配置需要進行優化，如果你使用php-fpm來管理FastCGI，可以修改配置文件中的以下值：

 
              1 
              <value name="max_children">60</value>

同時處理的並發請求數，即它將開啟最多60個子線程來處理並發連接。

 
              1 
              <value name="rlimit_files">102400</value>

最多打開文件數。

 
              1 
              <value name="max_requests">204800</value>

每個進程在重置之前能夠執行的最多請求數。

下面貼幾張測試結果圖。

靜態頁面為我在squid配置4W並發那篇文章中提到的測試文件，下圖為同時在6台機器運行webbench -c 30000 -t 600 http://www.yanghengfei.com/ 命令后的測試結果：

1.jpg大小: 21.44 K尺寸: 298 x 83瀏覽: 86 次點擊打開新窗口瀏覽全圖

使用netstat過濾后的連接數：

php頁面在status中的結果（php頁面為調用phpinfo）：

3.jpg大小: 21.08 K尺寸: 311 x 86瀏覽: 73 次點擊打開新窗口瀏覽全圖

php頁面在netstat過濾后的連接數：

未使用FastCGI緩存之前的服務器負載：

此時打開php頁面已經有些困難，需要進行多次刷新才能打開。上圖中cpu0負載偏低是因為測試時將網卡中斷請求全部分配到cpu0上，並且在nginx中開啟7個進程分別制定到cpu1-7。
使用FastCGI緩存之后：

此時可以很輕松的打開php頁面。

這個測試並沒有連接到任何數據庫，所以並沒有什么參考價值，不過不知道上述測試是否已經到達極限，根據內存和cpu的使用情況來看似乎沒有，但是已經沒有多余的機子來讓我運行webbench了。囧，但至少可以說明加載FastCGI緩存之后，還有是些效果的。以圖為證嘛。

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