Nginx 性能優化

一、Nginx運行工做進程數量

• Nginx運行工做進程個數通常設置CPU的核心或者核心數x2。若是不瞭解cpu的核數，能夠top命令以後按1看出來，也能夠查看/proc/cpuinfo文件 grep ^processor /proc/cpuinfo | wc -l

[root@lx~]# vi/usr/local/nginx1.10/conf/nginx.conf
worker_processes 4;
[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

二、Nginx運行CPU親和力

• 好比4核配置：

worker_processes 4;
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000

• 好比8核配置：

worker_processes 8;
worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 0000100000010000 00100000 01000000 10000000;
worker_processes最多開啓8個，8個以上性能提高不會再提高了，並且穩定性變得更低，因此8個進程夠用了。

三、Nginx最大打開文件數

worker_rlimit_nofile 65535;

• 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，可是nginx分配請求並非那麼均勻，因此最好與ulimit -n的值保持一致。

• 注：文件資源限制的配置能夠在/etc/security/limits.conf設置，針對root/user等各個用戶或者*表明全部用戶來設置。

*   soft nofile   65535
*   hard nofile   65535

• 用戶從新登陸生效（ulimit -n）

四、Nginx事件處理模型

events {
  use epoll;
  worker_connections 65535;
  multi_accept on;
}

• nginx採用epoll事件模型，處理效率高。
• work_connections是單個worker進程容許客戶端最大鏈接數，這個數值通常根據服務器性能和內存來制定，實際最大值就是worker進程數乘以work_connections。
• 實際咱們填入一個65535，足夠了，這些都算併發值，一個網站的併發達到這麼大的數量，也算一個大站了！
• multi_accept 告訴nginx收到一個新鏈接通知後接受盡量多的鏈接，默認是on，設置爲on後，多個worker按串行方式來處理鏈接，也就是一個鏈接只有一個worker被喚醒，其餘的處於休眠狀態，設置爲off後，多個worker按並行方式來處理鏈接，也就是一個鏈接會喚醒全部的worker，直到鏈接分配完畢，沒有取得鏈接的繼續休眠。當你的服務器鏈接數很少時，開啓這個參數會讓負載有必定的下降，可是當服務器的吞吐量很大時，爲了效率，能夠關閉這個參數。

五、開啓高效傳輸模式

http {
  include mime.types;
  default_type application/octet-stream;
  ……

  sendfile on;
  tcp_nopush on;
  ……
}

• Include mime.types ： 媒體類型,include 只是一個在當前文件中包含另外一個文件內容的指令。
• default_type application/octet-stream ：默認媒體類型足夠。
• sendfile on：開啓高效文件傳輸模式，sendfile指令指定nginx是否調用sendfile函數來輸出文件，對於普通應用設爲 on，若是用來進行下載等應用磁盤IO重負載應用，可設置爲off，以平衡磁盤與網絡I/O處理速度，下降系統的負載。注意：若是圖片顯示不正常把這個改爲off。
• tcp_nopush on：必須在sendfile開啓模式纔有效，防止網路阻塞，積極的減小網絡報文段的數量（將響應頭和正文的開始部分一塊兒發送，而不一個接一個的發送。）

六、鏈接超時時間

• 主要目的是保護服務器資源，CPU，內存，控制鏈接數，由於創建鏈接也是須要消耗資源的。

keepalive_timeout 60;
tcp_nodelay on;
client_header_buffer_size 4k;
open_file_cache max=102400 inactive=20s;
open_file_cache_valid 30s;
open_file_cache_min_uses 1;
client_header_timeout 15;
client_body_timeout 15;
reset_timedout_connection on;
send_timeout 15;
server_tokens off;
client_max_body_size 10m;

• keepalived_timeout ：客戶端鏈接保持會話超時時間，超過這個時間，服務器斷開這個連接。
• tcp_nodelay：也是防止網絡阻塞，不過要包涵在keepalived參數纔有效。
• client_header_buffer_size 4k：客戶端請求頭部的緩衝區大小，這個能夠根據你的系統分頁大小來設置，通常一個請求頭的大小不會超過 1k，不過因爲通常系統分頁都要大於1k，因此這裏設置爲分頁大小。分頁大小能夠用命令getconf PAGESIZE取得。
• open_file_cache max=102400 inactive=20s ：這個將爲打開文件指定緩存，默認是沒有啓用的，max指定緩存數量，建議和打開文件數一致，inactive 是指通過多長時間文件沒被請求後刪除緩存。
• open_file_cache_valid 30s：這個是指多長時間檢查一次緩存的有效信息。
• 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，若是超過這個數字，文件描述符一直是在緩存中打開的，如上例，若是有一個文件在inactive 時間內一次沒被使用，它將被移除。
• client_header_timeout ： 設置請求頭的超時時間。咱們也能夠把這個設置低些，若是超過這個時間沒有發送任何數據，nginx將返回request time out的錯誤。
• client_body_timeout設置請求體的超時時間。咱們也能夠把這個設置低些，超過這個時間沒有發送任何數據，和上面同樣的錯誤提示。
• reset_timeout_connection ：告訴nginx關閉不響應的客戶端鏈接。這將會釋放那個客戶端所佔有的內存空間。
• send_timeout ：響應客戶端超時時間，這個超時時間僅限於兩個活動之間的時間，若是超過這個時間，客戶端沒有任何活動，nginx關閉鏈接。
• server_tokens ：並不會讓nginx執行的速度更快，但它能夠關閉在錯誤頁面中的nginx版本數字，這樣對於安全性是有好處的。
• client_max_body_size：上傳文件大小限制。

七、fastcgi 調優

fastcgi_connect_timeout 600;
fastcgi_send_timeout 600;
fastcgi_read_timeout 600;
fastcgi_buffer_size 64k;
fastcgi_buffers 4 64k;
fastcgi_busy_buffers_size 128k;
fastcgi_temp_file_write_size 128k;
fastcgi_temp_path/usr/local/nginx1.10/nginx_tmp;
fastcgi_intercept_errors on;
fastcgi_cache_path/usr/local/nginx1.10/fastcgi_cache levels=1:2 keys_zone=cache_fastcgi:128minactive=1d max_size=10g;

• fastcgi_connect_timeout 600 ：指定鏈接到後端FastCGI的超時時間。
• fastcgi_send_timeout 600 ：向FastCGI傳送請求的超時時間。
• fastcgi_read_timeout 600 ：指定接收FastCGI應答的超時時間。
• fastcgi_buffer_size 64k ：指定讀取FastCGI應答第一部分須要用多大的緩衝區，默認的緩衝區大小爲。fastcgi_buffers指令中的每塊大小，能夠將這個值設置更小。
• fastcgi_buffers 4 64k ：指定本地須要用多少和多大的緩衝區來緩衝FastCGI的應答請求，若是一個php腳本所產生的頁面大小爲256KB，那麼會分配4個64KB的緩衝區來緩存，若是頁面大小大於256KB，那麼大於256KB的部分會緩存到fastcgi_temp_path指定的路徑中，可是這並非好方法，由於內存中的數據處理速度要快於磁盤。通常這個值應該爲站點中php腳本所產生的頁面大小的中間值，若是站點大部分腳本所產生的頁面大小爲256KB，那麼能夠把這個值設置爲「8 32K」、「4 64k」等。
• fastcgi_busy_buffers_size 128k ：建議設置爲fastcgi_buffers的兩倍，繁忙時候的buffer。
• fastcgi_temp_file_write_size 128k ：在寫入fastcgi_temp_path時將用多大的數據塊，默認值是fastcgi_buffers的兩倍，該數值設置小時若負載上來時可能報502BadGateway。
• fastcgi_temp_path ：緩存臨時目錄。
• fastcgi_intercept_errors on ：這個指令指定是否傳遞4xx和5xx錯誤信息到客戶端，或者容許nginx使用error_page處理錯誤信息。注：靜態文件不存在會返回404頁面，可是php頁面則返回空白頁！
• fastcgi_cache_path /usr/local/nginx1.10/fastcgi_cachelevels=1:2 keys_zone=cache_fastcgi:128minactive=1d max_size=10g ：fastcgi_cache緩存目錄，能夠設置目錄層級，好比1:2會生成16*256個子目錄，cache_fastcgi是這個緩存空間的名字，cache是用多少內存（這樣熱門的內容nginx直接放內存，提升訪問速度），inactive表示默認失效時間，若是緩存數據在失效時間內沒有被訪問,將被刪除，max_size表示最多用多少硬盤空間。
• fastcgi_cache cache_fastcgi ：#表示開啓FastCGI緩存併爲其指定一個名稱。開啓緩存很是有用，能夠有效下降CPU的負載，而且防止502的錯誤放生。cache_fastcgi爲proxy_cache_path指令建立的緩存區名稱。
• fastcgi_cache_valid 200 302 1h ：#用來指定應答代碼的緩存時間，實例中的值表示將200和302應答緩存一小時，要和fastcgi_cache配合使用。
• fastcgi_cache_valid 301 1d ：將301應答緩存一天。
• fastcgi_cache_valid any 1m ：將其餘應答緩存爲1分鐘。
• fastcgi_cache_min_uses 1 ：該指令用於設置通過多少次請求的相同URL將被緩存。
• fastcgi_cache_key http://$host$request_uri ：該指令用來設置web緩存的Key值,nginx根據Key值md5哈希存儲.通常根據$host(域名)、$request_uri(請求的路徑)等變量組合成proxy_cache_key 。
• fastcgi_pass ：指定FastCGI服務器監聽端口與地址，能夠是本機或者其它。
• 總結：
  • nginx的緩存功能有：proxy_cache / fastcgi_cache
  • proxy_cache的做用是緩存後端服務器的內容，多是任何內容，包括靜態的和動態。
  • fastcgi_cache的做用是緩存fastcgi生成的內容，不少狀況是php生成的動態的內容。
  • proxy_cache緩存減小了nginx與後端通訊的次數，節省了傳輸時間和後端寬帶。
  • fastcgi_cache緩存減小了nginx與php的通訊的次數，更減輕了php和數據庫(mysql)的壓力。

八、gzip 調優

• 使用gzip壓縮功能，可能爲咱們節約帶寬，加快傳輸速度，有更好的體驗，也爲咱們節約成本，因此說這是一個重點。
• Nginx啓用壓縮功能須要你來ngx_http_gzip_module模塊，apache使用的是mod_deflate。
• 通常咱們須要壓縮的內容有：文本，js，html，css，對於圖片，視頻，flash什麼的不壓縮，同時也要注意，咱們使用gzip的功能是須要消耗CPU的！

gzip on;
gzip_min_length 2k;
gzip_buffers   4 32k;
gzip_http_version 1.1;
gzip_comp_level 6;
gzip_typestext/plain text/css text/javascriptapplication/json application/javascript application/x-javascriptapplication/xml;
gzip_vary on;
gzip_proxied any;

• gzip on; #開啓壓縮功能
• gzip_min_length 1k ：設置容許壓縮的頁面最小字節數，頁面字節數從header頭的Content-Length中獲取，默認值是0，無論頁面多大都進行壓縮，建議設置成大於1K，若是小與1K可能會越壓越大。
• gzip_buffers 4 32k ：壓縮緩衝區大小，表示申請4個單位爲32K的內存做爲壓縮結果流緩存，默認值是申請與原始數據大小相同的內存空間來存儲gzip壓縮結果。
• gzip_http_version 1.1 ：壓縮版本，用於設置識別HTTP協議版本，默認是1.1，目前大部分瀏覽器已經支持GZIP解壓，使用默認便可。
• gzip_comp_level 6 ：壓縮比例，用來指定GZIP壓縮比，1壓縮比最小，處理速度最快，9壓縮比最大，傳輸速度快，可是處理慢，也比較消耗CPU資源。
• gzip_types text/css text/xml application/javascript ：用來指定壓縮的類型，‘text/html’類型老是會被壓縮。默認值: gzip_types text/html (默認不對js/css文件進行壓縮)
• 壓縮類型，匹配MIME型進行壓縮；
• 不能用通配符 text/*；
• text/html默認已經壓縮 (不管是否指定)；
• 設置哪壓縮種文本文件可參考 conf/mime.types。
• gzip_vary on ：varyheader支持，改選項可讓前端的緩存服務器緩存通過GZIP壓縮的頁面，例如用Squid緩存通過nginx壓縮的數據。

九、expires 緩存調優

• 緩存，主要針對於圖片，css，js等元素更改機會比較少的狀況下使用，特別是圖片，佔用帶寬大，咱們徹底能夠設置圖片在瀏覽器本地緩存365d，css，js，html能夠緩存個10來天，這樣用戶第一次打開加載慢一點，第二次，就很是快了！緩存的時候，咱們須要將須要緩存的拓展名列出來， Expires緩存配置在server字段裏面。

location ~* \.(ico|jpe?g|gif|png|bmp|swf|flv)$ {
expires 30d;
#log_not_found off;
access_log off;
}

location ~* \.(js|css)$ {
expires 7d;
log_not_found off;
access_log off;
}

• 注：log_not_found off;是否在error_log中記錄不存在的錯誤。默認是。

• 總結：
  • expire功能優勢：
    • expires能夠下降網站購買的帶寬，節約成本；
    • 同時提高用戶訪問體驗；
    • 減輕服務的壓力，節約服務器成本，是web服務很是重要的功能。
  • expire功能缺點：
    • 被緩存的頁面或數據更新了，用戶看到的可能仍是舊的內容，反而影響用戶體驗。
    • 解決辦法：第一個縮短緩存時間，例如：1天，但不完全，除非更新頻率大於1天；第二個對緩存的對象更名。
    • 網站不但願被緩存的內容：
    • 網站流量統計工具；
    • 更新頻繁的文件（google的logo）。

十、緩存 cache

##cache start##
    proxy_connect_timeout 500;
    #跟後端服務器鏈接的超時時間_發起握手等候響應超時時間
    proxy_read_timeout 600;
    #鏈接成功後_等候後端服務器響應的時間_其實已經進入後端的排隊之中等候處理
    proxy_send_timeout 500;
    #後端服務器數據回傳時間_就是在規定時間內後端服務器必須傳完全部數據
    proxy_buffer_size 128k;
    #代理請求緩存區_這個緩存區間會保存用戶的頭信息以供Nginx進行規則處理_通常只要能保存下頭信息便可
    proxy_buffers 4 128k;
    #同上 告訴Nginx保存單個用的幾個Buffer最大用多大空間
    proxy_busy_buffers_size 256k;
    #若是系統很忙的時候能夠申請更大的proxy_buffers 官方推薦*2
    proxy_temp_file_write_size 128k;
    #proxy緩存臨時文件的大小
    proxy_temp_path /etc/nginx/temp;
    #用於指定本地目錄來緩衝較大的代理請求
    proxy_cache_path /etc/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=cache_one:200m inactive=1d max_size=30g;
    #設置web緩存區名爲cache_one,內存緩存空間大小爲12000M，自動清除超過15天沒有被訪問過的緩存數據，硬盤緩存空間大小200g
##cache end##


 location ~ .*\.(gif|jpg|png|htm|html|css|js|flv|ico|swf)(.*) {
    proxy_pass http://127.0.0.1:3000;
    proxy_redirect off;
    proxy_cache cache_one;  #此處的cache_one必須於上一步配置的緩存區域名稱相同
    #不一樣的請求設置不一樣的緩存時效
    proxy_cache_valid 200 304 12h;
    proxy_cache_valid 301 302 1d;
    proxy_cache_valid any 1m;
    proxy_cache_key $uri$is_args$args;  #生產緩存文件的key，經過4個string變量結合生成
    expires 30d;  #其他類型的緩存時效爲30天
    proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
    add_header X-Cache-Status $upstream_cache_status;  # 須要添加header才能看到 cache的狀態
    proxy_ignore_headers Cache-Control;  # 運行nginx，發現只有少部份內容被緩存，大部份內容不能被緩存，須要添加heraer
 }

• 效果如圖：
• 首次：

• 緩存後：

• 測試時發現圖片或者js文件第一次緩存X-Chace-Status爲MISS，刷新後仍然爲MISS。由於第二次請求時，資源已經在瀏覽器緩存中，會直接走瀏覽器緩存，須要手動清理瀏覽器緩存，再請求就會發現變爲HIT。實際不一樣用戶訪問時不會出現測試時的這種狀況。

十一、防盜鏈

• 防止別人直接從你網站引用圖片等連接，消耗了你的資源和網絡流量，那麼咱們的解決辦法由幾種：
• 水印，品牌宣傳，你的帶寬，服務器足夠；
• 防火牆，直接控制，前提是你知道IP來源；
• 防盜鏈策略下面的方法是直接給予404的錯誤提示。

location ~*^.+\.(jpg|gif|png|swf|flv|wma|wmv|asf|mp3|mmf|zip|rar)$ {
valid_referers noneblocked www.benet.com benet.com;
if($invalid_referer) {
  #return 302 http://www.benet.com/img/nolink.jpg;
  return 404;
  break;
}
access_log off;
}

• 參數可使以下形式：
  • none ：意思是不存在的Referer頭(表示空的，也就是直接訪問，好比直接在瀏覽器打開一個圖片)。
  • blocked ：意爲根據防火牆假裝Referer頭，如：「Referer:XXXXXXX」。
  • server_names ：爲一個或多個服務器的列表，0.5.33版本之後能夠在名稱中使用「*」通配符。

十二、內核參數優化

• fs.file-max = 999999：這個參數表示進程（好比一個worker進程）能夠同時打開的最大句柄數，這個參數直線限制最大併發鏈接數，需根據實際狀況配置。
• net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000 ：這個參數表示操做系統容許TIME_WAIT套接字數量的最大值，若是超過這個數字，TIME_WAIT套接字將馬上被清除並打印警告信息。該參數默認爲180000，過多的TIME_WAIT套接字會使Web服務器變慢。注：主動關閉鏈接的服務端會產生TIME_WAIT狀態的鏈接
• net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000 ：容許系統打開的端口範圍。
• net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 ：啓用timewait快速回收。
• net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 ：開啓重用。容許將TIME-WAIT sockets從新用於新的TCP鏈接。這對於服務器來講頗有意義，由於服務器上總會有大量TIME-WAIT狀態的鏈接。
• net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30：這個參數表示當keepalive啓用時，TCP發送keepalive消息的頻度。默認是2小時，若將其設置的小一些，能夠更快地清理無效的鏈接。
• net.ipv4.tcp_syncookies = 1 ：開啓SYN Cookies，當出現SYN等待隊列溢出時，啓用cookies來處理。
• net.core.somaxconn = 40960 ：web 應用中 listen 函數的 backlog 默認會給咱們內核參數的。
• net.core.somaxconn ：限制到128，而nginx定義的NGX_LISTEN_BACKLOG 默認爲511，因此有必要調整這個值。注：對於一個TCP鏈接，Server與Client須要經過三次握手來創建網絡鏈接.當三次握手成功後,咱們能夠看到端口的狀態由LISTEN轉變爲ESTABLISHED,接着這條鏈路上就能夠開始傳送數據了.每個處於監聽(Listen)狀態的端口,都有本身的監聽隊列.監聽隊列的長度與如somaxconn參數和使用該端口的程序中listen()函數有關。somaxconn定義了系統中每個端口最大的監聽隊列的長度,這是個全局的參數,默認值爲128，對於一個常常處理新鏈接的高負載 web服務環境來講，默認的 128 過小了。大多數環境這個值建議增長到 1024 或者更多。大的偵聽隊列對防止拒絕服務 DoS 攻擊也會有所幫助。
• net.core.netdev_max_backlog = 262144 ：每一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，容許送到隊列的數據包的最大數目。
• net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144 ：這個參數標示TCP三次握手創建階段接受SYN請求隊列的最大長度，默認爲1024，將其設置得大一些可使出現Nginx繁忙來不及accept新鏈接的狀況時，Linux不至於丟失客戶端發起的鏈接請求。
• net.ipv4.tcp_rmem = 10240 87380 12582912 ：這個參數定義了TCP接受緩存（用於TCP接受滑動窗口）的最小值、默認值、最大值。
• net.ipv4.tcp_wmem = 10240 87380 12582912：這個參數定義了TCP發送緩存（用於TCP發送滑動窗口）的最小值、默認值、最大值。
• net.core.rmem_default = 6291456：這個參數表示內核套接字接受緩存區默認的大小。
• net.core.wmem_default = 6291456：這個參數表示內核套接字發送緩存區默認的大小。
• net.core.rmem_max = 12582912：這個參數表示內核套接字接受緩存區的最大大小。
• net.core.wmem_max = 12582912：這個參數表示內核套接字發送緩存區的最大大小。

• net.ipv4.tcp_syncookies = 1：該參數與性能無關，用於解決TCP的SYN攻擊。

• 下面貼一個完整的內核優化設置：

fs.file-max = 999999
net.ipv4.ip_forward = 0
net.ipv4.conf.default.rp_filter = 1
net.ipv4.conf.default.accept_source_route = 0
kernel.sysrq = 0
kernel.core_uses_pid = 1
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
kernel.msgmnb = 65536
kernel.msgmax = 65536
kernel.shmmax = 68719476736
kernel.shmall = 4294967296
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000
net.ipv4.tcp_sack = 1
net.ipv4.tcp_window_scaling = 1
net.ipv4.tcp_rmem = 10240 87380 12582912
net.ipv4.tcp_wmem = 10240 87380 12582912
net.core.wmem_default = 8388608
net.core.rmem_default = 8388608
net.core.rmem_max = 16777216
net.core.wmem_max = 16777216
net.core.netdev_max_backlog = 262144
net.core.somaxconn = 40960
net.ipv4.tcp_max_orphans = 3276800
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144
net.ipv4.tcp_timestamps = 0
net.ipv4.tcp_synack_retries = 1
net.ipv4.tcp_syn_retries = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_mem = 94500000 915000000 927000000
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 1
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000

• 執行sysctl -p使內核修改生效。

1三、關於系統鏈接數的優化

• linux 默認值 open files爲1024。查看當前系統值：

# ulimit -n
1024

• 說明server只容許同時打開1024個文件。
• 使用ulimit -a 能夠查看當前系統的全部限制值，使用ulimit -n 能夠查看當前的最大打開文件數。
• 新裝的linux 默認只有1024 ，看成負載較大的服務器時，很容易遇到error: too many open files。所以，須要將其改大，在/etc/security/limits.conf最後增長：

*               soft    nofile           65535
*               hard   nofile           65535
*               soft    noproc         65535
*               hard   noproc         65535

1三、參考連接

• https://mp.weixin.qq.com/s/YoZDzY4Tmj8HpQkSgnZLvA