nginx應用總結（2）--突破高併發的性能優化

在平常的運維工做中，常常會用到nginx服務，也時常會碰到nginx因高併發致使的性能瓶頸問題。今天這裏簡單梳理下nginx性能優化的配置（僅僅依據本人的實戰經驗而述，若有不妥，敬請指出~）

1、這裏的優化主要是指對nginx的配置優化，通常來講nginx配置文件中對優化比較有做用的主要有如下幾項：
1）nginx進程數，建議按照cpu數目來指定，通常跟cpu核數相同或爲它的倍數。
worker_processes 8;
2）爲每一個進程分配cpu，上例中將8個進程分配到8個cpu，固然能夠寫多個，或者將一個進程分配到多個cpu。
worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 00001000 00010000 00100000 01000000 10000000;
3）下面這個指令是指當一個nginx進程打開的最多文件描述符數目，理論值應該是系統的最多打開文件數（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。
worker_rlimit_nofile 65535;
4）使用epoll的I/O模型，用這個模型來高效處理異步事件
use epoll;
5）每一個進程容許的最多鏈接數，理論上每臺nginx服務器的最大鏈接數爲worker_processes*worker_connections。
worker_connections 65535;
6）http鏈接超時時間，默認是60s，功能是使客戶端到服務器端的鏈接在設定的時間內持續有效，當出現對服務器的後繼請求時，該功能避免了創建或者從新創建鏈接。切記這個參數也不能設置過大！不然會致使許多無效的http鏈接佔據着nginx的鏈接數，終nginx崩潰！
keepalive_timeout 60;
7）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，通常一個請求的頭部大小不會超過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。
client_header_buffer_size 4k;
8）下面這個參數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 max=102400 inactive=20s;
9）下面這個是指多長時間檢查一次緩存的有效信息。
open_file_cache_valid 30s;
10）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。
open_file_cache_min_uses 1;

11）隱藏響應頭中的有關操做系統和web server（Nginx）版本號的信息，這樣對於安全性是有好處的。
server_tokens off;
12）可讓sendfile()發揮做用。sendfile()能夠在磁盤和TCP socket之間互相拷貝數據(或任意兩個文件描述符)。Pre-sendfile是傳送數據以前在用戶空間申請數據緩衝區。以後用read()將數據從文件拷貝到這個緩衝區，write()將緩衝區數據寫入網絡。sendfile()是當即將數據從磁盤讀到OS緩存。由於這種拷貝是在內核完成的，sendfile()要比組合read()和write()以及打開關閉丟棄緩衝更加有效(更多有關於sendfile)。
sendfile on;
13）告訴nginx在一個數據包裏發送全部頭文件，而不一個接一個的發送。就是說數據包不會立刻傳送出去，等到數據包最大時，一次性的傳輸出去，這樣有助於解決網絡堵塞。
tcp_nopush on; 
14）告訴nginx不要緩存數據，而是一段一段的發送--當須要及時發送數據時，就應該給應用設置這個屬性，這樣發送一小塊數據信息時就不能當即獲得返回值。
tcp_nodelay on;
好比：
http { 
server_tokens off; 
sendfile on; 
tcp_nopush on; 
tcp_nodelay on; 
......
} 
15）客戶端請求頭部的緩衝區大小，這個能夠根據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。 
client_header_buffer_size 4k;
客戶端請求頭部的緩衝區大小，這個能夠根據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。
[root@test-huanqiu ~]# getconf PAGESIZE 
4096
但也有client_header_buffer_size超過4k的狀況，可是client_header_buffer_size該值必須設置爲「系統分頁大小」的整倍數。
16）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 max=65535 inactive=60s;
17）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。
open_file_cache_min_uses 1;
18）指定多長時間檢查一次緩存的有效信息。
open_file_cache_valid 80s;

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下面是一個本人使用的簡單的nginx配置文件：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

[root@dev-huanqiu ~] # cat /usr/local/nginx/conf/nginx.conf user   www www; worker_processes 8; worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 00001000 00010000 00100000 01000000; error_log    /www/log/nginx_error .log   crit; pid          /usr/local/nginx/nginx .pid; worker_rlimit_nofile 65535;   events {     use epoll;     worker_connections 65535; }   http {     include       mime.types;     default_type   application /octet-stream ;       charset   utf-8;       server_names_hash_bucket_size 128;     client_header_buffer_size 2k;     large_client_header_buffers 4 4k;     client_max_body_size 8m;       sendfile on;     tcp_nopush     on;       keepalive_timeout 60;       fastcgi_cache_path  /usr/local/nginx/fastcgi_cache  levels=1:2                   keys_zone=TEST:10m                   inactive=5m;     fastcgi_connect_timeout 300;     fastcgi_send_timeout 300;     fastcgi_read_timeout 300;     fastcgi_buffer_size 16k;     fastcgi_buffers 16 16k;     fastcgi_busy_buffers_size 16k;     fastcgi_temp_file_write_size 16k;     fastcgi_cache TEST;     fastcgi_cache_valid 200 302 1h;     fastcgi_cache_valid 301 1d;     fastcgi_cache_valid any 1m;     fastcgi_cache_min_uses 1;     fastcgi_cache_use_stale error timeout invalid_header http_500;      open_file_cache max=204800 inactive=20s;     open_file_cache_min_uses 1;     open_file_cache_valid 30s;        tcp_nodelay on;         gzip  on;     gzip_min_length   1k;     gzip_buffers     4 16k;     gzip_http_version 1.0;     gzip_comp_level 2;     gzip_types       text /plain  application /x-javascript  text /css  application /xml ;     gzip_vary on;       server     {       listen       8080;       server_name   huan.wangshibo.com;       index index.php index.htm;       root    /www/html/ ;         location  /status       {           stub_status on;       }         location ~ .*\.(php|php5)?$       {           fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;           fastcgi_index index.php;           include fcgi.conf;       }         location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|js|css)$       {         expires       30d;       }         log_format   access    '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '                 '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '                 '"$http_user_agent" $http_x_forwarded_for' ;       access_log    /www/log/access .log   access;         } }

2、關於FastCGI的幾個指令

1）這個指令爲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。
fastcgi_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=1:2 keys_zone=TEST:10m inactive=5m;
2）指定鏈接到後端FastCGI的超時時間。
fastcgi_connect_timeout 300;
3）向FastCGI傳送請求的超時時間，這個值是指已經完成兩次握手後向FastCGI傳送請求的超時時間。
fastcgi_send_timeout 300;
4）接收FastCGI應答的超時時間，這個值是指已經完成兩次握手後接收FastCGI應答的超時時間。
fastcgi_read_timeout 300;
5）指定讀取FastCGI應答第一部分 須要用多大的緩衝區，這裏能夠設置爲fastcgi_buffers指令指定的緩衝區大小，上面的指令指定它將使用1個 16k的緩衝區去讀取應答的第一部分，即應答頭，其實這個應答頭通常狀況下都很小（不會超過1k），可是你若是在fastcgi_buffers指令中指 定了緩衝區的大小，那麼它也會分配一個fastcgi_buffers指定的緩衝區大小去緩存。
fastcgi_buffer_size 16k;
6）指定本地須要用多少和多大的緩衝區來 緩衝FastCGI的應答，如上所示，若是一個php腳本所產生的頁面大小爲256k，則會爲其分配16個16k的緩衝區來緩存，若是大於256k，增大 於256k的部分會緩存到fastcgi_temp指定的路徑中， 固然這對服務器負載來講是不明智的方案，由於內存中處理數據速度要快於硬盤，一般這個值 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，好比你的站點大部分腳本所產生的頁面大小爲 256k就能夠把這個值設置爲16 16k，或者4 64k 或者64 4k，但很顯然，後兩種並非好的設置方法，由於若是產生的頁面只有32k，若是用4 64k它會分配1個64k的緩衝區去緩存，而若是使用64 4k它會分配8個4k的緩衝區去緩存，而若是使用16 16k則它會分配2個16k去緩存頁面，這樣看起來彷佛更加合理。
fastcgi_buffers 16 16k;
7）這個指令我也不知道是作什麼用，只知道默認值是fastcgi_buffers的兩倍。
fastcgi_busy_buffers_size 32k;
8）在寫入fastcgi_temp_path時將用多大的數據塊，默認值是fastcgi_buffers的兩倍。
fastcgi_temp_file_write_size 32k;
9）開啓FastCGI緩存而且爲其制定一個名稱。我的感受開啓緩存很是有用，能夠有效下降CPU負載，而且防止502錯誤。可是這個緩存會引發不少問題，由於它緩存的是動態頁面。具體使用還需根據本身的需求。
fastcgi_cache TEST
10）爲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，其餘爲1分鐘。
fastcgi_cache_valid 200 302 1h;
fastcgi_cache_valid 301 1d;
fastcgi_cache_valid any 1m;
11）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，若是在5分鐘內某文件1次也沒有被使用，那麼這個文件將被移除。
fastcgi_cache_min_uses 1;
12）不知道這個參數的做用，猜測應該是讓nginx知道哪些類型的緩存是沒用的。
fastcgi_cache_use_stale error timeout invalid_header http_500;

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以上爲nginx中FastCGI相關參數，
另外，FastCGI自身也有一些配置須要進行優化，若是你使用php-fpm來管理FastCGI，能夠修改配置文件中的如下值：
1）同時處理的併發請求數，即它將開啓最多60個子線程來處理併發鏈接。
<value name="max_children">60</value>
2）最多打開文件數。
<value name="rlimit_files">65535</value>
3）每一個進程在重置以前可以執行的最多請求數。
<value name="max_requests">65535</value>

3、關於內核參數的優化，在/etc/sysctl.conf文件內
1）timewait的數量，默認是180000。(Deven:所以若是想把timewait降下了就要把tcp_max_tw_buckets值減少)
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000
2）容許系統打開的端口範圍。
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000
3）啓用TIME-WAIT狀態sockets快速回收功能;用於快速減小在TIME-WAIT狀態TCP鏈接數。1表示啓用;0表示關閉。可是要特別留意的是：這個選項通常不推薦啓用，由於在NAT(Network Address Translation)網絡下，會致使大量的TCP鏈接創建錯誤，從而引發網站訪問故障。
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 0
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實際上，net.ipv4.tcp_tw_recycle功能的開啓，要須要net.ipv4.tcp_timestamps（通常系統默認是開啓這個功能的）這個開關開啓後纔有效果；
當tcp_tw_recycle 開啓時（tcp_timestamps 同時開啓，快速回收 socket 的效果達到），對於位於NAT設備後面的 Client來講，是一場災難！
會致使到NAT設備後面的Client鏈接Server不穩定（有的 Client 能鏈接 server，有的 Client 不能鏈接 server）。
也就是說，tcp_tw_recycle這個功能，是爲內部網絡（網絡環境本身可控 」 ——不存在NAT 的狀況）設計的，對於公網環境下，不宜使用。
一般來講，回收TIME_WAIT狀態的socket是由於「沒法主動鏈接遠端」，由於無可用的端口，而不該該是要回收內存（沒有必要）。
即：需求是Client的需求，Server會有「端口不夠用」的問題嗎？
除非是前端機，須要大量的鏈接後端服務，也就是充當着Client的角色。

正確的解決這個老是辦法應該是：
net.ipv4.ip_local_port_range = 9000 6553 #默認值範圍較小
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 10000 #默認值較小，還可適當調小
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 10 
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4）開啓重用功能，容許將TIME-WAIT狀態的sockets從新用於新的TCP鏈接。這個功能啓用是安全的，通常不要去改動！
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
5）開啓SYN Cookies，當出現SYN等待隊列溢出時，啓用cookies來處理。
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
6）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。
net.core.somaxconn = 262144
7）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.core.netdev_max_backlog = 262144
8）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。若是超過這個數字，孤兒鏈接將即刻被複位並打印出警告信息。這個限制僅僅是爲了防止簡單的DoS攻擊，不能過度依靠它或者人爲地減少這個值，更應該增長這個值(若是增長了內存以後)。
net.ipv4.tcp_max_orphans = 262144
9）記錄的那些還沒有收到客戶端確認信息的鏈接請求的最大值。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。
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144
10）時間戳能夠避免序列號的卷繞。一個1Gbps的鏈路確定會遇到之前用過的序列號。時間戳可以讓內核接受這種「異常」的數據包。
net.ipv4.tcp_timestamps = 1
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有很多服務器爲了提升性能，開啓net.ipv4.tcp_tw_recycle選項，在NAT網絡環境下，容易致使網站訪問出現了一些connect失敗的問題
我的建議：
關閉net.ipv4.tcp_tw_recycle選項，而不是net.ipv4.tcp_timestamps；
由於在net.ipv4.tcp_timestamps關閉的條件下，開啓net.ipv4.tcp_tw_recycle是不起做用的；而net.ipv4.tcp_timestamps能夠獨立開啓並起做用。
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11）爲了打開對端的鏈接，內核須要發送一個SYN並附帶一個迴應前面一個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鏈接以前發送SYN+ACK包的數量。
net.ipv4.tcp_synack_retries = 1
12）在內核放棄創建鏈接以前發送SYN包的數量。
net.ipv4.tcp_syn_retries = 1
13）若是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。對端能夠出錯並永遠不關閉鏈接，甚至意外當機。缺省值是60秒。2.2 內核的一般值是180秒，你能夠按這個設置，但要記住的是，即便你的機器是一個輕載的WEB服務器，也有由於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，由於它最多隻能吃掉1.5K內存，可是它們的生存期長些。
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
14）當keepalive起用的時候，TCP發送keepalive消息的頻度。缺省是2小時。
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30

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下面貼出一個本人經常使用的內核參數的標準配置
[root@dev-huanqiu ~]# cat /etc/sysctl.conf
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            //這四行標紅內容，通常是發現大量TIME_WAIT時的解決辦法
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 = 4096 87380 4194304
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 16384 4194304
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 = 262144
net.ipv4.tcp_max_orphans = 3276800
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144
net.ipv4.tcp_timestamps = 1            //在net.ipv4.tcp_tw_recycle設置爲1的時候，這個選擇最好加上
net.ipv4.tcp_synack_retries = 1
net.ipv4.tcp_syn_retries = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1           //開啓此功能能夠減小TIME-WAIT狀態，可是NAT網絡模式下打開有可能會致使tcp鏈接錯誤，慎重。
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_mem = 94500000 915000000 927000000
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000
net.ipv4.ip_conntrack_max = 6553500

-------------------------------------記一次小事故----------------------------------------------------
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 這個功能打開後，確實能減小TIME-WAIT狀態，習慣上我都會將這個參數打開。
可是也由於這個參數踩過一次坑：
公司的一個發佈新聞的CMS後臺系統，採用haproxy+keepalived代理架構，後端的real server服務器外網ip所有拿掉。
現象：在某一天早上發文高峯期，CMS後臺出現訪問故障，重啓php服務後會馬上見效，但持續一段時間後，訪問就又出現故障。
排查nginx和php日誌也沒有發現什麼，後來google了一下，發現就是net.ipv4.tcp_tw_recycle這個參數搗的鬼！
這種網絡架構對於後端的realserver來講是NAT模式，打開這個參數後，會致使大量的TCP鏈接創建錯誤，從而引發網站訪問故障。
最後將net.ipv4.tcp_tw_recycle設置爲0，關閉這個功能後，後臺訪問即刻恢復正常
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-------------------------------Nginx安全配置小提示------------------------------------
下面是一個常見安全陷阱和解決方案的列表，它能夠輔助來確保你的Nginx部署是安全的。

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1）禁用autoindex模塊。這個可能在你使用的Nginx版本中已經更改了，若是沒有的話只需在配置文件的location塊中增長autoindex off;聲明便可。   2）禁用服務器上的ssi (服務器端引用)。這個能夠經過在location塊中添加ssi off; 。   3）關閉服務器標記。若是開啓的話（默認狀況下）全部的錯誤頁面都會顯示服務器的版本和信息。將server_tokens off;聲明添加到Nginx配置文件來解決這個問題。   4）在配置文件中設置自定義緩存以限制緩衝區溢出攻擊的可能性。 client_body_buffer_size  1K; client_header_buffer_size 1k; client_max_body_size 1k; large_client_header_buffers 2 1k;   5）將timeout設低來防止DOS攻擊。全部這些聲明均可以放到主配置文件中。 client_body_timeout   10; client_header_timeout 10; keepalive_timeout     65; send_timeout          10;   6）限制用戶鏈接數來預防DOS攻擊。 limit_zone slimits $binary_remote_addr 5m; limit_conn slimits 5;   7）試着避免使用HTTP認證。HTTP認證默認使用 crypt ，它的哈希並不安全。若是你要用的話就用MD5（這也不是個好選擇但負載方面比 crypt 好） 。

***************當你發現本身的才華撐不起野心時，就請安靜下來學習吧***************