寫在前面
最近在進行服務(wù)器的優(yōu)化创肥，正好在看nginx相關(guān)的知識，所以把一些知識整理一下值朋。參考資料為《Nginx高性能web服務(wù)器詳解》叹侄，建議大家都去讀讀這本書。
我的機器為四核CPU昨登，16G內(nèi)存趾代。
內(nèi)核參數(shù)優(yōu)化
把如下的參數(shù)追加到Linux系統(tǒng)的/etc/sysctl.conf文件中，然后使用如下命令使修改生效：/sbin/sysctl -p
net.core.netdev_max_backlog = 262144
net.core.somaxconn = 262144
net.ipv4.tcp_max_orphans = 262144
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.core.netdev_max_backlog參數(shù)
參數(shù)net.core.netdev_max_backlog,表示當每個網(wǎng)絡(luò)接口接受數(shù)據(jù)包的速率比內(nèi)核處理這些包的速率快時篙骡，允許發(fā)送隊列的數(shù)據(jù)包的最大數(shù)目稽坤，我們調(diào)整為262144.
net.core.somaxconn
該參數(shù)用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)同時發(fā)起的TCP連接數(shù)，一般默認值為128糯俗，在客戶端高并發(fā)的請求的情況下尿褪，該默認值較小，可能導致連接超時或者重傳問題得湘，我們可以根據(jù)實際情況結(jié)合并發(fā)數(shù)來調(diào)節(jié)此值杖玲。
net.ipv4.tcp_max_orphans
該參數(shù)用于設(shè)定系統(tǒng)中最多允許存在多少TCP套接字不被關(guān)聯(lián)到任何一個用戶文件句柄上，如果超過這個數(shù)字淘正，沒有與用戶文件句柄關(guān)聯(lián)到TCP套接字將立即被復(fù)位摆马，同時發(fā)出警告信息，這個限制只是為了簡單防治Dos攻擊鸿吆，一般系統(tǒng)內(nèi)存充足的情況下囤采，可以增大這個參數(shù)。
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog
該參數(shù)用于記錄尚未收到客戶端確認信息的連接請求的最大值惩淳，對于擁有128內(nèi)存的系統(tǒng)而言蕉毯，此參數(shù)的默認值為1024乓搬，對小內(nèi)存的系統(tǒng)則是128，一般在系統(tǒng)內(nèi)存比較充足的情況下代虾，可以增大這個參數(shù)的賦值进肯。
net.ipv4.tcp_timestamps
該參數(shù)用于設(shè)置時間戳，這個可以避免序列號的卷繞棉磨，在一個1Gb/s的鏈路上江掩，遇到以前用過的序列號概率很大，當此值賦值為0時乘瓤，警用對于TCP時間戳的支持环形，默認情況下，TCP協(xié)議會讓內(nèi)核接受這種異常的數(shù)據(jù)包馅扣，針對Nginx服務(wù)器來說斟赚，建議將其關(guān)閉。
net.ipv4.tcp_synack_retries
該參數(shù)用于設(shè)置內(nèi)核放棄TCP連接之前向客戶端發(fā)送SYN+ACK包的數(shù)量差油，為了建立對端的連接服務(wù)，服務(wù)器和客戶端需要進行三次握手任洞，第二次握手期間蓄喇，內(nèi)核需要發(fā)送SYN并附帶一個回應(yīng)前一個SYN的ACK，這個參數(shù)主要影響這個過程交掏，一般賦予值為1妆偏，即內(nèi)核放棄連接之前發(fā)送一次SYN＋ACK包。
net.ipv4.tcp_syn_retries
該參數(shù)的作用與上一個參數(shù)類似盅弛，設(shè)置內(nèi)核放棄建立連接之前發(fā)送SYN包的數(shù)量钱骂，賦值為1。
nginx優(yōu)化
nginx的配置文件如下：
user www-data;
pid /run/nginx.pid;
worker_processes 4;
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000;
worker_rlimit_nofile 65535;
events {
use epoll;
worker_connections 65535;
accept_mutex off;
multi_accept off;
}
http {
##
# Basic Settings
##
sendfile on;
tcp_nopush on;
tcp_nodelay on;
keepalive_timeout 60 50;
send_timeout 10s;
types_hash_max_size 2048;
client_header_buffer_size 4k;
client_max_body_size 8m;
include /etc/nginx/mime.types;
default_type application/octet-stream;
##
# Logging Settings
##
access_log /var/log/nginx/access.log;
error_log /var/log/nginx/error.log;
##
# Gzip Settings
##
gzip on;
gzip_disable "msie6";
gzip_min_length 1024;
gzip_vary on;
gzip_comp_level 2;
gzip_buffers 32 4k;
gunzip_static on;
gzip_types text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
##
# Virtual Host Configs
##
include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
include /etc/nginx/sites-enabled/*;
}
worker_processes
worker_processes用來設(shè)置Nginx服務(wù)的進程數(shù)挪鹏。推薦是CPU內(nèi)核數(shù)或者內(nèi)核數(shù)的倍數(shù)见秽，推薦使用CPU內(nèi)核數(shù)，因為我的CPU為4核的讨盒，所以設(shè)置為4解取。
worker_cpu_affinity
默認情況下，Nginx的多個進程有可能跑在某一個CPU或CPU的某一核上返顺，導致Nginx進程使用硬件的資源不均禀苦，因此綁定Nginx進程到不同的CPU上是為了充分利用硬件的多CPU多核資源的目的。
worker_cpu_affinity用來為每個進程分配CPU的工作內(nèi)核遂鹊，參數(shù)有多個二進制值表示振乏，每一組代表一個進程，每組中的每一位代表該進程使用CPU的情況秉扑，1代表使用慧邮，0代表不使用。所以我們使用worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000;來讓進程分別綁定不同的核上。
worker_connections
設(shè)置一個進程理論允許的最大連接數(shù)赋咽，理論上越大越好旧噪，但不可以超過worker_rlimit_nofile的值。還有個問題脓匿，linux系統(tǒng)中有個指令open file resource limit淘钟，它設(shè)置了進程可以打開的文件句柄數(shù)量，可以用下面的指令查看你的linux系統(tǒng)中open file resource limit指令的值陪毡，cat /proc/sys/fs/file-max
可以將該指令設(shè)置為23900251
echo "2390251" > /proc/sys/fs/file-max; sysctl -p
worker_rlimit_nofile
設(shè)置毎個進程的最大文件打開數(shù)米母。如果不設(shè)的話上限就是系統(tǒng)的ulimit –n的數(shù)字，一般為65535毡琉。
use epoll
設(shè)置事件驅(qū)動模型使用epoll铁瞒。事件驅(qū)動模型有select、poll桅滋、epoll等慧耍。
select先創(chuàng)建事件的描述符集合，對于一個描述符丐谋，可以關(guān)注其上面的Read事件芍碧、Write事件以及Exception事件，所以要創(chuàng)建三類事件描述符集合号俐，分別用來處理Read事件的描述符泌豆、Write事件的描述符、Exception事件的描述符吏饿，然后調(diào)用底層的select()函數(shù)踪危，等待事件發(fā)生，輪詢所有事件描述符集合的每一個事件描述符猪落，檢查是否有事件發(fā)生贞远，有的話就處理。select效率低许布，主要是輪詢效率低兴革，而且還要分別輪詢?nèi)齻€事件描述符的集合。
poll方法與select類似蜜唾，都是先創(chuàng)建一個關(guān)注事件的描述符集合杂曲，再去等待這些事件發(fā)生，然后再輪詢描述符集合袁余，檢查有無事件發(fā)生擎勘，如果有，就去處理颖榜。不同點是poll為Read事件棚饵、Write事件以及Exception事件只創(chuàng)建一個集合煤裙，在每個描述符對應(yīng)的結(jié)構(gòu)上分別設(shè)置Read事件、Write事件以及Exception事件噪漾。最后輪詢的時候硼砰，可以同時檢察權(quán)這三個事件是否發(fā)生⌒琅穑可以說，poll庫是select庫的優(yōu)化實現(xiàn)诈胜。
epoll是Nginx支持的高性能事件驅(qū)動庫之一豹障。是公認的非常優(yōu)秀的事件驅(qū)動模型。和poll庫跟select庫有很大的不同焦匈，最大區(qū)別在于效率血公。我們知道poll庫跟select庫都是創(chuàng)建一個待處理的事件列表，然后把這個列表發(fā)給內(nèi)核缓熟，返回的時候累魔，再去輪詢檢查這個列表，以判斷事件是否發(fā)生荚虚。這樣在描述符多的應(yīng)用中薛夜，效率就顯得比較低下了。一種比較好的方式是把列表的管理交由內(nèi)核負責版述，一旦某種事件發(fā)生，內(nèi)核就把發(fā)生事件的描述符列表通知給進程寞冯，這樣就避免了輪詢整個描述符列表渴析。首先，epoll庫通過相關(guān)調(diào)用同志內(nèi)核創(chuàng)建一個有N個描述符的事件列表吮龄，然后給這些描述符設(shè)置所關(guān)注的事件俭茧，并把它添加到內(nèi)核的事件列表中去。完成設(shè)置以后漓帚，epoll庫就開始等待內(nèi)核通知事件發(fā)生了母债，某一事件發(fā)生后，內(nèi)核講發(fā)生事件的描述符列表上報給epoll庫尝抖，得到事件列表的epoll庫毡们，就可以進行事件處理了。epoll庫在linux平臺是高效的昧辽，它支持一個進程打開大數(shù)目的事件描述符衙熔，上限是系統(tǒng)可以打開文件的最大數(shù)目；同時搅荞，epoll庫的IO效率不隨描述符數(shù)量的增加而線性下降红氯，因為它只會對內(nèi)核上報的活躍的描述符進行操作框咙。
accept_mutex
這個牽扯到《UNIX網(wǎng)絡(luò)編程》第一卷中提到的“驚群”問題（Thundering herd problem），大致意思是當某一時刻只有一個網(wǎng)絡(luò)連接到來時痢甘，多個睡眠進程會被同時叫醒喇嘱，但只有一個進程可獲得連接，如果每次喚醒的進程數(shù)目太多塞栅，會影響一部分系統(tǒng)性能者铜。在Nginx服務(wù)器的多進程下，就可能出現(xiàn)這個問題构蹬，為了解決這個問題王暗，Nginx配置了包含這樣一條指令accept_mutex，當其設(shè)置為開啟的時候庄敛，將會對多個Nginx進程接受連接進行序列化俗壹，防止多個進程對連接的爭搶。當服務(wù)器連接數(shù)不多時藻烤，開啟這個參數(shù)會讓負載有一定程度的降低绷雏。但是當服務(wù)器的吞吐量很大時，為了效率怖亭，請關(guān)閉這個參數(shù)涎显；并且關(guān)閉這個參數(shù)的時候也可以讓請求在多個worker間的分配更均衡。所以我們設(shè)置accept_mutex off;
multi_accept
sendfile
使用開啟或關(guān)閉是否使用sendfile()傳輸文件兴猩，普通應(yīng)用應(yīng)該設(shè)為on期吓，下載等IO重負荷的應(yīng)用應(yīng)該設(shè)為off，因為大文件不適合放到buffer中倾芝。
傳統(tǒng)文件傳輸中（read／write方式）在實現(xiàn)上3其實是比較復(fù)雜的讨勤，需要經(jīng)過多次上下文切換，當需要對一個文件傳輸時晨另，傳統(tǒng)方式是：
- 調(diào)用read函數(shù)潭千，文件數(shù)據(jù)被copy到內(nèi)核緩沖區(qū)
- read函數(shù)返回，數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩沖區(qū)copy到用戶緩沖區(qū)
- write函數(shù)調(diào)用借尿，將文件數(shù)據(jù)從用戶緩沖區(qū)copy到內(nèi)核與socket相關(guān)的緩沖區(qū)
- 數(shù)據(jù)從socket緩沖區(qū)copy到相關(guān)協(xié)議引擎
從上面可以看出來刨晴，傳統(tǒng)readwrite進行網(wǎng)絡(luò)文件傳輸?shù)姆绞剑谶^程中經(jīng)歷了四次copy操作路翻。
硬盤－>內(nèi)核buffer->用戶buffer->socket相關(guān)緩沖區(qū)->協(xié)議引擎
而sendfile系統(tǒng)調(diào)用則提供了一種減少多次copy狈癞，提高文件傳輸性能的方法。流程如下：
- sendfile系統(tǒng)效用帚桩，文件數(shù)據(jù)被copy至內(nèi)核緩沖區(qū)
- 記錄數(shù)據(jù)文職和長度相關(guān)的數(shù)據(jù)保存到socket相關(guān)緩存區(qū)
- 實際數(shù)據(jù)由DMA模塊直接發(fā)送到協(xié)議引擎
tcp_nopush
sendfile為on時這里也應(yīng)該設(shè)為on亿驾，數(shù)據(jù)包會累積一下再一起傳輸，可以提高一些傳輸效率账嚎。
tcp_nodelay
小的數(shù)據(jù)包不等待直接傳輸莫瞬。默認為on儡蔓。
看上去是和tcp_nopush相反的功能，但是兩邊都為on時nginx也可以平衡這兩個功能的使用疼邀。
keepalive_timeout
HTTP連接的持續(xù)時間喂江。設(shè)的太長會使無用的線程變的太多。這個根據(jù)自己服務(wù)器訪問數(shù)量旁振、處理速度以及網(wǎng)絡(luò)狀況方面考慮获询。
send_timeout
設(shè)置Nginx服務(wù)器響應(yīng)客戶端的超時時間，這個超時時間只針對兩個客戶端和服務(wù)器建立連接后拐袜，某次活動之間的時間吉嚣，如果這個時間后，客戶端沒有任何活動蹬铺，Nginx服務(wù)器將關(guān)閉連接尝哆，將其設(shè)置為10s，Nginx與客戶端建立連接后甜攀，某次會話中服務(wù)器等待客戶端響應(yīng)超過10s秋泄，就會自動關(guān)閉。
types_hash_max_size
types_hash_max_size影響散列表的沖突率规阀。types_hash_max_size越大恒序，就會消耗更多的內(nèi)存，但散列key的沖突率會降低谁撼，檢索速度就更快歧胁。types_hash_max_size越小，消耗的內(nèi)存就越小厉碟，但散列key的沖突率可能上升与帆。
client_header_buffer_size
該指令用于設(shè)置Nginx服務(wù)器允許的客戶端請求頭部的緩沖區(qū)大小，默認為1KB墨榄，此指令的賦值可以根據(jù)系統(tǒng)分頁大小來設(shè)置，分頁大小可以用以下命令獲取getconf PAGESIZE勿她。
client_max_body_size 8m
客戶端上傳的body的最大值袄秩。超過最大值就會發(fā)生413(Request Entity Too Large)錯誤。默認為1m逢并，最好根據(jù)自己的情況改大一點之剧。
gzip on
啟用gzip，對響應(yīng)數(shù)據(jù)進行在線實時壓縮,減少數(shù)據(jù)傳輸量砍聊。
gzip_disable
Nginx服務(wù)器在響應(yīng)這些種類的客戶端請求時背稼，不使用Gzip功能緩存應(yīng)用數(shù)據(jù)，gzip_disable "msie6"對IE6瀏覽器的數(shù)據(jù)不進行GZIP壓縮玻蝌。
gzip_min_length
Gzip壓縮功能對大數(shù)據(jù)的壓縮效果明顯蟹肘，但是如果壓縮很小的數(shù)據(jù)词疼，可能出現(xiàn)越壓縮數(shù)據(jù)量越大的情況，因此應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)頁面的大小帘腹，選擇性開啟或者關(guān)閉Gzip功能贰盗。建議將值設(shè)置為1KB。
gzip_comp_level
設(shè)置壓縮程度阳欲，包括級別1到級別9舵盈，級別1表示壓縮程度最低，壓縮效率最高球化；級別9表示壓縮程度最高秽晚，壓縮效率最低，最費時間筒愚。
gzip_vary
用于設(shè)置在使用Gzip功能時是否發(fā)送帶有“Vary：Accept-Encoding”頭域的響應(yīng)頭部赴蝇，該頭域的主要功能是告訴接收方發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過了壓縮處理，開啟后端效果是在響應(yīng)頭部Accept-Encoding: gzip锨能，對于本身不支持Gzip的壓縮的客戶端瀏覽器是有用的扯再。
gzip_buffers;
該指令用于設(shè)置Gzip壓縮文件使用存儲空間的大小，
語法gzip_buffers number size;number址遇，指定Nginx服務(wù)器需要向系統(tǒng)申請存儲空間的個數(shù)熄阻，size，指定每個緩存空間的大小倔约。根據(jù)配置項秃殉，Nginx服務(wù)器在對響應(yīng)輸出數(shù)據(jù)進行Gzip壓縮時需向系統(tǒng)申請numbersize大小的空間用于存儲壓縮數(shù)據(jù)。默認情況下浸剩，numbersize的值為128钾军，其中size的值為系統(tǒng)內(nèi)存頁一頁的大小，用getconf PAGESIZE來獲取
gunzip_static
開啟時绢要，如果客戶端瀏覽器不支持Gzip處理吏恭，Nginx服務(wù)器將返回解壓后的數(shù)據(jù)，如果客戶端瀏覽器支持Gzip處理重罪，Nginx服務(wù)器忽略該指令設(shè)置樱哼。仍然返回壓縮數(shù)據(jù)。
gzip_types
Nginx服務(wù)器可以根據(jù)MIME類型選擇性開啟Gzip壓縮功能剿配。該指令涌來設(shè)置MIME類型搅幅。
