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打造高性能Nginx服务器的详细优化配置过程 – Nginx

通常来说,一个优化良好的 Nginx Linux 服务器可以达到 500,000 C 600,000 次/秒 的请求处理性能,然而我的 Nginx 服务器可以稳定地达到 904,000 次/秒 的处理性能,并且我以此高负载测试超过 12 小时,服务器工作稳定。

打造高性能Nginx服务器的详细优化配置过程 – Nginx

这里需要特别说明的是,本文中所有列出来的配置都是在我的测试环境验证的,而你需要根据你服务器的情况进行配置:

从 EPEL 源安装 Nginx:

备份配置文件,然后根据你的需要进行配置:

cp/etc/nginx/nginx.conf/etc/nginx/nginx.conf.orig
vim/etc/nginx/nginx.conf
#Thisnumbershouldbe,atmaximum,thenumberofCPUcoresonyoursystem.
#(sincenginxdoesn’tbenefitfrommorethanoneworkerperCPU.)
#这里的数值不能超过CPU的总核数,因为在单个核上部署超过1个Nginx服务进程并不起到提高性能的作用。
worker_processes24;
#NumberoffiledescriptorsusedforNginx.ThisissetintheOSwith‘ulimit-n200000’
#orusing/etc/security/limits.conf
#Nginx最大可用文件描述符数量,同时需要配置操作系统的“ulimit-n200000″,或者在/etc/security/limits.conf中配置。
worker_rlimit_nofile200000;
#onlylogcriticalerrors
#只记录critical级别的错误日志
error_log/var/log/nginx/error.logcrit
#Determineshowmanyclientswillbeservedbyeachworkerprocess.
#(Maxclients=worker_connections*worker_processes)
#“Maxclients”isalsolimitedbythenumberofsocketconnectionsavailableonthesystem(~64k)
#配置单个Nginx单个进程可服务的客户端数量,(最大值客户端数=单进程连接数*进程数)
#最大客户端数同时也受操作系统socket连接数的影响(最大64K)
worker_connections4000;
#essentialforlinux,optmizedtoservemanyclientswitheachthread
#Linux关键配置,允许单个线程处理多个客户端请求。
useepoll;
#Acceptasmanyconnectionsaspossible,afternginxgetsnotificationaboutanewconnection.
#Mayfloodworker_connections,ifthatoptionissettoolow.
#允许尽可能地处理更多的连接数,如果worker_connections配置太低,会产生大量的无效连接请求。
multi_accepton;
#CachesinformationaboutopenFDs,freqentlyaccessedfiles.
#Changingthissetting,inmyenvironment,broughtperformanceupfrom560kreq/sec,to904kreq/sec.
#Irecommendusingsomevarientoftheseoptions,thoughnotthespecificvalueslistedbelow.
#缓存高频操作文件的FDs(文件描述符/文件句柄)
#在我的设备环境中,通过修改以下配置,性能从560k请求/秒提升到904k请求/秒。
#我建议你对以下配置尝试不同的组合,而不是直接使用这几个数据。
open_file_cachemax=200000inactive=20s;
open_file_cache_valid30s;
open_file_cache_min_uses2;
open_file_cache_errorson;
#BufferlogwritestospeedupIO,ordisablethemaltogether
#将日志写入高速IO存储设备,或者直接关闭日志。
#access_log/var/log/nginx/access.logmainbuffer=16k;
access_logoff;
#SendfilecopiesdatabetweenoneFDandotherfromwithinthekernel.
#Moreefficientthanread()+write(),sincetherequirestransferringdatatoandfromtheuserspace.
#开启sendfile选项,使用内核的FD文件传输功能,这个比在用户态用read()+write()的方式更加高效。
sendfileon;
#Tcp_nopushcausesnginxtoattempttosenditsHTTPresponseheadinonepacket,
#insteadofusingpartialframes.Thisisusefulforprependingheadersbeforecallingsendfile,
#orforthroughputoptimization.
#打开tcp_nopush选项,Nginux允许将HTTP应答首部与数据内容在同一个报文中发出。
#这个选项使服务器在sendfile时可以提前准备HTTP首部,能够达到优化吞吐的效果。
tcp_nopushon;
#don’tbufferdata-sends(disableNaglealgorithm).Goodforsendingfrequentsmallburstsofdatainrealtime.
#不要缓存data-sends(关闭Nagle算法),这个能够提高高频发送小数据报文的实时性。
tcp_nodelayon;
#Timeoutforkeep-aliveconnections.Serverwillcloseconnectionsafterthistime.
#配置连接keep-alive超时时间,服务器将在超时之后关闭相应的连接。
keepalive_timeout30;
#Numberofrequestsaclientcanmakeoverthekeep-aliveconnection.Thisissethighfortesting.
#单个客户端在keep-alive连接上可以发送的请求数量,在测试环境中,需要配置个比较大的值。
keepalive_requests100000;
#allowtheservertoclosetheconnectionafteraclientstopsresponding.Freesupsocket-associatedmemory.
#允许服务器在客户端停止发送应答之后关闭连接,以便释放连接相应的socket内存开销。
reset_timedout_connectionon;
#sendtheclienta“requesttimedout”ifthebodyisnotloadedbythistime.Default60.
#配置客户端数据请求超时时间,默认是60秒。
client_body_timeout10;
#Iftheclientstopsreadingdata,freeupthestaleclientconnectionafterthismuchtime.Default60.
#客户端数据读超时配置,客户端停止读取数据,超时时间后断开相应连接,默认是60秒。
send_timeout2;
#Compression.Reducestheamountofdatathatneedstobetransferredoverthenetwork
#压缩参数配置,减少在网络上所传输的数据量。
gzipon;
gzip_min_length10240;
gzip_proxiedexpiredno-cacheno-storeprivateauth;
gzip_typestext/plaintext/csstext/xmltext/javascriptapplication/x-javascriptapplication/xml;
gzip_disable“MSIE[1-6].”;

启动 Nginx 并配置起机自动加载。

servicenginxstart
chkconfignginxon

配置 Tsung 并启动测试,测试差不多 10 分钟左右就能测试到服务器的峰值能力,具体的时间与你的 Tsung 配置相关。

[root@loadnode1~]vim~/.tsung/tsung.xml

你觉得测试结果已经够了的情况下,通过 ctrl+c 退出,之后使用我们之前配置的别名命令 treport 查看测试报告。

WEB 服务器调优,第二部分:TCP 协议栈调优

这个部分不只是对 Ngiinx 适用,还可以在任何 WEB 服务器上使用。通过对内核 TCP 配置的优化可以提高服务器网络带宽。

以下配置在我的 10-Gbase-T 服务器上工作得非常完美,服务器从默认配置下的 8Gbps 带宽提升到 9.3Gbps。

当然,你的服务器上的结论可能不尽相同。

下面的配置项,我建议每次只修订其中一项,之后用网络性能测试工具 netperf、iperf 或是用我类似的测试脚本 cluster-netbench.pl 对服务器进行多次测试。

yum-yinstallnetperfiperf
vim/etc/sysctl.conf
#IncreasesystemIPportlimitstoallowformoreconnections
#调高系统的IP以及端口数据限制,从可以接受更多的连接
net.ipv4.ip_local_port_range=200065000
net.ipv4.tcp_window_scaling=1
#numberofpacketstokeepinbacklogbeforethekernelstartsdroppingthem
#设置协议栈可以缓存的报文数阀值,超过阀值的报文将被内核丢弃
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=3240000
#increasesocketlistenbacklog
#调高socket侦听数阀值
net.core.somaxconn=3240000
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets=1440000
#IncreaseTCPbuffersizes
#调大TCP存储大小
net.core.rmem_default=8388608
net.core.rmem_max=16777216
net.core.wmem_max=16777216
net.ipv4.tcp_rmem=40968738016777216
net.ipv4.tcp_wmem=40966553616777216
net.ipv4.tcp_congestion_control=cubic

每次修订配置之后都需要执行以下命令使之生效.

sysctl-p/etc/sysctl.conf

别忘了在配置修订之后务必要进行网络 benchmark 测试,这样可以观测到具体是哪个配置修订的优化效果最明显。通过这种有效测试方法可以为你节省大量时间。

常见优化配置项

一般来说nginx 配置文件中对优化比较有作用的为以下几项:
1. worker_processes 8;
nginx 进程数,建议按照cpu 数目来指定,一般为它的倍数 (如,2个四核的cpu计为8)。
2. worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 00001000 00010000 00100000 01000000 10000000;
为每个进程分配cpu,上例中将8 个进程分配到8 个cpu,当然可以写多个,或者将一
个进程分配到多个cpu。
3. worker_rlimit_nofile 65535;
这个指令是指当一个nginx 进程打开的最多文件描述符数目,理论值应该是最多打开文件数(ulimit -n)与nginx 进程数相除,但是nginx 分配请求并不是那么均匀,所以最好与ulimit -n 的值保持一致。
现在在linux 2.6内核下开启文件打开数为65535,worker_rlimit_nofile就相应应该填写65535。

这是因为nginx调度时分配请求到进程并不是那么的均衡,所以假如填写10240,总并发量达到3-4万时就有进程可能超过10240了,这时会返回502错误。
查看linux系统文件描述符的方法:

[root@web001~]#sysctl-a|grepfs.file
fs.file-max=789972
fs.file-nr=5100789972

4. use epoll;
使用epoll 的I/O 模型
(
补充说明:
与apache相类,nginx针对不同的操作系统,有不同的事件模型
A)标准事件模型
Select、poll属于标准事件模型,如果当前系统不存在更有效的方法,nginx会选择select或poll
B)高效事件模型
Kqueue:使用于 FreeBSD 4.1+, OpenBSD 2.9+, NetBSD 2.0 和 MacOS X. 使用双处理器的MacOS X系统使用kqueue可能会造成内核崩溃。
Epoll: 使用于Linux内核2.6版本及以后的系统。

/dev/poll:使用于 Solaris 7 11/99+, HP/UX 11.22+ (eventport), IRIX 6.5.15+ 和 Tru64 UNIX 5.1A+。
Eventport:使用于 Solaris 10. 为了防止出现内核崩溃的问题, 有必要安装安全补丁。
)
5. worker_connections 65535;
每个进程允许的最多连接数, 理论上每台nginx 服务器的最大连接数为worker_processes*worker_connections。
6. keepalive_timeout 60;
keepalive 超时时间。
7. client_header_buffer_size 4k;
客户端请求头部的缓冲区大小,这个可以根据你的系统分页大小来设置,一般一个请求头的大小不会超过1k,不过由于一般系统分页都要大于1k,所以这里设置为分页大小。
分页大小可以用命令getconf PAGESIZE 取得。

[root@web001~]#getconfPAGESIZE

但也有client_header_buffer_size超过4k的情况,但是client_header_buffer_size该值必须设置为“系统分页大小”的整倍数。
8. open_file_cache max=65535 inactive=60s;
这个将为打开文件指定缓存,默认是没有启用的,max 指定缓存数量,建议和打开文件数一致,inactive 是指经过多长时间文件没被请求后删除缓存。
9. open_file_cache_valid 80s;
这个是指多长时间检查一次缓存的有效信息。
10. open_file_cache_min_uses 1;
open_file_cache 指令中的inactive 参数时间内文件的最少使用次数,如果超过这个数字,文件描述符一直是在缓存中打开的,如上例,如果有一个文件在inactive 时间内一次没被使用,它将被移除。

关于内核参数的优化:

net.ipv4.tcp_max_tw_buckets=6000

timewait 的数量,默认是180000。

net.ipv4.ip_local_port_range=102465000

允许系统打开的端口范围。

net.ipv4.tcp_tw_recycle=1

启用timewait 快速回收。

net.ipv4.tcp_tw_reuse=1

开启重用。允许将TIME-WAIT sockets 重新用于新的TCP 连接。

net.ipv4.tcp_syncookies=1

开启SYN Cookies,当出现SYN 等待队列溢出时,启用cookies 来处理。

net.core.somaxconn=262144

web 应用中listen 函数的backlog 默认会给我们内核参数的net.core.somaxconn 限制到128,而nginx 定义的NGX_LISTEN_BACKLOG 默认为511,所以有必要调整这个值。

net.core.netdev_max_backlog=262144

每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时,允许送到队列的数据包的最大数目。

net.ipv4.tcp_max_orphans=262144

系统中最多有多少个TCP 套接字不被关联到任何一个用户文件句柄上。如果超过这个数字,孤儿连接将即刻被复位并打印出警告信息。这个限制仅仅是为了防止简单的DoS 攻击,不能过分依靠它或者人为地减小这个值,更应该增加这个值(如果增加了内存之后)。

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=262144

记录的那些尚未收到客户端确认信息的连接请求的最大值。对于有128M 内存的系统而言,缺省值是1024,小内存的系统则是128。

net.ipv4.tcp_timestamps=0

时间戳可以避免序列号的卷绕。一个1Gbps 的链路肯定会遇到以前用过的序列号。时间戳能够让内核接受这种“异常”的数据包。这里需要将其关掉。

net.ipv4.tcp_synack_retries=1

为了打开对端的连接,内核需要发送一个SYN 并附带一个回应前面一个SYN 的ACK。也就是所谓三次握手中的第二次握手。这个设置决定了内核放弃连接之前发送SYN+ACK 包的数量。

net.ipv4.tcp_syn_retries=1

在内核放弃建立连接之前发送SYN 包的数量。

net.ipv4.tcp_fin_timeout=1

如果套接字由本端要求关闭,这个参数决定了它保持在FIN-WAIT-2 状态的时间。对端可以出错并永远不关闭连接,甚至意外当机。缺省值是60 秒。2.2 内核的通常值是180 秒,3你可以按这个设置,但要记住的是,即使你的机器是一个轻载的WEB 服务器,也有因为大量的死套接字而内存溢出的风险,FIN- WAIT-2 的危险性比FIN-WAIT-1 要小,因为它最多只能吃掉1.5K 内存,但是它们的生存期长些。

net.ipv4.tcp_keepalive_time=30

当keepalive 起用的时候,TCP 发送keepalive 消息的频度。缺省是2 小时。

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