nginx 優化(突破十萬併發)

 

nginx 優化(突破十萬併發)

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一般來說nginx 配置文件中對優化比較有作用的爲以下幾項：

worker_processes 8;

nginx 進程數，建議按照cpu 數目來指定，一般爲它的倍數。

worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 00001000 00010000 00100000 01000000 10000000;

爲每個進程分配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。

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 分配請求並不是那麼均勻，所以最好與ulimit -n 的值保持一致。

use epoll;

使用epoll 的I/O 模型

worker_connections 102400;

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

keepalive_timeout 60;

keepalive 超時時間。

client_header_buffer_size 4k;

客戶端請求頭部的緩衝區大小，這個可以根據你的系統分頁大小來設置，一般一個請求
頭的大小不會超過1k，不過由於一般系統分頁都要大於1k，所以這裏設置爲分頁大小。分頁大小可以用命令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 是指經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，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：

net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000

timewait 的數量，默認是180000。

net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000

允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。允許將TIME-WAIT sockets 重新用於新的TCP 連接。

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 = 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 默認爲511，所以有必要調整這個值。

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。

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 ***，不能過分依靠它或者人爲地減小這個值，更應該增加這個值(如果增加了內存之後)。

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。

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。這裏需要將其關掉。

net.ipv4.tcp_synack_retries = 1

爲了打開對端的連接，內核需要發送一個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連接之前發送SYN+ACK 包的數量。

net.ipv4.tcp_syn_retries = 1

在內核放棄建立連接之前發送SYN 包的數量。

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，3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，也有因爲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，因爲它最多隻能吃掉1.5K 內存，但是它們的生存期長些。

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：

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 = 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 = 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

下面是一個簡單的nginx 配置文件：

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 204800;
events
{
use epoll;
worker_connections 204800;
}
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 4k;
fastcgi_buffers 8 4k;
fastcgi_busy_buffers_size 8k;
fastcgi_temp_file_write_size 8k;
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 backup.aiju.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;
}
}

關於FastCGI 的幾個指令：

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

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_connect_timeout 300;

指定連接到後端FastCGI 的超時時間。

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後向FastCGI 傳送請求的超時時間。

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後接收FastCGI 應答的超時時間。

fastcgi_buffer_size 4k;

指定讀取FastCGI 應答第一部分需要用多大的緩衝區，一般第一部分應答不會超過1k，由於頁面大小爲4k，所以這裏設置爲4k。

fastcgi_buffers 8 4k;

指定本地需要用多少和多大的緩衝區來緩衝FastCGI 的應答。

fastcgi_busy_buffers_size 8k;

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

fastcgi_temp_file_write_size 8k;

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_cache TEST

開啓FastCGI 緩存並且爲其制定一個名稱。個人感覺開啓緩存非常有用，可以有效降低CPU 負載，並且防止502 錯誤。

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

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，其他爲1 分鐘。

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_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。以上爲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：

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

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連接。

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

最多打開文件數。

<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。

下圖爲同時在6 臺機器運行webbench -c 30000 -t 600 http://backup.aiju.com:8080/index.html 命令後的測試結果：

使用netstat 過濾後的連接數：

php 頁面在status 中的結果（php 頁面爲調用phpinfo）：

php 頁面在netstat 過濾後的連接數：

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
是因爲測試時將網卡中斷請求全部分配到cpu0 上，並且在nginx 中開啓7 個進程分別制定到cpu1-7。

使用FastCGI 緩存之後：

此時可以很輕鬆的打開php 頁面。
這個測試並沒有連接到任何數據庫，所以並沒有什麼參考價值，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，但是已經沒有多餘的機子來讓我運行webbench 了。囧