Nginx核心配置深入理解及優化

原文鏈接：http://blog.csdn.net/xyang81/article/details/51814787

Nginx的配置是以模塊爲單位來組織的，每一個模塊包含一個或多個指令，指令是配置文件中的最小配置單元，一切配置項皆爲指令。如http核心模塊中的include、default_type、sendfile指令，都屬於http模塊。nginx所有模塊中的指令見官方文檔說明：http://nginx.org/en/docs/dirindex.html

注意：以下配置中的“上下文”表示指令可以配置在哪些模塊中。
main：頂層配置,約束服務器的行爲

1、服務器級別核心配置

指令	上下文	語法	默認值	功能描述
user	main	user nobody nobyd;	nobody	以哪個用戶權限運行工作線程
daemon	main	daemon yes;	yes	nginx是否以守護進程運行
worker_processes	main	worker_processes number;	1	配置工作進程數。傳統的web服務器（如apache)都是同步阻塞模型，一請求一進（線）程模式，當進（線）程數增達到一定程度後，更多CPU時間浪費在線程和進程切換當中，性能急劇下降，所以負載率不高。Nginx是基於事件的非阻塞多路複用(epoll或kquene)模型，一個進程在短時間內就可以響應大量的請求。建議將該值設置<=cpu核心數量，一般高於cpu核心數量不會帶來好處，反而可能會有進程切換開銷的負面影響。
worker_connections	events	worker_connections number;	1024	併發響應能力的關鍵配置值，表示每個進程允許的最大同時連接數。maxConnection = work_connections * worker_processes；一般一個瀏覽器會同時開兩條連接，如果是反向代理，nginx到後服務器的連接數量也要佔用2條連接數，所以，做靜態服務器，一般maxConnection = work_connections * worker_processes / 2; 做反代理服務器時maxConnection = work_connections * worker_processes / 4；
use	events	use epoll;	根據不同的平臺，選擇最高效的連接處理方法	指定處理連接請求的方法。linux內核2.6以上默認使用epoll方法，其它平臺請參考：http://nginx.org/en/docs/events.html 備註：要達到超高負載下最好的網絡響應能力，還有必要優化與網絡相關的linux內核參數
worker_cpu_affinity	main	worker_cpu_affinity cpumask …;	無	將工作進程綁定到特定的CPU上，減少CPU在進程之間切換的開銷。用二進制bit位表示進程綁定在哪個CPU內核。如8內核4進程時的設置方法：worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 10000000
worker_rlimit_nofile	main	worker_rlimit_core size;	受linux內核文件描述符數量限制	設置nginx最大能打開的文件描述符數量。因爲Linux對每個進程所能打開的文件描述數量是有限制的，默認一般是1024個，可通過ulimit -n FILECNT或/etc/securit/limits.conf配置修改linux默認能打開的文件句柄數限制。建議值爲：系統最大數量/進程數。但進程間工作量並不是平均分配的，所以可以設置在大一些。推薦值爲：655350
error_log	main, http, mail, stream, server, location	error_log 日誌文件路徑日誌級別;	error_log logs/error.log error;	配置錯誤日誌文件的路徑和日誌級別。日誌級別有debug, info, notice, warn, error, crit, alert和emerg幾種。nginx的日誌使用syslog輸出，所以輸出的日誌格式是有規律的，系統運維人員可以根據日誌規則進行查錯或統計分析。更多說明請參考官方文檔：http://nginx.org/en/docs/ngx_core_module.html#error_log
pid	main	pid 守護進程socket文件路徑;	pid logs/nginx.pid	配置nginx守護進程ID存儲文件路徑（不是工作進程）

以上是nginx的頂層配置，管理服務器級別的行爲。更多配置請參考官方文檔：http://nginx.org/en/docs/ngx_core_module.html#working_directory

2、HTTP模塊核心配置

nginx做爲一個HTTP反向代理服務器，平時接觸得最多的應該是針對http請求的相關配置了，和http模塊有關的所有配置都放在http { ... }配置中。

指令	上下文	語法	功能描述
types	http, server, location	types { mime類型文件後綴；};	配置能處理的文件類型。如：text/html html htm shtml;
include	any	include 文件路徑;	將外部文件的內容做爲配置拷貝到nginx.conf文件中。如：include mime.type; 將當前目錄下的mime.type配置文件拷貝到nginx配置文件中。文件路徑可以是相對路徑或絕對路徑。文件名可以用*來表示通配符。
default_type	http, server, location	default_type mime類型;	文件名到後綴的映射關係。配置默認的mime類型，當在types指令中找不到請求的文件類型時，就使用default_type指定的類型。默認爲text/plain類型。
access_log	http, server, location, if in location, limit_except	access_log path [format [buffer=size] [gzip[=level]] [flush=time] [if=condition]]; access_log off;	關閉或開啓訪問日誌。默認配置爲：access_log logs/access.log combined; 表示根據combined定義的日誌格式，寫入logs/access.log文件中，combined是http模塊默認格式。如果定義了buffer和gzip其中一個參數，日誌默認會先寫入緩存中，當緩存滿了之後，通過gzip壓縮緩存中的日誌並寫入文件，啓用了gzip壓縮必須保證nginx安裝的時候添加了gzip模塊。緩存大小默認爲64K。可以配置gzip的1～9的壓縮級別，級別越高壓縮效率越大，日誌文件佔用的空間越小，但要求系統性能也越高。默認值是1。http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_log_module.html#access_log
log_format	http	log_format 格式名稱日誌格式；	定義http訪問日誌的格式，在日誌格式中可以訪問http模塊的內嵌變量，如果變存在的話，會做爲日誌輸出。如：remoteaddr， request等，更多變量請參考：http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_core_module.html#variables
sendfile	http, server, location, if in location	sendfile on \| off;	啓用內核複製模式。作爲靜態服務器可以提高最大的IO訪問速度。傳統的文件讀寫採用read和write方式，流程爲：硬盤 >> kernel buffer >> user buffer>> kernel socket buffer >>協議棧，採用sendfile文件讀寫的流程爲：硬盤 >> kernel buffer (快速拷貝到kernelsocket buffer) >>協議棧，很明顯sendfile這個系統調用減少了內核到用戶模式之間的切換和數據拷貝次數，直接從內核緩存的數據拷貝到協議棧，提高了很大的效率。這篇文章介紹比較詳細：http://xiaorui.cc/?p=1673
tcp_nodelay	http, server, location	off\|on;
tcp_nopush	http, server, location	off\|on;	tcp_nodelay和tcp_nopush這兩個參數是配合使用的，啓動這兩項配置，會在數據包達到一定大小後再發送數據。這樣會減少網絡通信次數，降低阻塞概率，但也會影響響應及時性。比較適合於文件下載這類的大數據通信場景。
keepalive_timeout	http, server, location	keepalive_time 65;	客戶端到服務器建立連接的超時時長，超過指定的時間服務器就會斷開連接。默認爲75秒。降低每個連接的alive時間可在一定程度上提高可響應連接數量，所以一般可適當降低此值
gzip	http, server, location, if in location	gzip on \| off;	開啓內容壓縮，可以有效降低客戶端的訪問流量和網絡帶寬
gzip_min_length	http, server, location	gzip_min_length length;	單位爲k，默認爲20k。內容超過最少長度後纔開啓壓縮，因爲太短的內容壓縮效果不佳，且壓縮過程還會浪費系統資源。這個壓縮長度會作爲http響應頭Content-Length字段返回給客戶端。建議值：1000
gzip_comp_level	http, server, location	gzip_comp_level 1~9;	壓縮級別，默認值爲1。範圍爲1～9級，壓縮級別越高壓縮率越高，但對系統性能要求越高。建議值：4
gzip_types	http, server, location	gzip_types mime-type …;	壓縮內容類型，默認爲text/html;。只壓縮html文本，一般我們都會壓縮js、css、json之類的，可以把這些常見的文本數據都配上。如：text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
open_file_cache	http, server, location	open_file_cache off; open_file_cache max=N [inactive=time];	默認值爲off; 設置最大緩存數量，及緩存文件未使用的存活期。建議值：max=655350（和worker_rlimit_nofile參數一致） inactive=20s;
open_file_ cache_min_uses	http, server, location	open_file_cache_min_uses number;	默認爲1，有效期內文件最少使有的次數。建議值：2
open_file _cache_valid	http, server, location	open_file_cache_valid time;	默認爲60s，驗證緩存有效期時間間隔。表示每隔60s檢查一下緩存的文件當中，有哪些文件在20s以內沒有使用超過2次的，就從緩存中刪除。採用lru算法。
server	server { … }	http	HTTP服務器的核心配置，用於配置HTTP服務器的虛擬主機，可以配置多個
listen	listen ip[:端口]	server	配置虛擬主機監聽的IP地址和端口，默認監聽本機IP地址和80或8000端口。如果只設置了IP沒設端口，默認使用80端口。如果只設置了端口，沒設置IP默認使用本機IP。詳細配置請參考：http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_core_module.html#listen
server_name	server_name domain_name …;	server	配置虛擬主機的域名，可以指定多個，用空格分隔。默認爲空
charset	http, server, location, if in location	charset charset \| off;	設置請求編碼，和url參數亂碼問題有關。
location	server, location	location [ = \| ~ \| ~* \| ^~ ] uri { … } location @name { … }	http請求中的一個重要配置項，用於配置客戶端請求服務器url地址的匹配規則。可以配置多個匹配規則

3、核心配置優化


# nginx不同於apache服務器，當進行了大量優化設置後會魔術般的明顯性能提升效果
# nginx在安裝完成後，大部分參數就已經是最優化了，我們需要管理的東西並不多

#user  nobody;

#阻塞和非阻塞網絡模型：
#同步阻塞模型，一請求一進（線）程，當進（線）程增加到一定程度後
#更多CPU時間浪費到切換一，性能急劇下降，所以負載率不高
#Nginx基於事件的非阻塞多路複用(epoll或kquene)模型
#一個進程在短時間內可以響應大量的請求
#建議值 <= cpu核心數量，一般高於cpu數量不會帶好處，也許還有進程切換開銷的負面影響
worker_processes 4;

#將work process綁定到特定cpu上，避免進程在cpu間切換的開銷
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000 
#8內核4進程時的設置方法 worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 10000000

# 每進程最大可打開文件描述符數量(linux上文件描述符比較廣義，網絡端口、設備、磁盤文件都是)
# 文件描述符用完了，新的連接會被拒絕，產生502類錯誤
# linux最大可打開文件數可通過ulimit -n FILECNT或 /etc/security/limits.conf配置
# 理論值 系統最大數量 / 進程數。但進程間工作量並不是平均分配的，所以可以設置的大一些
worker_rlimit_nofile 65535; 

#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
#error_log  logs/error.log  info;
#pid        logs/nginx.pid;


events {
    # 併發響應能力的關鍵配置值
    # 每個進程允許的最大同時連接數，work_connectins * worker_processes = maxConnection;
    # 要注意maxConnections不等同於可響應的用戶數量，
    # 因爲一般一個瀏覽器會同時開兩條連接，如果反向代理，nginx到後端服務器的連接也要佔用連接數
    # 所以，做靜態服務器時，一般 maxClient = work_connectins * worker_processes / 2
    # 做反向代理服務器時 maxClient = work_connectins * worker_processes / 4

    # 這個值理論上越大越好，但最多可承受多少請求與配件和網絡相關,也可最大可打開文件，最大可用sockets數量（約64K）有關
    worker_connections  65535;

    # 指明使用epoll 或 kquene (*BSD)
    use epoll;

    # 備註：要達到超高負載下最好的網絡響應能力，還有必要優化與網絡相關的linux內核參數
}


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

    #log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
    #                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
    #                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    # 關閉此項可減少IO開銷，但也無法記錄訪問信息，不利用業務分析，一般運維情況不建議使用
    access_log off
    # 只記錄更爲嚴重的錯誤日誌，可減少IO壓力
    error_log logs/error.log crit;
    #access_log  logs/access.log  main;

    # 啓用內核複製模式，應該保持開啓達到最快IO效率
    sendfile        on;

    # 簡單說，啓動如下兩項配置，會在數據包達到一定大小後再發送數據
    # 這樣會減少網絡通信次數，降低阻塞概率，但也會影響響應及時性
    # 比較適合於文件下載這類的大數據包通信場景
    #tcp_nopush     on; 在 
    #tcp_nodelay on|off on禁用Nagle算法 

    #keepalive_timeout  0;

    # HTTP1.1支持持久連接alive
    # 降低每個連接的alive時間可在一定程度上提高可響應連接數量，所以一般可適當降低此值
    keepalive_timeout  30s;

    # 啓動內容壓縮，有效降低網絡流量
    gzip on;    
    # 過短的內容壓縮效果不佳，壓縮過程還會浪費系統資源
    gzip_min_length 1000;
    # 可選值1~9,壓縮級別越高壓縮率越高，但對系統性能要求越高
    gzip_comp_level 4;
    # 壓縮的內容類別
    gzip_types text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;

    # 靜態文件緩存
    # 最大緩存數量，文件未使用存活期
    open_file_cache max=65535 inactive=20s;
    # 驗證緩存有效期時間間隔
    open_file_cache_valid 30s;
    # 有效期內文件最少使用次數
    open_file_cache_min_uses 2;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        charset utf-8;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }

        #error_page  404              /404.html;

        # redirect server error pages to the static page /50x.html
        #
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }

        ...
    }

    ...

}