nginx tcp 优化 nginx优化方案

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bugouhen 2024-05-19 21:05:47

文章标签 nginx tcp 优化 nginx linux Nginx php 文章分类 运维

Nginx优化方案

A.准备工具
B.下载Nginx源码包
C.优化

一.编译安装过程的优化
二.Linux内核参数针对Nginx的优化
三.配置文件优化

基本优化
FastCGI
参考配置文件

四.ulimit关于系统连接数的优化
五.总结

A.准备工具

关于Nginx的相关历史资料在这我就不多bb了,直接开门见山.
需要已经安装好的Linux环境,在这我选择的是Vagrant+Oracle VM VirtualBox+CentOs8.还没有实验环境的自行安装.

B.下载Nginx源码包

在这里我选择的是nginx-1.18.0版本
1.直接下载.tar.gz安装包.
链接: https://nginx.org/en/download.html

2.也可以用wget下载(自行解压)

[root@10 ~]# wget -c https://nginx.org/download/nginx-1.18.0.tar.gz

C.优化

在这优化一共分成三部分的优化:
1.编译安装过程的优化
2.Linux内核参数针对Nginx的优化
3.Nginx配置文件的优化

一.编译安装过程的优化

1.Nginx安装后的大小优化
在编译Nginx时，默认以debug模式进行，而在debug模式下会插入很多跟踪和ASSERT之类的信息，而正式服务器不需要这些信息.所以编译时取消debug模式.在Nginx源码文件被解压后，找到源码目录下的auto/cc/gcc文件，在其中找到如下几行:
将

# debug
CFLAGS=”$CFLAGS -g”

改成

# debug
# CFLAGS=”$CFLAGS -g”

注释掉或删除

2.为特定的CPU指定CPU类型编译优化
(看服务器的cpu需要,如果没有就略过,编译参数我会开一章节单独写)
在编译Nginx时，默认的GCC编译参数是“-O”，使得cpu更好兼容Nginx，要优化GCC编译，可以使用以下两个参数:
#with-cpu-opt特定的 CPU 编译，有效的值包括：pentium, pentiumpro, pentium3, pentium4, athlon, opteron, amd64, sparc32, sparc64, ppc64

--with-cc-opt='-O3'
--with-cpu-opt=“你的cpu类型”

要确定CPU类型，可以通过如下命令:

[root@10 ~]#cat /proc/cpuinfo | grep "model name"

3.利用TCMalloc优化Nginx的性能
这项最重要，使得Nginx大大提升性能
(不想看可以略过此段)TCMalloc的全称为Thread-Caching Malloc，是谷歌开发的开源工具“google-perftools”中的一个成员。与标准的glibc库的malloc相比，TCMalloc库在内存分配效率和速度上要高很多，这在很大程度上提高了服务器在高并发情况下的性能，从而降低系统负载。下面简单介绍如何为Nginx添加TCMalloc库支持。要安装TCMalloc库，需要安装libunwind（32位操作系统不需要安装）和google-perftools两个软件包，libunwind库为基于64位CPU和操作系统的程序提供了基本函数调用链和函数调用寄存器功能。下面介绍利用TCMalloc优化Nginx的具体操作过程

a.安装libunwind库
链接: http://download.savannah.gnu.org/releases/libunwind 在这我选择的是http://mirror.yongbok.net/nongnu/libunwind/libunwind-1.5.0.tar.gz
安装过程如下

[root@10 ~]#tar zxvf libunwind-1.5.0.tar.gz
[root@10 ~]# cd libunwind-0.99-alpha/
[root@10 libunwind-1.5.0]#CFLAGS=-fPIC ./configure
[root@10 libunwind-1.5.0]#make CFLAGS=-fPIC
[root@10 libunwind-1.5.0]#make CFLAGS=-fPIC install

b.安装gperftools
(多嘴说一下：我猜测早期时叫google-perftools，后来就叫gperftools)
以前可以在google下载google-perftools的,后来你懂的~不过别担心，我们可以去源码天堂(我认为的，我无知，呵呵)找：
链接: https://github.com/gperftools/gperftools/releases 在这我下载的是https://github.com/gperftools/gperftools/releases/download/gperftools-2.8.1/gperftools-2.8.1.tar.gz

[root@10 ~]#tar zxvf gperftools-2.8.1.tar.gz
[root@10 ~]# cd gperftools-2.8.1/
[root@10 gperftools-2.8.1]# ./configure
[root@10 gperftools-2.8.1]# echo "/usr/local/lib" > /etc/ld.so.conf.d/usr_local_lib.conf
[root@10 gperftools-2.8.1]# ldconfig

ldconfig就是让Linux安装的库马上能用起来

c.Nginx支持google-perftools
需要在安装过程中添加“–with-google_perftools_module”选项重新编译Nginx，安装代码如下:(–user和–group那些我就省略了,自行查资料)

[root@10 nginx-1.18.0]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx --with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module --with-http_gzip_static_module --with-ipv6 --with-google_perftools_module
[root@10 nginx-1.18.0]# make && make install

d.为gperftools添加线程目录
创建一个线程目录，这里将文件放在/tmp/tcmalloc下，操作如下

[root@10 nginx-1.18.0]# mkdir /tmp/tcmalloc
[root@10 nginx-1.18.0]# chmod 0777 /tmp/tcmalloc

e.修改Nginx主配置文件
修改nginx.conf文件，在pid这行的下面添加如下代码:

#pid        logs/nginx.pid;
google_perftools_profiles /tmp/tcmalloc;

重启Nginx，完成gperftools的加载。

f.验证运行状态
为了验证google-perftools已经正常加载，通过如下命令查看:

[root@10 nginx-1.18.0]# lsof -n | grep tcmalloc

显示效果

nginx tcp 优化 nginx优化方案_nginx tcp 优化

nginx.conf文件里的worker_processes:

nginx tcp 优化 nginx优化方案_nginx_02

由于在Nginx配置文件中，设置worker_processes的值为1，因此开启了1个Nginx线程，每个线程会有一行记录。每个线程文件后面的数字值就是启动的Nginx的PID值。至此，利用TCMalloc优化Nginx的操作完成。

二.Linux内核参数针对Nginx的优化

内核参数的优化，主要是在Linux系统中针对Nginx应用而进行的系统内核参数优化，常见的优化参数值如下：

#nginx sysctl
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

将上面的内核参数值加入/etc/sysctl.conf文件中，然后执行如下命令使之生效:

[root@10 nginx-1.18.0]# sysctl -p

然后发现

nginx tcp 优化 nginx优化方案_nginx tcp 优化_03

centos8内核没有这个系统参数，需要从配置中去掉tcp_tw_recycle和tcp_tw_reuse参数.

tcp_tw_recycle通常会和tcp_tw_reuse参数一起使用，用于解决服务器TIME_WAIT状态连接过多的问题。（关于这个我会单独出一章讲述）

三.配置文件优化

基本优化

nginx 配置文件中对优化比较有作用的几项：

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，也可以2个四核的cpu计为2。

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。
注:避免每个进程的cpu时间片来回切换所带来的性能消耗

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。
如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@10 ~]# sysctl -a | grep fs.file

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
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@10 ~]# getconf PAGESIZE
4096

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。

FastCGI

fastcgi_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=1:2 keys_zone=TEST:10minactive=5m;
这个指令为FastCGI 缓存指定一个路径，目录结构等级，关键字区域存储时间和非活动删除时间。

fastcgi_connect_timeout 300;
指定连接到后端FastCGI 的超时时间。

fastcgi_send_timeout 300;
向FastCGI 传送请求的超时时间，这个值是指已经完成两次握手后向FastCGI 传送请求的超时时间。

fastcgi_read_timeout 300;
接收FastCGI 应答的超时时间，这个值是指已经完成两次握手后接收FastCGI 应答的超时时间。

fastcgi_buffer_size 4k;
指定读取FastCGI 应答第一部分需要用多大的缓冲区，一般第一部分应答不会超过1k，由于页面大小为4k，所以这里设置为4k。

fastcgi_buffers 8 4k;
指定本地需要用多少和多大的缓冲区来缓冲FastCGI 的应答。

fastcgi_busy_buffers_size 8k;
这个指令我也不知道是做什么用，只知道默认值是fastcgi_buffers 的两倍。

fastcgi_temp_file_write_size 8k;
在写入fastcgi_temp_path 时将用多大的数据块，默认值是fastcgi_buffers 的两倍。

fastcgi_cache TEST
开启FastCGI 缓存并且为其制定一个名称。个人感觉开启缓存非常有用，可以有效降低CPU 负载，并且防止502 错误。

fastcgi_cache_valid 200 302 1h; fastcgi_cache_valid 301 1d; fastcgi_cache_valid any 1m;
为指定的应答代码指定缓存时间，如上例中将200，302 应答缓存一小时，301 应答缓存1 天，其他为1 分钟。

fastcgi_cache_min_uses 1;
缓存在fastcgi_cache_path 指令inactive 参数值时间内的最少使用次数，如上例，如果在5 分钟内某文件1 次也没有被使用，那么这个文件将被移除。

fastcgi_cache_use_stale error timeout invalid_header http_500;
不知道这个参数的作用，猜想应该是让nginx 知道哪些类型的缓存是没用的。以上为nginx 中FastCGI 相关参数，另外，FastCGI 自身也有一些配置需要进行优化，如果你使用php-fpm 来管理FastCGI，可以修改配置文件中的以下值：

再来优化PHP-FPM，打开/usr/local/php/etc/php-fpm.conf，这个文件和PHP的语法
很相似，凡是需要激活的配置，直接删掉前面的分号（;）即可：

[global]  
 
pid = run/php-fpm.pid  
  
process_control_timeout=5  
 
[www]  

listen.allowed_clients = 127.0.0.1  
 
user=www-data  
 
group=www-data  
  
pm=dynamic  
  
pm.max_children=20（这个配置决定了php-fpm的总进程数，内存小的少设点）  
 
pm.max_requests=10000（并发数越大，此请求数应越大）  
  
pm.start_servers =10（初始php-fpm进程数）  
  
emergency_restart_threshold = 60  
 
emergency_restart_interval = 60s

上边这两个，表示在emergency_restart_interval所设值内出现SIGSEGV或者SIGBUS错误的php-cgi进程数如果超过 emergency_restart_threshold个，php-fpm就会优雅重启。这两个选项一般保持默认值

参考配置文件

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;
}
}

四.ulimit关于系统连接数的优化

linux 默认值 open files 和 max user processes 为 1024

[root@10 ~]#ulimit -n
1024
[root@10 ~]#ulimit –u
1024

问题描述：说明 server 只允许同时打开 1024 个文件，处理 1024 个用户进程
使用ulimit -a 可以查看当前系统的所有限制值，使用ulimit -n 可以查看当前的最大打开文件数。
新装的linux 默认只有1024 ，当作负载较大的服务器时，很容易遇到error: too many open files 。因此，需要将其改大。
解决方法：
使用 ulimit –n 65535 可即时修改，但重启后就无效了。（注ulimit -SHn 65535 等效 ulimit -n 65535 ，-S 指soft ，-H 指hard)
修改方式
有如下三种修改方式：
1.在/etc/rc.local 中增加一行 ulimit -SHn 65535
2.在/etc/profile 中增加一行 ulimit -SHn 65535
3.在/etc/security/limits.conf 最后增加:

* soft nofile 65535
* hard nofile 65535
* soft nproc 65535
* hard nproc 65535

具体使用哪种，在 CentOS 中使用第1 种方式无效果，使用第3 种方式有效果，而在Debian 中使用第2 种有效果

[root@10 ~]#ulimit -n
65535
[root@10 ~]#ulimit –u
65535

备注：ulimit 命令本身就有分软硬设置，加-H 就是硬，加-S 就是软默认显示的是软限制
soft 限制指的是当前系统生效的设置值。 hard 限制值可以被普通用户降低。但是不能增加。 soft 限制不能设置的比 hard 限制更高。只有 root 用户才能够增加 hard 限制值。

五.总结

以上优化仅仅对于nginx和linux调优的优化手段，并不是对所以应用有效，以上有些配置时根据官方给出来的配置标准，有可能根据自己服务器性能进行调整。最后如有发现新的调整方案后期补上.

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