如何通过优化Nginx服务器提升性能？

优化Nginx服务器的技巧简介

优化 worker 进程与连接数

1、worker 进程数：Nginx 的 worker 进程是处理客户端请求的关键组件，默认配置通常为一个或少数几个 worker 进程，这可能无法充分利用多核 CPU 的处理能力，为了优化 worker 进程数，应根据服务器的 CPU 核数来设置，每个 worker 进程可以绑定到一个 CPU 核，以最大化并行处理能力，在 Nginx 的配置文件/etc/nginx/nginx.conf 中，可以使用worker_processes auto; 自动检测 CPU 核数，并为每个核分配一个 worker 进程。

2、worker_connections 参数：每个 worker 进程处理的连接数也会影响 Nginx 的性能。worker_connections 参数决定了每个 worker 进程能处理的最大连接数，这个值应该根据服务器资源和预期负载来设置，将worker_connections 设置为 1024，意味着每个 worker 进程最多可以同时处理 1024 个连接。

3、最大并发连接数计算：通过公式最大并发连接数 = worker_processes * worker_connections，可以计算出 Nginx 能处理的最大并发连接数，如果有 4 个 worker 进程，每个进程处理 1024 个连接，Nginx 可以处理 4096 个并发连接。

启用与优化缓存

1、定义缓存路径：在 Nginx 配置文件中使用proxy_cache_path 指令定义缓存路径。

“`nginx

proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=1g inactive=60m;

“`

/var/cache/nginx 是缓存文件存储的路径，levels=1:2 决定了缓存目录结构，keys_zone=my_cache:10m 定义了缓存区域及其大小，inactive=60m 指定了未被访问的缓存内容在 60 分钟后过期，max_size=1g 限制了缓存区域的最大大小为 1GB。

2、启用缓存：在 server 或 location 块中启用缓存。

“`nginx

location / {

proxy_cache my_cache;

proxy_pass http://backend;

proxy_cache_bypass $http_cache_control;

}

“`

proxy_cache my_cache 启用了先前定义的缓存区域，proxy_pass http://backend 指定了代理的后端服务器，proxy_cache_bypass $http_cache_control 用于控制在特定条件下跳过缓存。

3、设置缓存时间：使用proxy_cache_valid 设置缓存时间。

“`nginx

proxy_cache_valid 200 302 10m;

proxy_cache_valid 404 1m;

“`

这意味着状态码为 200 或 302 的响应将被缓存 10 分钟，而状态码为 404 的响应则缓存 1 分钟。

4、使用过期缓存：使用proxy_cache_use_stale 指令，在后端服务器不可用时使用过期的缓存。

“`nginx

proxy_cache_use_stale error timeout updating http_500 http_502 http_503 http_504;

“`

这样，即使后端服务器宕机或超时，Nginx 仍然可以为客户端提供缓存的内容，从而提高可用性。

1、启用 gzip 压缩：在nginx.conf 文件中添加以下配置以启用 gzip 压缩：

“`nginx

gzip on;

gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;

gzip_min_length 1024;

gzip_comp_level 5;

gzip_vary on;

“`

gzip on 启用 gzip 压缩，gzip_types 指定要压缩的 MIME 类型，gzip_min_length 设置响应体的最小长度，只有超过这个长度的响应体才会被压缩，gzip_comp_level 设置 gzip 的压缩级别，gzip_vary on 使 Nginx 添加 Vary: AcceptEncoding 响应头。

2、优化 gzip 配置：除了基本的 gzip 配置外，还可以进一步优化以平衡性能和压缩率，使用gzip_proxied 控制在代理请求中是否启用 gzip：

“`nginx

gzip_proxied any;

“`

通过gzip_buffers 调整用于存储压缩数据的缓冲区：

“`nginx

gzip_buffers 16 8k;

“`

这意味着 Nginx 将为每个请求分配 16 个 8KB 的缓冲区来存储压缩数据。

配置连接复用与 keepalive

1、keepalive 连接：keepalive 连接允许客户端在同一个 TCP 连接上发送多个 HTTP 请求，减少了建立新连接的开销，提高了请求的响应速度，要在 Nginx 中启用 keepalive 连接，可以在nginx.conf 文件的 server 或 location 块中配置：

“`nginx

keepalive_timeout 65;

keepalive_requests 100;

“`

keepalive_timeout 设置了服务器在关闭 keepalive 连接前等待的时间（以秒为单位），keepalive_requests 限制了每个连接的最大请求数。

2、TCP Fast Open：TCP Fast Open 是一种网络协议优化技术，可以加快 TCP 连接的建立速度，在 Nginx 配置文件中，可以通过以下方式启用 TCP Fast Open：

“`nginx

tcp_fastopen on;

tcp_fastopen_connect_timeout 3s;

“`

tcp_fastopen on 启用了 TCP Fast Open，tcp_fastopen_connect_timeout 设置了连接超时时间。

系统层面优化

1、内核参数调整：调整内核参数可以提高网络栈的行为，增加系统文件描述符的限制、TCP连接队列的大小等，这些调整可以通过修改/etc/sysctl.conf 文件来实现。

“`bash

net.core.somaxconn=65535

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=65535

net.ipv4.ip_local_port_range="1024 65535"

net.ipv4.tcp_fin_timeout=30

net.ipv4.tcp_tw_reuse=1

net.ipv4.tcp_tw_recycle=1

“`

这些参数分别设置了监听套接字的未完成连接队列的最大长度、TCP连接建立时的SYN队列的最大长度、本地端口范围、回收TCP连接的时间以及控制TCP连接的TIME_WAIT状态。

2、文件描述符限制：增加系统允许的文件描述符数量，以便 Nginx 可以打开更多的连接，可以通过修改/etc/security/limits.conf 文件来增加 Nginx 用户（通常是 wwwdata 或 nginx）的 nofile 限制：

“`bash

nginx soft nofile 65535

nginx hard nofile 65535

“`

还需要修改/proc/sys/fs/filemax 文件来增加整个系统的最大文件描述符数：

“`bash

echo 65535 > /proc/sys/fs/filemax

“`

3、硬件和架构优化：使用固态硬盘（SSD）可以显著提高 I/O 性能，尤其是对于需要频繁读写文件的 Nginx 服务器，使用高带宽和低延迟的网络硬件（如万兆以太网）可以提高数据传输速度，如果服务器面临极高的负载，可以考虑使用硬件负载均衡器来分担 Nginx 的压力。

常见问题与解答

1、如何确定 Nginx worker 进程的最佳数量？

答：最佳 worker 进程的数量通常等于服务器的 CPU 核心数，这样可以最大化利用多核 CPU 的性能，如果您不确定服务器的 CPU 核心数，可以使用worker_processes auto; 让 Nginx 自动检测并设置合适的 worker 进程数量。

2、Nginx 如何处理大量并发连接？

答：Nginx 使用事件驱动架构来处理大量并发连接，它支持多种事件模型（如 select、poll、epoll、kqueue），epoll（适用于 Linux）是最常用的一种，通过合理设置worker_processes 和worker_connections 参数，可以调整 Nginx 同时处理的最大连接数，使用 keepalive 连接和开启 gzip 压缩也可以有效减少连接数和提高响应速度。

3、如何在 Nginx 中启用 gzip 压缩？

答：在 Nginx 配置文件中添加以下配置即可启用 gzip 压缩：

“`nginx

gzip on;

gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;

gzip_min_length 1024;

gzip_comp_level 5;

gzip_vary on;

“`

这些配置分别启用了 gzip 压缩功能、指定了要压缩的 MIME 类型、设置了响应体的最小长度、设置了 gzip 的压缩级别以及使 Nginx 添加 Vary: AcceptEncoding 响应头。