关于 nginx 的一些优化(突破十万并发)

一、前言

前端时间，项目服务器一遇到活动、推送的时候，服务器性能总是差的要死，打开各种白屏，请求无响应等，后来将Web服务器由Apache换成了Nginx后，每逢活动、推送的时候，性能比之前要强了许多许多。

关于Nginx与Apache的对比，这里就不一一列出了，我们主要将nginx的配置和优化。

二、配置

1、一般来说 nginx 配置文件中对优化比较有作用的为以下几项：

worker_processes 8;   #nginx 进程数，建议按照 cpu 数目来指定，一般为它的倍数。

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。

worker_rlimit_nofile 102400;  #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。

use epoll;  #使用 epoll 的 I/O 模型，这个不用说了吧。

worker_connections 102400;  #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。

keepalive_timeout 60;  #keepalive 超时时间。
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。
open_file_cache max=102400 inactive=20s;  #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。
open_file_cache_valid 30s;  #这个是指多长时间检查一次缓存的有效信息。
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。

2、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 = 1024 65000
#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，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。

3、下面贴一个完整的内核优化设置：

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

4、下面是一个简单的 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;
    }
}

5、关于 FastCGI 的几个指令：

fastcgi_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=1:2 keys_zone=TEST:10m inactive=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：
60
#同时处理的并发请求数，即它将开启最多 60 个子线程来处理并发连接。
102400
#最多打开文件数。
204800
#每个进程在重置之前能够执行的最多请求数。

三、参考

Nginx 的官方中文维基：https://www.nginx.com/resources/wiki/

Nginx 0.8.x + PHP 5.2.13（FastCGI）搭建胜过Apache十倍的Web服务器（第6版）

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