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Nginx配置及内核优化详解

[日期:2018-01-05] 来源:Linux社区  作者:wx90 [字体: ]

在日常的运维工作中,经常会用到Nginx服务,也时常会碰到Nginx因高并发导致的性能瓶颈问题。今天这里简单梳理下Nginx性能优化的配置(如有不妥,敬请指出~)

一、这里的优化主要是指对nginx的配置优化,一般来说nginx配置文件中对优化比较有作用的主要有以下几项:
1)nginx进程数,建议按照cpu数目来指定,一般跟cpu核数相同或为它的倍数。
worker_processes 8;
2)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_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 00001000 00010000 00100000 01000000 10000000;
3)下面这个指令是指当一个nginx进程打开的最多文件描述符数目,理论值应该是系统的最多打开文件数(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。
worker_rlimit_nofile 65535;
4)使用epoll的I/O模型,用这个模型来高效处理异步事件
use epoll;
5)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。
worker_connections 65535;
6)http连接超时时间,默认是60s,功能是使客户端到服务器端的连接在设定的时间内持续有效,当出现对服务器的后继请求时,该功能避免了建立或者重新建立连接。切记这个参数也不能设置过大!否则会导致许多无效的http连接占据着nginx的连接数,终nginx崩溃!
keepalive_timeout 60;
7)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,一般一个请求的头部大小不会超过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。
client_header_buffer_size 4k;
8)下面这个参数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 max=102400 inactive=20s;
9)下面这个是指多长时间检查一次缓存的有效信息。
open_file_cache_valid 30s;
10)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。
open_file_cache_min_uses 1;

11)隐藏响应头中的有关操作系统和web server(Nginx)版本号的信息,这样对于安全性是有好处的。
server_tokens off;
12)可以让sendfile()发挥作用。sendfile()可以在磁盘和TCP socket之间互相拷贝数据(或任意两个文件描述符)。Pre-sendfile是传送数据之前在用户空间申请数据缓冲区。之后用read()将数据从文件拷贝到这个缓冲区,write()将缓冲区数据写入网络。sendfile()是立即将数据从磁盘读到OS缓存。因为这种拷贝是在内核完成的,sendfile()要比组合read()和write()以及打开关闭丢弃缓冲更加有效(更多有关于sendfile)。
sendfile on;
13)告诉nginx在一个数据包里发送所有头文件,而不一个接一个的发送。就是说数据包不会马上传送出去,等到数据包最大时,一次性的传输出去,这样有助于解决网络堵塞。
tcp_nopush on;
14)告诉nginx不要缓存数据,而是一段一段的发送--当需要及时发送数据时,就应该给应用设置这个属性,这样发送一小块数据信息时就不能立即得到返回值。
tcp_nodelay on;
比如:
http {
server_tokens off;
sendfile on;
tcp_nopush on;
tcp_nodelay on;
......
}
15)客户端请求头部的缓冲区大小,这个可以根据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。
client_header_buffer_size 4k;
客户端请求头部的缓冲区大小,这个可以根据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@test-huanqiu ~]# 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。
16)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 max=65535 inactive=60s;
17)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。
open_file_cache_min_uses 1;
18)指定多长时间检查一次缓存的有效信息。
open_file_cache_valid 80s;

----------------------------------------------------------------
下面是一个本人使用的简单的nginx配置文件:

[root@www.chineselinuxuniversity.net ~]# cat /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

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 65535;

events

{

  use epoll;

  worker_connections 65535;

}

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 16k;

  fastcgi_buffers 16 16k;

  fastcgi_busy_buffers_size 16k;

  fastcgi_temp_file_write_size 16k;

  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  huan.wangshibo.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;

      }

}

二、关于FastCGI的几个指令

1)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_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=1:2 keys_zone=TEST:10m inactive=5m;
2)指定连接到后端FastCGI的超时时间。
fastcgi_connect_timeout 300;
3)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_send_timeout 300;
4)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_read_timeout 300;
5)指定读取FastCGI应答第一部分 需要用多大的缓冲区,这里可以设置为fastcgi_buffers指令指定的缓冲区大小,上面的指令指定它将使用1个 16k的缓冲区去读取应答的第一部分,即应答头,其实这个应答头一般情况下都很小(不会超过1k),但是你如果在fastcgi_buffers指令中指 定了缓冲区的大小,那么它也会分配一个fastcgi_buffers指定的缓冲区大小去缓存。
fastcgi_buffer_size 16k;
6)指定本地需要用多少和多大的缓冲区来 缓冲FastCGI的应答,如上所示,如果一个php脚本所产生的页面大小为256k,则会为其分配16个16k的缓冲区来缓存,如果大于256k,增大 于256k的部分会缓存到fastcgi_temp指定的路径中, 当然这对服务器负载来说是不明智的方案,因为内存中处理数据速度要快于硬盘,通常这个值 的设置应该选择一个你的站点中的php脚本所产生的页面大小的中间值,比如你的站点大部分脚本所产生的页面大小为 256k就可以把这个值设置为16 16k,或者4 64k 或者64 4k,但很显然,后两种并不是好的设置方法,因为如果产生的页面只有32k,如果用4 64k它会分配1个64k的缓冲区去缓存,而如果使用64 4k它会分配8个4k的缓冲区去缓存,而如果使用16 16k则它会分配2个16k去缓存页面,这样看起来似乎更加合理。
fastcgi_buffers 16 16k;
7)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_busy_buffers_size 32k;
8)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_temp_file_write_size 32k;
9)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。但是这个缓存会引起很多问题,因为它缓存的是动态页面。具体使用还需根据自己的需求。
fastcgi_cache TEST
10)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_valid 200 302 1h;
fastcgi_cache_valid 301 1d;
fastcgi_cache_valid any 1m;
11)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_min_uses 1;
12)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。
fastcgi_cache_use_stale error timeout invalid_header http_500;

-----------------------------------
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:
1)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。
<value name="max_children">60</value>
2)最多打开文件数。
<value name="rlimit_files">65535</value>
3)每个进程在重置之前能够执行的最多请求数。
<value name="max_requests">65535</value>

三、关于内核参数的优化,在/etc/sysctl.conf文件内
1)timewait的数量,默认是180000。(Deven:因此如果想把timewait降下了就要把tcp_max_tw_buckets值减小)
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000
2)允许系统打开的端口范围。
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000
3)启用TIME-WAIT状态sockets快速回收功能;用于快速减少在TIME-WAIT状态TCP连接数。1表示启用;0表示关闭。但是要特别留意的是:这个选项一般不推荐启用,因为在NAT(Network Address Translation)网络下,会导致大量的TCP连接建立错误,从而引起网站访问故障。
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 0
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
实际上,net.ipv4.tcp_tw_recycle功能的开启,要需要net.ipv4.tcp_timestamps(一般系统默认是开启这个功能的)这个开关开启后才有效果;
当tcp_tw_recycle 开启时(tcp_timestamps 同时开启,快速回收 socket 的效果达到),对于位于NAT设备后面的 Client来说,是一场灾难!
会导致到NAT设备后面的Client连接Server不稳定(有的 Client 能连接 server,有的 Client 不能连接 server)。
也就是说,tcp_tw_recycle这个功能,是为内部网络(网络环境自己可控 ” ——不存在NAT 的情况)设计的,对于公网环境下,不宜使用。
通常来说,回收TIME_WAIT状态的socket是因为“无法主动连接远端”,因为无可用的端口,而不应该是要回收内存(没有必要)。
即:需求是Client的需求,Server会有“端口不够用”的问题吗?
除非是前端机,需要大量的连接后端服务,也就是充当着Client的角色。

正确的解决这个总是办法应该是:
net.ipv4.ip_local_port_range = 9000 6553 #默认值范围较小
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 10000 #默认值较小,还可适当调小
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 10
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4)开启重用功能,允许将TIME-WAIT状态的sockets重新用于新的TCP连接。这个功能启用是安全的,一般不要去改动!
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
5)开启SYN Cookies,当出现SYN等待队列溢出时,启用cookies来处理。
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
6)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.somaxconn = 262144
7)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.core.netdev_max_backlog = 262144
8)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_orphans = 262144
9)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_max_syn_backlog = 262144
10)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。
net.ipv4.tcp_timestamps = 1
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
有不少服务器为了提高性能,开启net.ipv4.tcp_tw_recycle选项,在NAT网络环境下,容易导致网站访问出现了一些connect失败的问题
个人建议:
关闭net.ipv4.tcp_tw_recycle选项,而不是net.ipv4.tcp_timestamps;
因为在net.ipv4.tcp_timestamps关闭的条件下,开启net.ipv4.tcp_tw_recycle是不起作用的;而net.ipv4.tcp_timestamps可以独立开启并起作用。
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
11)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_synack_retries = 1
12)在内核放弃建立连接之前发送SYN包的数量。
net.ipv4.tcp_syn_retries = 1
13)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_fin_timeout = 30
14)当keepalive起用的时候,TCP发送keepalive消息的频度。缺省是2小时。
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30

----------------------------------------------------------------------
下面贴出一个本人常用的内核参数的标准配置
[root@www.chineselinuxuniversity.net ~]# cat /etc/sysctl.conf
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            //这四行标红内容,一般是发现大量TIME_WAIT时的解决办法
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 = 1            //在net.ipv4.tcp_tw_recycle设置为1的时候,这个选择最好加上
net.ipv4.tcp_synack_retries = 1
net.ipv4.tcp_syn_retries = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1          //开启此功能可以减少TIME-WAIT状态,但是NAT网络模式下打开有可能会导致tcp连接错误,慎重。
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_mem = 94500000 915000000 927000000
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000
net.ipv4.ip_conntrack_max = 6553500

-------------------------------------记一次小事故----------------------------------------------------
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 这个功能打开后,确实能减少TIME-WAIT状态,习惯上我都会将这个参数打开。
但是也因为这个参数踩过一次坑:
公司的一个发布新闻的CMS后台系统,采用haproxy+keepalived代理架构,后端的real server服务器外网ip全部拿掉。
现象:在某一天早上发文高峰期,CMS后台出现访问故障,重启php服务后会立刻见效,但持续一段时间后,访问就又出现故障。
排查nginx和php日志也没有发现什么,后来google了一下,发现就是net.ipv4.tcp_tw_recycle这个参数捣的鬼!
这种网络架构对于后端的realserver来说是NAT模式,打开这个参数后,会导致大量的TCP连接建立错误,从而引起网站访问故障。
最后将net.ipv4.tcp_tw_recycle设置为0,关闭这个功能后,后台访问即刻恢复正常
-----------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------Nginx安全配置小提示------------------------------------
下面是一个常见安全陷阱和解决方案的列表,它可以辅助来确保你的Nginx部署是安全的。

1)禁用autoindex模块。这个可能在你使用的Nginx版本中已经更改了,如果没有的话只需在配置文件的location块中增加autoindex off;声明即可。

2)禁用服务器上的ssi (服务器端引用)。这个可以通过在location块中添加ssi off; 。

3)关闭服务器标记。如果开启的话(默认情况下)所有的错误页面都会显示服务器的版本和信息。将server_tokens off;声明添加到Nginx配置文件来解决这个问题。

4)在配置文件中设置自定义缓存以限制缓冲区溢出攻击的可能性。

client_body_buffer_size  1K;

client_header_buffer_size 1k;

client_max_body_size 1k;

large_client_header_buffers 2 1k;

5)将timeout设低来防止DOS攻击。所有这些声明都可以放到主配置文件中。

client_body_timeout  10;

client_header_timeout 10;

keepalive_timeout    65;

send_timeout          10;

6)限制用户连接数来预防DOS攻击。

limit_zone slimits $binary_remote_addr 5m;

limit_conn slimits 5;

7)试着避免使用HTTP认证。HTTP认证默认使用crypt,它的哈希并不安全。如果你要用的话就用MD5(这也不是个好选择但负载方面比crypt好) 。

下面关于Nginx的文章您也可能喜欢,不妨参考下:

Nginx 403 forbidden的解决办法  http://www.chineselinuxuniversity.net/Linux/2017-08/146084.htm

CentOS 7下Nginx服务器的安装配置  http://www.chineselinuxuniversity.net/Linux/2017-04/142986.htm

CentOS上安装Nginx服务器实现虚拟主机和域名重定向  http://www.chineselinuxuniversity.net/Linux/2017-04/142642.htm

CentOS 6.8 安装LNMP环境(Linux+Nginx+MySQL+PHP)  http://www.chineselinuxuniversity.net/Linux/2017-04/142880.htm

Linux下安装PHP环境并配置Nginx支持php-fpm模块  http://www.chineselinuxuniversity.net/Linux/2017-05/144333.htm

Nginx服务的SSL认证和htpasswd认证  http://www.chineselinuxuniversity.net/Linux/2017-04/142478.htm

Ubuntu 16.04上启用加密安全的Nginx Web服务器  http://www.chineselinuxuniversity.net/Linux/2017-07/145522.htm

Linux中安装配置Nginx及参数详解  http://www.chineselinuxuniversity.net/Linux/2017-05/143853.htm

Nginx日志过滤 使用ngx_log_if不记录特定日志 http://www.chineselinuxuniversity.net/Linux/2014-07/104686.htm

CentOS 7.2下Nginx+PHP+MySQL+Memcache缓存服务器安装配置  http://www.chineselinuxuniversity.net/Linux/2017-03/142168.htm

CentOS6.9编译安装Nginx1.4.7  http://www.chineselinuxuniversity.net/Linux/2017-06/144473.htm

Nginx 的详细介绍请点这里
Nginx 的下载地址请点这里

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