What are the methods to optimize Nginx performance?

Nginx Performance Optimization

1. Number of Nginx running working processes

The number of Nginx running working processes is generally set to the CPU core or the number of cores x2. If you don’t know the number of cores of the cpu, you can press 1 after the top command to find out, or you can check the /proc/cpuinfo file grep ^processor /proc/cpuinfo | wc -l

[root@lx~]# vi/usr/local/nginx1.10/conf/nginx.conf
worker_processes 4;
[root@lx~]# /usr/local/nginx1.10/sbin/nginx-s reload
[root@lx~]# ps -aux | grep nginx |grep -v grep
root 9834 0.0 0.0 47556 1948 ?     Ss 22:36 0:00 nginx: master processnginx
www 10135 0.0 0.0 50088 2004 ?       S   22:58 0:00 nginx: worker process
www 10136 0.0 0.0 50088 2004 ?       S   22:58 0:00 nginx: worker process
www 10137 0.0 0.0 50088 2004 ?       S   22:58 0:00 nginx: worker process
www 10138 0.0 0.0 50088 2004 ?       S   22:58 0:00 nginx: worker process

2. Nginx running CPU affinity

For example, 4-core configuration:

worker_processes 4;
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000

For example, 8-core configuration:

worker_processes 8;
worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 0000100000010000 00100000 01000000 10000000;

A maximum of 8 worker_processes can be opened. If more than 8 workers_processes are enabled, the performance will not be improved, and the stability will be changed. is lower, so 8 processes are enough.

3. Nginx maximum number of open files

worker_rlimit_nofile 65535;

This command refers to the maximum number of file descriptors opened by an nginx process. The theoretical value should be the maximum number of open files (ulimit -n) and The number of nginx processes is divided, but nginx allocates requests not so uniformly, so it is best to keep the value consistent with ulimit -n.

Note: The configuration of file resource limits can be set in /etc/security/limits.conf for each user such as root/user or * represents all users.

*   soft nofile   65535
*   hard nofile   65535

It will take effect when the user logs in again (ulimit -n)

4. Nginx event processing model

events {
  use epoll;
  worker_connections 65535;
  multi_accept on;
}

nginx adopts the epoll event model, which has high processing efficiency.

work_connections is the maximum number of client connections allowed by a single worker process. This value is generally determined based on server performance and memory. The actual maximum value is the number of worker processes multiplied by work_connections.

In fact, we fill in a 65535, which is enough. These are considered concurrency values. If a website has such a large number of concurrencies, it is considered a big website!

multi_accept tells nginx to accept as many connections as possible after receiving a new connection notification. The default is on. After setting it to on, multiple workers handle the connection in a serial manner, that is, there is only one worker for each connection. is awakened, and the others are in sleep state. After setting it to off, multiple workers process connections in parallel, that is, one connection will wake up all workers until the connection is allocated, and those that have not obtained a connection will continue to sleep.

When your server has a small number of connections, turning on this parameter will reduce the load to a certain extent, but when the server's throughput is large, you can turn this parameter off for efficiency.

5. Turn on efficient transmission mode

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

  sendfile on;
  tcp_nopush on;
  ……
}

• Include mime.types: Media type, include is just an instruction to include the content of another file in the current file.

• default_type application/octet-stream : The default media type is sufficient.

• sendfile on: Turn on the efficient file transfer mode. The sendfile instruction specifies whether nginx calls the sendfile function to output files. For ordinary applications, set it to on. If it is used for downloading and other applications with heavy disk IO Load application can be set to off to balance disk and network I/O processing speeds and reduce system load. Note: If the image does not display properly, change this to off.

• tcp_nopush on: It must be valid in sendfile open mode to prevent network congestion and actively reduce the number of network message segments (send the response header and the beginning of the body together, and Do not send one after another.)

6. Connection timeout period

The main purpose is to protect server resources, CPU, memory, and control the number of connections, because establishing a connection is also Need to consume resources.

keepalive_timeout 60;
tcp_nodelay on;
client_header_buffer_size 4k;
open_file_cache max=102400 inactive=20s;
open_file_cache_valid 30s;
open_file_cache_min_uses 1;
client_header_timeout 15;
client_body_timeout 15;
reset_timedout_connection on;
send_timeout 15;
server_tokens off;
client_max_body_size 10m;

• keepalived_timeout: The client connection keeps the session timeout. After this time, the server disconnects the link.

• tcp_nodelay: It also prevents network congestion, but it must be included in the keepalived parameter to be effective.

• client_header_buffer_size 4k: The buffer size of the client request header. This can be set according to your system paging size. Generally, the size of a request header will not exceed 1k, but due to the general System paging must be greater than 1k, so the paging size is set here. The paging size can be obtained with the command getconf PAGESIZE.

• open_file_cache max=102400 inactive=20s: This will specify the cache for open files. The default is not enabled. max specifies the number of caches. It is recommended to be consistent with the number of open files. Inactive means The amount of time after which the file has not been requested that the cache be deleted.

• open_file_cache_valid 30s: This refers to how often to check the cached valid information.

• open_file_cache_min_uses 1: The minimum number of uses of the file within the inactive parameter time of the open_file_cache instruction. If this number is exceeded, the file descriptor is always opened in the cache, as in the above example, if there is If a file is not used within the inactive time, it will be removed.

• client_header_timeout: Set the timeout for the request header. We can also set this lower. If no data is sent after this time, nginx will return a request time out error.

• client_body_timeout sets the timeout of the request body. We can also set this lower, and no data will be sent beyond this time, and the same error message will be displayed as above.

• reset_timeout_connection: Tell nginx to close unresponsive client connections. This will free up the memory space occupied by that client.

• send_timeout ：响应客户端超时时间，这个超时时间仅限于两个活动之间的时间，如果超过这个时间，客户端没有任何活动，nginx关闭连接。

• server_tokens ：并不会让nginx执行的速度更快，但它可以关闭在错误页面中的nginx版本数字，这样对于安全性是有好处的。

• client_max_body_size：上传文件大小限制。

7、fastcgi 调优

fastcgi_connect_timeout 600;
fastcgi_send_timeout 600;
fastcgi_read_timeout 600;
fastcgi_buffer_size 64k;
fastcgi_buffers 4 64k;
fastcgi_busy_buffers_size 128k;
fastcgi_temp_file_write_size 128k;
fastcgi_temp_path/usr/local/nginx1.10/nginx_tmp;
fastcgi_intercept_errors on;
fastcgi_cache_path/usr/local/nginx1.10/fastcgi_cache levels=1:2 keys_zone=cache_fastcgi:128minactive=1d max_size=10g;

• fastcgi_connect_timeout 600 ：指定连接到后端FastCGI的超时时间。

• fastcgi_send_timeout 600 ：向FastCGI传送请求的超时时间。

• fastcgi_read_timeout 600 ：指定接收FastCGI应答的超时时间。

• fastcgi_buffer_size 64k ：指定读取FastCGI应答第一部分需要用多大的缓冲区，默认的缓冲区大小为。fastcgi_buffers指令中的每块大小，可以将这个值设置更小。

• fastcgi_buffers 4 64k ：指定本地需要用多少和多大的缓冲区来缓冲FastCGI的应答请求，如果一个php脚本所产生的页面大小为256KB，那么会分配4个64KB的缓冲区来缓存，如果页面大小大于256KB，那么大于

• 256KB的部分会缓存到fastcgi_temp_path指定的路径中，但是这并不是好方法，因为内存中的数据处理速度要快于磁盘。一般这个值应该为站点中php脚本所产生的页面大小的中间值，如果站点大部分脚本所产生的页面大小为256KB，那么可以把这个值设置为“8 32K”、“4 64k”等。

• fastcgi_busy_buffers_size 128k ：建议设置为fastcgi_buffers的两倍，繁忙时候的buffer。

• fastcgi_temp_file_write_size 128k ：在写入fastcgi_temp_path时将用多大的数据块，默认值是fastcgi_buffers的两倍，该数值设置小时若负载上来时可能报502BadGateway。

• fastcgi_temp_path ：缓存临时目录。

• fastcgi_intercept_errors on ：这个指令指定是否传递4xx和5xx错误信息到客户端，或者允许nginx使用error_page处理错误信息。注：静态文件不存在会返回404页面，但是php页面则返回空白页！

• fastcgi_cache_path /usr/local/nginx1.10/fastcgi_cachelevels=1:2 keys_zone=cache_fastcgi:128minactive=1d max_size=10g ：fastcgi_cache缓存目录，可以设置目录层级，比如1:2会生成16*256个子目录，

• cache_fastcgi是这个缓存空间的名字，cache是用多少内存（这样热门的内容nginx直接放内存，提高访问速度），inactive表示默认失效时间，如果缓存数据在失效时间内没有被访问,将被删除，max_size表示最多用多少硬盘空间。

• fastcgi_cache cache_fastcgi ：#表示开启FastCGI缓存并为其指定一个名称。开启缓存非常有用，可以有效降低CPU的负载，并且防止502的错误放生。cache_fastcgi为proxy_cache_path指令创建的缓存区名称。

• fastcgi_cache_valid 200 302 1h ：#用来指定应答代码的缓存时间，实例中的值表示将200和302应答缓存一小时，要和fastcgi_cache配合使用。

• fastcgi_cache_valid 301 1d ：将301应答缓存一天。

• fastcgi_cache_valid any 1m ：将其他应答缓存为1分钟。

• fastcgi_cache_min_uses 1 ：该指令用于设置经过多少次请求的相同URL将被缓存。

• fastcgi_cache_key http://h o s t hosthostrequest_uri ：该指令用来设置web缓存的Key值,nginx根据Key值md5哈希存储.一般根据h o s t ( 域 名 ) 、 host(域名)、host(域名)、request_uri(请求的路径)等变量组合成proxy_cache_key 。

• fastcgi_pass ：指定FastCGI服务器监听端口与地址，可以是本机或者其它。

总结：

nginx的缓存功能有：proxy_cache / fastcgi_cache

• proxy_cache的作用是缓存后端服务器的内容，可能是任何内容，包括静态的和动态。

• fastcgi_cache的作用是缓存fastcgi生成的内容，很多情况是php生成的动态的内容。

• proxy_cache缓存减少了nginx与后端通信的次数，节省了传输时间和后端宽带。

• fastcgi_cache缓存减少了nginx与php的通信的次数，更减轻了php和数据库(mysql)的压力。

8、gzip 调优

使用gzip压缩功能，可能为我们节约带宽，加快传输速度，有更好的体验，也为我们节约成本，所以说这是一个重点。

Nginx启用压缩功能需要你来ngx_http_gzip_module模块，apache使用的是mod_deflate。

一般我们需要压缩的内容有：文本，js，html，css，对于图片，视频，flash什么的不压缩，同时也要注意，我们使用gzip的功能是需要消耗CPU的！

gzip on;
gzip_min_length 2k;
gzip_buffers   4 32k;
gzip_http_version 1.1;
gzip_comp_level 6;
gzip_typestext/plain text/css text/javascriptapplication/json application/javascript application/x-javascriptapplication/xml;
gzip_vary on;
gzip_proxied any;
gzip on;   #开启压缩功能

• gzip_min_length 1k ：设置允许压缩的页面最小字节数，页面字节数从header头的Content-Length中获取，默认值是0，不管页面多大都进行压缩，建议设置成大于1K，如果小与1K可能会越压越大。

• gzip_buffers 4 32k ：压缩缓冲区大小，表示申请4个单位为32K的内存作为压缩结果流缓存，默认值是申请与原始数据大小相同的内存空间来存储gzip压缩结果。

• gzip_http_version 1.1 ：压缩版本，用于设置识别HTTP协议版本，默认是1.1，目前大部分浏览器已经支持GZIP解压，使用默认即可。

• gzip_comp_level 6 ：压缩比例，用来指定GZIP压缩比，1压缩比最小，处理速度最快，9压缩比最大，传输速度快，但是处理慢，也比较消耗CPU资源。

• gzip_types text/css text/xml application/javascript ：用来指定压缩的类型，‘text/html’类型总是会被压缩。默认值: gzip_types text/html (默认不对js/css文件进行压缩)

• 压缩类型，匹配MIME型进行压缩；

• 不能用通配符 text/*；

• text/html默认已经压缩 (无论是否指定)；

• 设置哪压缩种文本文件可参考 conf/mime.types。

• gzip_vary on ：varyheader支持，改选项可以让前端的缓存服务器缓存经过GZIP压缩的页面，例如用Squid缓存经过nginx压缩的数据。

9、expires 缓存调优

缓存，主要针对于图片，css，js等元素更改机会比较少的情况下使用，特别是图片，占用带宽大，我们完全可以设置图片在浏览器本地缓存365d，css，js，html可以缓存个10来天，这样用户第一次打开加载慢一点，第二次，就非常快了！

缓存的时候，我们需要将需要缓存的拓展名列出来， Expires缓存配置在server字段里面。

location ~* \.(ico|jpe?g|gif|png|bmp|swf|flv)$ {
expires 30d;
#log_not_found off;
access_log off;
}

location ~* \.(js|css)$ {
expires 7d;
log_not_found off;
access_log off;
}

注：log_not_found off;是否在error_log中记录不存在的错误。默认是。

总结：

expire功能优点：

• expires可以降低网站购买的带宽，节约成本；

• 同时提升用户访问体验；

• 减轻服务的压力，节约服务器成本，是web服务非常重要的功能。

expire功能缺点：

• 被缓存的页面或数据更新了，用户看到的可能还是旧的内容，反而影响用户体验。

解决办法：第一个缩短缓存时间，例如：1天，但不彻底，除非更新频率大于1天；第二个对缓存的对象改名。

网站不希望被缓存的内容：

• 网站流量统计工具；

• 更新频繁的文件（google的logo）。

10、防盗链

防止别人直接从你网站引用图片等链接，消耗了你的资源和网络流量，那么我们的解决办法由几种：

1. 水印，品牌宣传，你的带宽，服务器足够；

2. 防火墙，直接控制，前提是你知道IP来源；

3. 防盗链策略下面的方法是直接给予404的错误提示。

location ~*^.+\.(jpg|gif|png|swf|flv|wma|wmv|asf|mp3|mmf|zip|rar)$ {
valid_referers noneblocked www.benet.com benet.com;
if($invalid_referer) {
  #return 302 https://cache.yisu.com/upload/information/20230412/112/87284.jpg;
  return 404;
  break;
}
access_log off;
}

参数可以使如下形式：

• none ：意思是不存在的Referer头(表示空的，也就是直接访问，比如直接在浏览器打开一个图片)。

• blocked ：意为根据防火墙伪装Referer头，如：“Referer:XXXXXXX”。

• server_names ：为一个或多个服务器的列表，0.5.33版本以后可以在名称中使用“*”通配符。

11、内核参数优化

• fs.file-max = 999999：这个参数表示进程（比如一个worker进程）可以同时打开的最大句柄数，这个参数直线限制最大并发连接数，需根据实际情况配置。

• net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000 ：这个参数表示操作系统允许TIME_WAIT套接字数量的最大值，如果超过这个数字，TIME_WAIT套接字将立刻被清除并打印警告信息。该参数默认为180000，过多的TIME_WAIT套接字会使Web服务器变慢。注：主动关闭连接的服务端会产生TIME_WAIT状态的连接

• 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。这对于服务器来说很有意义，因为服务器上总会有大量TIME-WAIT状态的连接。

• net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30：这个参数表示当keepalive启用时，TCP发送keepalive消息的频度。默认是2小时，若将其设置的小一些，可以更快地清理无效的连接。

• 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 = 40960 ：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。注：对于一个TCP连接，Server与Client需要通过三次握手来建立网络连接.当三次握手成功后,我们可以看到端口的状态由LISTEN转变为ESTABLISHED,接着这条链路上就可以开始传送数据了.每一个处于监听(Listen)状态的端口,都有自己的监听队列.监听队列的长度与如somaxconn参数和使用该端口的程序中listen()函数有关。somaxconn定义了系统中每一个端口最大的监听队列的长度,这是个全局的参数,默认值为128，对于一个经常处理新连接的高负载 web服务环境来说，默认的 128 太小了。大多数环境这个值建议增加到 1024 或者更多。大的侦听队列对防止拒绝服务 DoS 攻击也会有所帮助。

• 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_syn_backlog = 262144 ：这个参数标示TCP三次握手建立阶段接受SYN请求队列的最大长度，默认为1024，将其设置得大一些可以使出现Nginx繁忙来不及accept新连接的情况时，Linux不至于丢失客户端发起的连接请求。

• net.ipv4.tcp_rmem = 10240 87380 12582912 ：这个参数定义了TCP接受缓存（用于TCP接受滑动窗口）的最小值、默认值、最大值。

• net.ipv4.tcp_wmem = 10240 87380 12582912：这个参数定义了TCP发送缓存（用于TCP发送滑动窗口）的最小值、默认值、最大值。

• net.core.rmem_default = 6291456：这个参数表示内核套接字接受缓存区默认的大小。

• net.core.wmem_default = 6291456：这个参数表示内核套接字发送缓存区默认的大小。

• net.core.rmem_max = 12582912：这个参数表示内核套接字接受缓存区的最大大小。

• net.core.wmem_max = 12582912：这个参数表示内核套接字发送缓存区的最大大小。

• net.ipv4.tcp_syncookies = 1：该参数与性能无关，用于解决TCP的SYN攻击。

下面贴一个完整的内核优化设置：

fs.file-max = 999999
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 = 10240 87380 12582912
net.ipv4.tcp_wmem = 10240 87380 12582912
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 = 40960
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

执行sysctl -p使内核修改生效。

12、关于系统连接数的优化

linux 默认值 open files为1024。查看当前系统值：

# ulimit -n
1024

说明server只允许同时打开1024个文件。

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，在/etc/security/limits.conf最后增加：

*               soft    nofile           65535
*               hard    nofile           65535
*               soft    noproc           65535
*               hard    noproc           65535

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