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Nginxサーバーのアーキテクチャ設計とパフォーマンスの最適化についての詳細な説明

WBOY

リリース： 2023-08-05 21:34:48

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Nginx サーバーアーキテクチャの設計とパフォーマンスの最適化の詳細な説明

要約:
Nginx は、大規模な Web サイトやインターネットアプリケーションで広く使用されている軽量で高性能な Web サーバーソフトウェアです。この記事では、Nginx のサーバーアーキテクチャ設計とパフォーマンス最適化の詳細な方法をコード例とともに紹介します。

サーバーアーキテクチャ設計
Nginx は、マルチプロセスおよび非同期イベント駆動型のアーキテクチャを採用しており、マルチコア CPU の利点を最大限に活用し、システムの同時処理能力を向上させることができます。。主にマスタープロセスとワーカープロセスの2つのレベルに分かれています。

1.1 マスタープロセス
マスタープロセスは、Nginx の主要な制御プロセスであり、すべてのワーカープロセスを管理し、HTTP リクエストの配布とスケジューリングを処理します。具体的には、マスタープロセスは主に次のタスクを実行します:
1) 構成ファイルの読み取りと解析、およびサーバーの初期化;
2) ワーカープロセスの開始とメインプロセスとの通信;
3) 監視ネットワークイベント、クライアントからの接続リクエストを受信します。##4) リクエストをさまざまなワーカープロセスに分散します。

1.2 ワーカープロセス

ワーカープロセスは Nginx の作業プロセスであり、特定の HTTP リクエストと応答の処理を担当します。各ワーカープロセスは独立して実行され、相互に干渉しません。ワーカープロセスの主な作業には次が含まれます:
1) マスタープロセスによって配布されたリクエストの受信;
2) リクエストメッセージの読み取り、リクエストヘッダーと URL の解析などを含むリクエストの処理;
3) 呼び出しリクエストを処理し、応答メッセージを生成するための関連モジュール;
4) 応答をクライアントに送信します。

Nginx のパフォーマンスをさらに向上させるために、次の側面から最適化できます。

2.1 Nginx 構成の最適化

Nginx パフォーマンスの最適化は、構成ファイルの最適化から始まります。主に次の側面が含まれます:
1) worker_processes パラメーター: サーバーの CPU コアの数に応じて決定されるワーカープロセスの数を設定します;
2) Worker_connections パラメーター: それぞれの最大同時接続数を設定します。ワーカープロセス (サーバーに応じて決定) 調整するハードウェアリソース;
3) keepalive_timeout パラメーター: 長い接続のタイムアウトを設定して、TCP 接続の頻繁な確立と終了によるオーバーヘッドを削減します。

2.2 キャッシュメカニズムの使用

Nginx は、ディスク IO オーバーヘッドを削減するために静的ファイルのメモリへのキャッシュをサポートしています。キャッシュメカニズムは、次の Cache ディレクティブを設定することで有効にできます。

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

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2.3 負荷分散

Nginx には負荷分散機能が組み込まれており、アップストリームを設定することで負荷分散を実現できます。具体的な構成は次のとおりです。

upstream backend {
    server backend1.example.com;
    server backend2.example.com;
    server backend3.example.com;
}

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2.4 Gzip 圧縮をオンにする

Gzip 圧縮を使用すると、応答メッセージのサイズを削減し、ネットワーク帯域幅を節約できます。 Gzip 圧縮は、次の Gzip ディレクティブを構成することで有効にできます。

gzip on;
gzip_types text/plain text/css application/json;

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2.5 電流制限と DDoS 攻撃の防止

Nginx は、limit_conn モジュールとlimit_req モジュールを構成することで、クライアントの同時接続数とリクエスト頻度を制限できます。悪意のあるリクエストによるサーバー負荷が高すぎることを防ぎます。具体的な構成は次のとおりです。

limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;
limit_conn addr 10;
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m rate=10r/s;
limit_req zone=addr burst=20;

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結論:

合理的なサーバーアーキテクチャ設計とパフォーマンス最適化手法により、Nginx のパフォーマンスと安定性が大幅に向上し、より優れた Web サービスを実現できます。上記のコード例は、開発者が Nginx をよりよく理解し、適用するのに役立つ実際のプロジェクトの参照として使用できます。

参考:

Richard Ou (2015) 。 Nginx のスケーリング: Nginx を使用した負荷分散とマイクロキャッシュ [オンライン] 利用可能: https://www.nginx.com/blog/scaling-nginx-load-balancing-microcaching-nginx/
Nginx パフォーマンス [オンライン]利用可能: https://www.nginx.com/blog/tuning-nginx/

以上がNginxサーバーのアーキテクチャ設計とパフォーマンスの最適化についての詳細な説明の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。