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如何提升Nginx性能?針對這個問題,這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答,希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。
如果你的Web應用只跑在一臺機器上,那要提升其性能非常簡單:換一臺更快的,多配幾個處理器,多加幾條內(nèi)存,磁盤陣列也要高速的。換了以后,這臺機器上跑的WordPress服務器、Node.js或Java應用速度都會加快。(要是應用還會訪問另一臺數(shù)據(jù)庫服務器,那也簡單:找兩臺更快的機器,用更快的網(wǎng)絡連起來就行了)
麻煩在于,機器速度并不是問題。很多時候Web應用慢,是因為要在各種任務之間切換,一會兒要處理數(shù)千個連接上的用戶請求,一會兒要向磁盤讀寫文件,一會兒又要運行應用的代碼,一會兒又要去干別的。應用服務器因此可能出現(xiàn)各種狀況,耗盡內(nèi)存、交換文件,或者讓很多請求等待一個硬盤I/O之類的任務。除了升級硬件,其實你還可以選擇另外一種完全不同的方法:加一臺反向代理服務器,分擔上述一些任務。反向代理服務器位于運行應用的機器之前,負責處理來自外網(wǎng)的請求。反向代理服務器直接連到互聯(lián)網(wǎng),它與應用服務器通信使用的是快速的內(nèi)部網(wǎng)絡。反向代理服務器可以讓應用服務器專注于構建頁面,然后交給反向代理向外網(wǎng)發(fā)送,而不必理會用戶與應用的交互。由于不必等待客戶端的響應,應用服務器的運行速度能達到接近最優(yōu)的水平。
增加反向代理服務器同時也可以為Web服務器增添靈活性。比如,假設執(zhí)行某種任務的服務器過載了,那隨時可以再增加一臺同類服務器;而如果這臺服務器掛了,替換它也很容易。鑒于這種靈活性,反向代理服務器往往也是其他性能優(yōu)化手段的先決條件,比如:
NGINX專門為使用反向代理服務器做了設計,使其天然支持上述優(yōu)化。由于使用事件驅(qū)動的處理機制,NGINX比傳統(tǒng)服務器效率更高。NGINX Plus則增加了更高端的反向代理功能,如應用體檢、特有的請求路由、高級緩存和售后支持。
建議二:增加負載均衡服務器
增加負載均衡服務器相對簡單,但卻能顯著提升站點性能和安全性。通過它把流量分配給多個服務器,就可以不必升級Web服務器了。就算應用本身寫得不太好,或者難以擴展,負載均衡都可以在不做其他改變的情況下提升用戶體驗。
負載均衡服務器首先是一個反向代理服務器(參見“建議一”),負責把來自互聯(lián)網(wǎng)的請求轉(zhuǎn)發(fā)給其他服務器。這里關鍵在于負載均衡服務器可以支持兩臺以上的應用服務器,使用一種選擇算法在不同的服務器間分配請求。最簡單的負載均衡算法是循環(huán)調(diào)度,即把新請求依次轉(zhuǎn)發(fā)給可用服務器中的下一臺服務器。其他算法還有把請求發(fā)給活動連接最少的服務器。NGINX Plus支持一種功能,就是把用戶會話保持在同一臺服務器上,叫做會話保持。負載均衡服務器可以避免一臺服務器過載而其他服務器過閑,從而極大提升性能。同時,有了它還可以讓Web服務器擴容更簡單,因為可以選用比較便宜的服務器,同時保證物盡其用。可以通過負載均衡調(diào)度的協(xié)議包括HTTP、HTTPS、SPDY、HTTP/2、WebSocket、FastCGI、SCGI、uwsgi、memcached,以及其他一些應用形式,包括基于TCP的應用和其他第四層的協(xié)議。為此,首先要分析Web應用,看性能短板在哪里,然后再確定使用哪一個。同一臺服務器或用于負載均衡的服務器也可以承擔其他任務,比如SSL終止、視客戶端不同支持HTTP/1/x或HTTP/2、緩存靜態(tài)文件。NGINX經(jīng)常被用來做負載均衡,更多信息請參考我們以前發(fā)的介紹性文章、有關配置的文章、電子書和相關的在線視頻,當然還有文檔。我們的商業(yè)版本NGINX Plus支持更多的負載均衡功能,如基于服務器響應時間路由負載和支持微軟NTLM協(xié)議的負載均衡。
建議三:緩存靜態(tài)及動態(tài)內(nèi)容
緩存能提升Web應用性能,因為可以更快地把內(nèi)容交付給客戶端。緩存的策略包括預處理內(nèi)容、在較快的設備上存儲內(nèi)容、把內(nèi)容保存在靠近客戶端的地方,以及同時運用這些策略。緩存有兩種。
假設一個頁面每秒被查看10次,而你緩存它1秒,那么90%針對這個頁面的請求都將來自在緩存。如果你單獨緩存靜態(tài)內(nèi)容,那么即使全新生成的頁面,很可能大部分都來自緩存的內(nèi)容。緩存Web應用生成內(nèi)容的技術主要分三種。
Web應用的緩存可以在Web應用服務器內(nèi)部或外部實現(xiàn)。首先,考慮緩存動態(tài)內(nèi)容,以減輕應用服務器的負載。其次,緩存用于靜態(tài)內(nèi)容(包括那些動態(tài)生成內(nèi)容的臨時副本),進一步減輕應用服務器的負擔。然后,考慮把緩存轉(zhuǎn)移到其他更快或更靠近用戶的機器,給應用服務器減負,縮短傳輸時間。用好緩存能顯著加快應用的響應速度。對很多網(wǎng)頁來說,大圖片之類的靜態(tài)數(shù)據(jù),往往占據(jù)一半以上的內(nèi)容。不用緩存,查詢和傳輸這類數(shù)據(jù)可能會花好幾秒鐘,而用緩存,則可能只要花幾分之一秒??梢耘e一個例子來說明怎么使用緩存,NGINX和NGINX Plus通過兩個指令來設置緩存:proxy_cache_path和proxy_cache指定緩存的位置和大小、最長緩存時間以及其他參數(shù)。使用第三個(也是很受歡迎的)指令proxy_cache_use_stale,甚至可以告訴緩存在本來應該提供新鮮內(nèi)容的服務器太忙或宕機時,提供原來的舊文件,對客戶端來說,拿到內(nèi)容總比拿不到強。從用戶角度看,這樣也可以樹立你的站點或應用非常穩(wěn)定的形象。NGINX Plus支持高級緩存功能,包括緩存凈化(caching purging)和通過控制板以可視化的形式展示緩存狀態(tài),實現(xiàn)實時監(jiān)控。要了解NGINX中關于緩存的更多信息,可以看看參考文檔和NGINX Plus Admin Guide中的NGINX Content Caching。注意: 緩存涉及開發(fā)、決策和運維,完善的緩存策略,比如本文提到的這些,能夠體現(xiàn)從DevOps角度考慮的價值。也說是說,開發(fā)人員、架構師、運維人員此時攜手,共同保障一個網(wǎng)站的功能、響應時間、安全和業(yè)務目標。
建議四:壓縮數(shù)據(jù)
壓縮同樣能極大提升性能。圖片、視頻、音樂等文件都有非常成熟和高效的壓縮標準(JPEG和PNG、MPEG-4、MP3),任何一個標準都可以把文件大小縮小一個數(shù)量級甚至更多。
文本文件,包括HTML(純文本和HTML標簽)、CSS和JavaScript代碼,經(jīng)常在不壓縮的情況下傳輸。壓縮這些數(shù)據(jù)對提升Web應用的感知性能有時候特別明顯,尤其是移動用戶的網(wǎng)絡很慢又不穩(wěn)定的情況下。因為文本數(shù)據(jù)通過對于頁面交互能夠起到必要的支援作用,而多媒體數(shù)據(jù)則更多是錦上添花的作用。聰明的內(nèi)容壓縮可以把HTML、JavaScript、CSS等文本內(nèi)容的縮小30%以上,因此能夠相應地減少加載時間。
如果你使用SSL,壓縮又可以減少必須經(jīng)過SSL編碼的數(shù)據(jù)量,從而補償了壓縮這些數(shù)據(jù)的CPU時間。
壓縮數(shù)據(jù)的方法非常多。比如,建議六中關于HTTP/2的部分就描述了一個新穎的壓縮思路,特別適合首部數(shù)據(jù)壓縮。還有一個關于文本壓縮的例子,就是可以在NGINX中開啟GZIP壓縮。預壓縮文本數(shù)據(jù)之后,可以使用gzip_static指令直接發(fā)送.gz文件。
建議五:優(yōu)化SSL/TLS
越來越多的網(wǎng)站在使用Secure Sockets Layer(SSL)及后來的Transport Layer Security(TLS)協(xié)議。SSL/TLS通過加密從源服務器發(fā)送給用戶的數(shù)據(jù)來提升網(wǎng)站安全性。Google會提升使用SSL/TLS的網(wǎng)站的搜索引擎排名,將有力地推動這一進程。
盡管采用率越來越高,但SSL/TLS造成的性能損失也困擾著很多網(wǎng)站。SSL/TLS拖慢網(wǎng)站的原因有兩個。1、每次打開新連接的初次握手都必須創(chuàng)建加密密鑰,而瀏覽器使用HTTP/1.x對每個2、服務器建立多個連接的方式進一步加劇了這個問題。服務器端加密數(shù)據(jù)和客戶端解密數(shù)據(jù)的操作同樣也是開銷。為了鼓勵人們使用SSL/TLS,HTTP/2和SPDY(參見建議六)的作者將這兩個協(xié)議設計為只讓瀏覽器針對一次會話建立一個連接。這樣就把SSL導致性能降低的兩個主要原因之一消滅掉了。然而,說到優(yōu)化SSL/TLS性能,還是有很多事情可做。優(yōu)化SSL/TLS的方法因Web服務器而異。以NGINX為例,NGINX使用OpenSSL,運行于普通機器上,能夠提供接近定制機器的性能。NGINX SSL performance詳細介紹了如何將SSL/TLS加密和解密的開銷降至最低。此外,這里還有一篇文章,介紹了很多種提升SSL/TLS性能的方法。簡單總結一下,涉及的技術主要有如下幾種。
NGINX和NGINX Plus都可以來終止SSL/TLS,即處理客戶端信息的加密和解密,同時與其他服務器保持明文通信。在NGINX或NGINX Plus中設置處理SSL/TLS終止可以采取這幾個步驟。而對于在接受TCP連接的服務器上使用NGINX Plus而言,可以參考這里的設置步驟。
建議六:實現(xiàn)HTTP/2或SPDY
已經(jīng)使用SSL/TLS的站點,如果再使用HTTP/2或SPDY則很可能提升性能,因為一個連接只要一次握手。尚未使用SSL/TLS、HTTP/2和SPDY的站點切換到SSL/TLS(通常會降低性能),從響應速度方面看,可能是一次倒退。
谷歌2012年開始SPDY項目,致力于在HTTP/1.x之上實現(xiàn)更快的速度。HTTP/2則是IETF最近批準的基于SPDY的標準。SPDY得到了廣泛支持,但很快就將被HTTP/2取代。
SPDY和HTTP/2的關鍵在于只用一個連接,而非多個連接。這一個連接是多路復用的,因此可以同時承載多個請求和響應。
只維持一個連接,可以省掉多個連接所需的設置和管理消耗。而且一個連接對SSL特別重要,因為可以將SSL/TLS建立安全連接所需的握手時間降至最少。
SPDY協(xié)議要求使用SSL/TLS,HTTP/2并沒有正式要求,但目前所有支持HTTP/2的瀏覽器都只會在啟用SSL/TLS的情況下才會使用它。換句話說,支持HTTP/2的瀏覽器只有在網(wǎng)站使用SSL且服務器接受HTTP/2流量的情況下才會使用HTTP/2。否則,瀏覽器會基于HTTP/1.x通信。
實現(xiàn)了SPDY或HTTP/2之后,域名分片、資源合并、圖片精靈等之前針對HTTP的性能優(yōu)化措施就用不著了。因此也可以簡化代碼和部署。關于HTTP/2會帶來哪些變化,可以參考我們的這個白皮書。
NGINX很早就開始支持SPDY,而且今天使用SPDY的大多數(shù)站點都在運行NGIN
X。NGINX同樣率先支持了HTTP/2,2015年9月,NGINX開源和NGINX Plus開始支持 HTTP/2。
隨著時間推移,NGINX希望大多數(shù)站點啟用SSL并遷移到HTTP/2。這樣不僅可以讓網(wǎng)站更安全,而且隨著新的優(yōu)化技術不斷涌現(xiàn),也可以通過簡單的代碼實現(xiàn)更高的性能。
建議七:升級軟件
提升應用性能的一個簡單的方法,就是根據(jù)可靠性及性能選擇軟件。此外,高質(zhì)量組件的開發(fā)者更可能不斷提升性能和修復問題,因此使用最新的穩(wěn)定版本是劃算。新發(fā)布的版本會得到開發(fā)者和用戶更多的關注,同時也會利用新的編譯器優(yōu)化技術,包括針對新硬件的調(diào)優(yōu)。相對舊版本,新發(fā)布的穩(wěn)定版本明顯性能更高。堅持升級,也可以保證在調(diào)優(yōu)、問題修復和安全警報方面與時俱進。不升級軟件也會妨礙利用新能力。比如,HTTP/2目前要求OpenSSL 1.0.1。從2016年下半年開始,HTTP/2會要求OpenSSL 1.0.2,該版本發(fā)布于2015年1月。NGINX用戶可以從NGINX開源軟件的最新版本或NGINX Plus開始,它們支持套接字共享、線程池(參見下文),而且都會持續(xù)優(yōu)化性能。因此,檢查一下自己的軟件,盡量把它們升級到最新的版本。
建議八:調(diào)優(yōu)Linux
Linux是今天大多數(shù)Web服務器的底層操作系統(tǒng),作為一切基礎設施的基礎,Linux對提升性能至關重要。默認情況下,很多Linux系統(tǒng)都比較保守,僅以桌面辦公為需求,以占用少量資源為調(diào)優(yōu)目標。對于Web應用而言,為達到性能最佳,肯定需要重新調(diào)優(yōu)。Linux優(yōu)化因Web服務器而異。以NGINX為例,可以從以下幾方面考慮。
存量隊列。如果發(fā)現(xiàn)有一些連接得不到處理,可以增大net.core.somaxconn,即等待NGINX處理的最大連接數(shù)。如果這個連接數(shù)限制過小,應該可以看到錯誤消息,可以逐步提高這個值,直到錯誤消息不再出現(xiàn)。
建議九:調(diào)優(yōu)Web服務器
無論使用什么Web服務器,都需要針對應用對其調(diào)優(yōu)。以下建議適用于任何Web服務器,但會給出只有NGINX的設置說明。
提示 修改任何操作系統(tǒng)及周邊設備的設置時,每次只修改一項,然后測試性能。如果該項修改導致了問題,或者并未提升性能,再改回去。
建議十:監(jiān)控實時動態(tài)以發(fā)現(xiàn)問題和瓶頸
保存應用高性能的關鍵是實時監(jiān)控應用性能。必須實時監(jiān)控特定設備及相應Web基礎設施中應用的動態(tài)。
監(jiān)控站點活動多數(shù)情況下是被動的,它只告訴你發(fā)生了什么,至于如何發(fā)現(xiàn)和解決問題,則是你自己的事情。
監(jiān)控可以捕獲以下幾種問題:1、服務器停機2、服務器不穩(wěn),漏處理連接3、服務器出現(xiàn)大面積緩存失效4、服務器發(fā)送的內(nèi)容不對
New Relic或Dynatrace等全局性的性能監(jiān)控工具,可以幫我們監(jiān)控遠程加載頁面的時間,而NGINX則可以幫你監(jiān)控應用交付這一端。應用的性能數(shù)據(jù)可以告訴你優(yōu)化手段什么時候真正給用戶帶去了不同的體驗,以及什么時候需要擴容以滿足越來越多的流量。
為了幫助用戶盡快發(fā)現(xiàn)問題,NGINX Plus增加了應用程序體檢功能,會報告經(jīng)常重復出現(xiàn)的問題。NGINX Plus還具備session draining特性,會在已有任務完成前阻止新連接,以及慢啟動容量,從而讓恢復的服務器在負載均衡集群中達到應有的速度。使用得當?shù)那闆r下,健康體檢會在問題顯著影響用戶體驗之前幫你定位問題,而session draining和慢啟動則讓你替換服務器時不影響感知的性能和在線時間。這張圖展示了NGINX Plus內(nèi)置的實時活動監(jiān)控的控制板,涵蓋了服務器、TCP連接和緩存。
結論:10倍性能提升
性能提升因Web應用不同會有巨大差異。實際的提升取決于預算、時間,以及現(xiàn)有實現(xiàn)的與理想性能的差距。那么怎么讓你的應用獲得10倍的性能提升呢?為了幫大家理解每項優(yōu)化建議的潛能,下面再針對之前的建議給出一些實施方針,希望大家各取所需。
關于如何提升Nginx性能問題的解答就分享到這里了,希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助,如果你還有很多疑惑沒有解開,可以關注億速云行業(yè)資訊頻道了解更多相關知識。
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