Nginx性能优化

性能优化概述

在做性能优化前, 我们需要对如下进⾏考虑
1.当前系统结构瓶颈
观察指标
压⼒测试 ab(httpd-tools) webbanch
2.了解业务模式
接⼝业务类型
系统层次化结构
3.性能与安全
性能好安全弱
安全好性能低

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压⼒测试⼯具

1.安装压⼒测试⼯具 ab

yum install httpd-tools -y

2.了解压测⼯具使⽤⽅式

ab -n 200 -c 2 http://127.0.0.1/ 

-n 总的请求次数
-c 并发请求数
-k 是否开启⻓连接

3. 配置 Nginx 静态⽹站与 tomcat 动态⽹站环境
给Nginx准备静态⽹站

mkdir -p /soft/code
echo "
 Ab Load 
" > /soft/code/bgx.html

给Tomcat准备静态⽹站⽂件

yum -y install tomcat
mkdir -p /usr/share/tomcat/webapps/ROOT/
echo "
 Ab Load 
" > /usr/share/tomcat/webapps/ROOT/bgx.html

vi /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

            root /soft/code;
            try_files $uri $uri/ @java_page;
            index index.jsp index.html;
        }
        location @java_page{
     
            proxy_pass http://192.168.1.1:8080;
        }
    }

4.使⽤ ab ⼯具进⾏压⼒测试

##进⾏压⼒测试
ab -n2000 -c2 http://192.168.1.1/bgx.html 
ab -n2000 -c2 http://192.168.1.1:8080/bgx.html 

Server Software:        nginx/1.18.0   
Server Hostname:        192.168.1.1
Server Port:            80

Document Path:          /bgx.html
Document Length:        19 bytes

Concurrency Level:      2
Time taken for tests:   0.104 seconds    ##总花费总时见

Complete requests:      2000             ##总请求数

Failed requests:        0                ##请求失败数
Write errors:           0
Total transferred:      500000 bytes
HTML transferred:       38000 bytes

Requests per second:    19140.59 [#/sec] (mean)                            ##每秒多少请求/s(总请求出/总共完成的时间) 
Time per request:       0.104 [ms] (mean)                                  ##客户端访问服务端, 单个请求所需花费的时间
Time per request:       0.052 [ms] (mean, across all concurrent requests)  ##服务端处理请求的时间
Transfer rate:          4673.00 [Kbytes/sec] received                      ##判断⽹络传输速率, 观察⽹络是否存在瓶颈

5.将 nginx 下的 bgx ⽂件移⾛, 再次压测会由 tomcat 进⾏处理

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影响性能指标

影响性能⽅便整体关注

1.⽹络
⽹络的流量
⽹络是否丢包
这些会影响http的请求与调⽤
2.系统
硬件有没有磁盘损坏,磁盘速率
系统负载、内存、系统稳定性
3.服务
连接优化、请求优化
根据业务形态做对应的服务设置
4.程序
接⼝性能
处理速度
程序执⾏效率
5.数据库
每个架构服务与服务之间都或多或少有⼀些关联, 我们需要将整个架构进⾏分层, 找到对应系统或服务的短板, 然后进⾏优化

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系统性能优化

⽂件句柄, Linux⼀切皆⽂件，⽂件句柄可以理解为就是⼀个索引
⽂件句柄会随着我们进程的调⽤频繁增加
系统默认对⽂件句柄有限制，不能让⼀个进程⽆限的调⽤
需要限制每个进程和每个服务使⽤多⼤的⽂件句柄
⽂件句柄是必须要调整的优化参数
设置⽅式
系统全局性修改
⽤户局部性修改

Error：too  many open files

vim /etc/security/limits.conf 
//针对root⽤户 
root soft nofile 65535
root hard nofile 65535 
//所有⽤户, 全局 
* soft nofile 25535 
* hard nofile 25535 
//对于Nginx进程 
worker_rlimit_nofile 45535; 
//root⽤户 
//soft提醒 
//hard限制 
//nofile⽂件数配置项 
//65535

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Nginx性能优化

CPU 亲和, 减少进程之间不断频繁迁移, 减少性能损耗
1.查看当前 CPU 物理状态

[root@nginx ~]# lscpu |grep "CPU(s)" 
CPU(s): 24 
On-line CPU(s) list: 0-23 
NUMA node0 CPU(s): 0,2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22 
NUMA node1 CPU(s): 1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23 
//2颗物理cpu,每颗cpu12核⼼, 总共24核⼼ 

2.将 Nginx worker 进程绑到不同的核⼼上

//启动多少worker进程, 官⽅建议和cpu核⼼⼀致, 第⼀种绑定组合⽅式 
#worker_processes 24; 
#worker_cpu_affinity 000000000001 000000000010 000000000100 000000001000 0000000100 
00 000000100000 000001000000 000010000000 000100000000 001000000000 010000000000 10 
000000000; 
//第⼆种⽅式 
#worker_processes 2; 
#worker_cpu_affinity 101010101010 010101010101; 
//最佳⽅式绑定⽅式 
worker_processes auto; 
worker_cpu_affinity auto；

3.查看 nginx worker 进程绑定⾄对应 cpu

ps -eo pid,args,psr|grep [n]ginx

4. Nginx 通⽤优化配置⽂件

[root@nginx ~]# cat nginx.conf 
user nginx; 
worker_processes auto; 
worker_cpu_affinity auto; 
error_log /var/log/nginx/error.log warn; 
pid /run/nginx.pid; 
#调整⾄1w以上,负荷较⾼建议2-3w以上 
worker_rlimit_nofile 35535;
events {
      
use epoll; 
#限制每个进程能处理多少个连接请求,10240x16 
worker_connections 10240; 
} 
http {
      
include /etc/nginx/mime.types; 
default_type application/octet-stream; 
#统⼀使⽤utf-8字符集 
charset utf-8; 
log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" ' 
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" ' 
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"'; 
access_log /var/log/nginx/access.log main; 
#Core module 
sendfile on; 
#静态资源服务器建议打开 
tcp_nopush on; 
#动态资源服务建议打开,需要打开keepalived 
tcp_nodelay on; 
keepalive_timeout 65; 
#Gzip module 
gzip on; 
gzip_disable "MSIE [1-6]\."; 
gzip_http_version 1.1; 
#Virtal Server 
include /etc/nginx/conf.d/*.conf; 
}

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Nginx常见问题

1.Nginx 多个相同 Server_name 优先级
2.location 匹配优先级
3.try_files使⽤
4.Ngnx的alias和root区别

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Server优先级

Nginx 多个相同 Server_name 优先级
1.环境准备

mkdir /soft/code{
     1..3} -p
for i in {
     1..3};do echo "
Code $i
" > /soft/code"$i"/index.html;done

2.修改配置文件

vi /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
    server {
     
        listen      80;
        server_name testserver1 192.168.1.1;
        location / {
     
            root /soft/code1;
            index index.html;
        }
        }
    server {
     
        listen      80;
        server_name testserver2 192.168.1.1;
        location / {
     
            root /soft/code2;
            index index.html;
        }
        }
    server {
     
        listen      80;
        server_name testserver3 192.168.1.1;
        location / {
     
            root /soft/code3;
            index index.html;
        }
    }

nginx -t                  ##检查语法
systemctl restart nginx   ##重启nginx服务

3.测试访问效果

[root@localhost ~]# curl 192.168.1.1
Code 1</h1>

当servername一样的时候，访问的优先级从上到下

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location优先级

⼀个 server 出现多个 location

= 正则匹配 ^~ ~ ~* 默认匹配

1.实例准备

vi /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
    server {
     
        listen      80;
        server_name 192.168.1.1;
        root /soft;
        index index.html;
        location = /code1/ {
     
            rewrite ^(.*)$ /code1/index.html break;
        }
        location ~ /code* {
     
            rewrite ^(.*)$ /code3/index.html break;
        }
        location ^~ /code {
     
            rewrite ^(.*)$ /code2/index.html break;
        }
    }

2.测试效果

[root@localhost ~]# curl http://192.168.1.1/code1
Code 2</h1>

注释掉^~, 重启Nginx

systemctl restart nginx

测试效果

[root@localhost ~]# curl http://192.168.1.1/code1
Code 3</h1>

注释掉精确匹配=, 重启Nginx

systemctl restart nginx

测试效果

[root@localhost ~]# curl http://192.168.1.1/code1
Code 2</h1>

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Break 和 last 的区别

Break：页面找不到，停止匹配
Last: 页面找不到，继续向下匹x配

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try_files的使⽤

nginx 的 try_files 按顺序检查⽂件是否存在
location /{
      
try_files $uri $uri/ /index.php; 
} 
http://192.168.1.1/zps
$uri      判断zps目录是否存在
$uri/     如果zps目录存在,那么就将zps目录下的index.html文件解析之后返回给客户端
/index.php   如果index.html不存在，那么就看zps目录下是否存在index.php页面
#1.检查⽤户请求的uri内容是否存在本地,存在则解析 
#2.将请求加/, 类似于重定向处理 
#3.最后交给index.php处理

1.演示环境准备

echo "Try-Page" > /usr/local/nginx/html/index.html
echo "Tomcat-Page" > /soft/app/apache-tomcat-9.0.7/webapps/ROOT/index.html 
sh /soft/app/apache-tomcat-9.0.7/bin/startup.sh
netstat -lntp|grep 8080

2.配置 Nginx 的 tryfiles

vi /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
server {
      
listen 80; 
server_name 192.168.1.1; 
root /soft/code; 
index index.html; 
location / {
      
try_files $uri @java_page; 
} 
location @java_page {
      
proxy_pass http://127.0.0.1:8080; 
} 
} 

nginx -s reload    ##重启Nginx 

3.测试 tryfiles

[root@Nginx ~]# curl http://192.168.1.1/index.html 
Try-Page 

4.将/soft/code/index.html⽂件移⾛

mv /soft/code/{
     index.html,index.html_bak}

5.发现由Tomcat吐回了请求

[root@Nginx ~]# curl http://192.168.1.1/index.html 
Tomcat-Page

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alias与root区别

root 路径配置

//Nginx的root配置 
[root@Nginx ~]# vi /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
server {
      
listen 80; 
index index.html; 
location /request_path/code/ {
      
root /local_path/code/;
} 
} 

//请求测试 
[root@Nginx conf.d]# curl http://192.168.1.1/request_path/code/index.html 
Root 
//实际请求本地⽂件路径为 
/local_path/code/'request_path/code'/index.html

alias 路径配置
[root@Nginx ~]# mkdir /local_path/code/request_path/code/ -p 
[root@Nginx ~]# echo "Alias" > /local_path/code/index.html 
//配置⽂件 
[root@Nginx ~]# vi /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
server {
      
listen 80; 
index index.html; 
location /request_path/code/ {
      
alias /local_path/code/; 
} 
} 

//测试访问 
[root@Nginx ~]# curl http://192.168.1.1/request_path/code/index.html 
Alias 
//实际访问本地路径 
/local_path/code/'index.html' 

Root和alias都是用来指定网页存放路径的，只不过root可以用相对路径，alias必须是绝对路径

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获取⽤户真实IP

Nginx 传递⽤户的真实IP地址

$remote_addr 只能获取到最近⼀台服务器访问IP
x_forwarded_for 头部信息容易被篡改

获取客户端真实的IP地址？

proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;

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常见HTTP状态码

200 正常请求
301 永久跳转
302 临时跳转
400 请求参数错误
401 账户密码错误(authorization required)
403 权限被拒绝(forbidden)
404 ⽂件没找到(Not Found)
413 ⽤户上传⽂件⼤⼩限制(Request Entity Too Large)
502 后端服务⽆响应(bad gateway)
504 后端服务执⾏超时

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⽹站相关术语

如果⼀栋⼤厦⾥所有⼯作⼈员通过1个IP公⽹接⼝上⽹, 总共100个设备, 当所有⼈同时请求⼀个⽹ 站, 并且刷新了5次, 那么请求pv、ip、uv
pv:页⾯浏览量 500
uv:唯⼀设备100
ip:唯⼀出⼝ 1

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⽹站访问原理

1.DNS流程
1.查询本地Hosts
2.请求本地localDNS
3.返回对应的IP
2.HTTP连接
1.建⽴TCP三次握⼿，发送请求内容, 请求头、请求的⾏、请求的主体
2.将请求传递给负载均衡, 负载均衡做对应的调度
3.如果请求的是静态页⾯, 那么调度⾄对应的静态集群组即可
4.如果请求的是动态页⾯, 将请求调度⾄动态集群组
1.如果仅仅是请求页⾯, 可能会经过Opcache
2.如果请求页⾯需要查询数据库, 或者是往数据库插⼊内容
3.检查对应的操作是查询还是写⼊, 如果是查询数据库
4.检查查询的内容是否有被缓存, 如有缓存则返回
5.检查查询语句, 将查询结果返回
6.内存缓存Redis缓存对应的查询结果
7.返回对应客户端请求的内容⾄于WEB节点
8.WEB节点收到请求后返回内容⾄负载均衡
9.负载均衡返回客户端内容, TCP四次断开
3.HTTP断开连接
1.按照分层结构
CDN层->负载层->WEB层->存储层->缓存层->数据库层
同时需要注意, 每⼀层都有对应的缓存机制

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Nginx优化⽅案

Nginx优化
1.gzip压缩
2.expires静态⽂件缓存
3.调整⽹络IO模型,调整Nginx worker进程的最⼤连接数
5.隐藏Nginx名称和版本号
6.配置防盗链，防⽌资源被盗⽤
7.禁⽌通过IP地址访问,禁⽌恶意域名解析,只允许域名访问
8.防DDOS、cc攻击, 限制单IP并发请求连接
9.配置错误页⾯，根据错误代码指定⽹页反馈⽤户
10.限制上传资源⽬录被程序访问,防⽌⽊马⼊侵系统
11.Nginx加密传输优化

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