Nginx调优-超详细

一、性能优化考虑点

当我需要进行性能优化时，说明我们服务器无法满足日益增长的业务。性能优化是一个比较大的课题，需要从以下几个方面进行探讨。

• 当前系统结构瓶颈
• 了解业务模式 原理、性能和安全

二、当前系统结构瓶颈

首先需要了解的是当前系统瓶颈，用的是什么，跑的什么业务。里面的服务是什么样子，每个服务最大支持多少并发。比如针对Nginx而言，我们处理静态资源最高的并发是多大。

• 可以通过查看当前cpu负荷，内存使用率，进程使用率来做简单判断。还可以通过操作系统的一些工具来判断当前系统性能瓶颈，如分析对应日志，查看请求数量。
• 也可以通过nginx vts模块来查看对应的连接数，总握手次数，总请求数。以对上线进行压力测试，来了解当前的系统的性能，并发数，做好性能评估。

三、了解业务模式

虽然我们是在做性能优化，但还是要熟悉业务，最终目的都是为了业务服务的。我们要了解每一个接口业务类型是什么样的业务，

• 比如电商抢购模式，这种情况配是流量会很小，但是到了抢购时间，流量一下子就会猛涨。也要了解系统层级结构，每一层中间层做的是代理还是动静分离，还是后台进行直接服务。需要我们对业务接入层和系统层次要有一个梳理。

四、master-worker机制

master-worker工作原理

• 一个 master (进程) 管理多个 worker (进程)

master-worker机制

• 争抢机制示意图
  

• 一个master Process管理多个worker process，也就是说Nginx采用的是多进程结构，而不是多线程结构

• 当client发出请求(任务)时，master Process会通知管理的worker process

• worker process开始争抢任务，争抢到的worker process会开启连接，完成任务

• 每个worker都是一个独立的进程，每个进程里只有一个主线程

• Nginx采用了IO多路复用机制(需要在Linux环境)，使用IO多路复用机制，是Nginx在使用为数不多的worker process就可以实现高并发的关键

• master-worker机制示意图
  

master-worker模式

• Nginx 在启动后会有一个 master 进程和多个相互独立的 worker 进程
• Master 进程接收来自外界的信号，向各worker进程发送信号，每个进程都有可能来处理这个连接
• Master进程能监控Worker进程的运行状态，当 worker 进程退出后(异常情况下)，会自动启动新的worker进程

accept_mutex解决“惊群现象”

• 所有子进程都继承了父进程sockfd,当连接进来时，所有子进程都将收到通知并 “争着” 与它建立连接，这就叫 “惊群现象”
• 大量的进程被激活又挂起，只有一个进程可以accept()到这个连接，会消耗系统资源
• Nginx提供了一个accept_mutex ，这是一个加在accept上的一把共享锁。即每个 worker 进程在执行 accept 之前都需要先获取锁，获取不到就放弃执行 accept() 有了这把锁之后，同一时刻，就只会有一个进程去 accpet()，就不会有惊群问题了
• 当一个worker进程在 accept() 这个连接之后，就开始读取请求，解析请求，处理请求，产生数据后，再返回给客户端，最后才断开连接，完成一个完整的请求
• 一个请求，完全由 worker 进程来处理，而且只能在一个 worker 进程中处理

用多进程结构而不用多线程结构的好处

• 节省锁带来的开销，每个 worker 进程都是独立的进程，不共享资源，不需要加锁。在编程以及问题查找上，也会方便很多
• 独立进程，减少风险。采用独立的进程，可以让互相之间不会影响，一个进程退出后，其它进程还在工作，服务不会中断，master 进程则很快重新启动新的 worker 进程

实现高并发的秘密-IO多路复用

• 对于 Nginx 来讲，一个进程只有一个主线程，那么它是怎么实现高并发的呢？
• 采用了 IO 多路复用的原理，通过异步非阻塞的事件处理机制，epoll模型，实现了轻量级和高并发
• nginx 是如何具体实现的呢？
  举例来说：每进来一个request，会有一个 worker 进程去处理。但不是全程的处理，处理到什么程度呢？
  处理到可能发生阻塞的地方，比如向上游 (后端) 服务器转发 request，并等待请求返回
  那么，这个处理的 worker 不会这么傻等着，他会在发送完请求后，注册一个事件：“如果 upstream 返回了，告诉我一声，我再接着干”。于是他就休息去了
  此时，如果再有 request 进来，他就可以很快再按这种方式处理
  而一旦上游服务器返回了，就会触发这个事件，worker 才会来接手，这个 request 才会接着往下走
  由于 web server 的工作性质决定了每个 request 的大部份生命都是在网络传输中，实际上花费在 server 机器上的时间片不多，这就是几个进程就能解决高并发的秘密所在

Nginx的master-worker工作机制的优势

• 支持 nginx -s reload 热部署，这个特征在前面我们使用过
• 对于每个 worker 进程来说，独立的进程，不需要加锁，所以省掉了锁带来的开销，同时在编程以及问题查找时，也会方便很多
• 每个 worker 都是一个独立的进程，但每个进程里只有一个主线程，通过异步非阻塞的方式 / IO 多路复用来处理请求，即使是高并发请求也能应对
• 采用独立的进程，互相之间不会影响，一个worker进程退出后，其它 worker 进程还在工作，服务不会中断，master进程则很快启动新的worker进程
• 一个 worker 分配一个CPU，那么worker的线程可以把一个cpu的性能发挥到极致

五、系统与Nginx性能优化

大家对相关的系统瓶颈及现状有了一定的了解之后，就可以根据邮箱性能方面做一个全体的优化。

• 网络（网络流量、是否有丢包、网络的稳定性都会邮箱用户请求）
• 系统（系统负载、饱和、内存使用率、系统的稳定性、硬盘磁盘是否损坏）
• 服务（连接优化、内核性能优化、http服务请求优化都可以在nginx中根据业务来进行设置）
• 程序（接口性能、处理请求速度、每个程序的执行效率）
• 数据库、底层服务

文件句柄

linux/unix，一切皆文件，每一次用户发起请求就会生成一个文件句柄，文件句柄可以理解为就是一个索引，所有文件句柄就会随着请求量的增多，而进程调用的频率增加，文件句柄的产生就会越多，系统对文件句柄默认的限制是1024个，对于nginx来说非常小了，需要改大一点

ulimit -n #可以查看系统设置的最大文件句柄

1. 设置方式
   系统全局性修改
   用户局部性修改
   进程局部性修改
2. 系统全局性修改和用户局部性修改

vim /etc/security/limits.conf

soft：软控制，到达设定值后，操作系统不会采取措施，只是发提醒
hard：硬控制，到达设定值后，操作系统会采取机制对当前进行进行限制，这个时候请求就会受到影响
root：这里代表root用户（系统全局性修改）
*：代表全局，即所有用户都受此限制（用户局部性修改）
nofile：指限制的是文件数的配置项。后面的数字即设定的值，一般设置10000左右

尤其在企业新装的系统，这个地方应该根据实际情况进行设置，可以设置全局的，也可以设置用户级别的。

su #刷新以下环境
ulimit -n #再次查看系统最大文件句柄

这里就改为了，我们对root用户设置的最大文件句柄65535

3. 进程局部性修改

vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

每个进程的最大文件打开数，所以最好与ulimit -n的值保持一致。

重启一下服务

cpu的亲和配置

cpu的亲和能偶使nginx对于不同的work工作进程绑定到不同的cpu上面去。就能够减少在work间不断切换cpu，把进程通常不会在处理器之间频繁迁移，进程迁移的频率小，来减少性能损耗。
每个 worker 的线程可以把一个 cpu 的性能发挥到极致。所以 worker 数和服务器的 cpu 数相等是最为适宜的。设少了会浪费 cpu，设多了会造成 cpu 频繁切换上下文带来的损耗

1. 具体设置
   Nginx允许工作进程个数一般设置CPU的核心或者核心数*2.如果不了解cpu核数，可以使用top后按1看出来，也可以查看/proc/cpuinfo文件

cat /proc/cpuinfo | grep ^processor | wc -l #查看cpu核数

lscpu | grep "CPU(s)" #另一种查看cpu核数的方式

这里我是4核
随后进入nginx配置文件进行修改。需要知道的就是nginx 1.9版本之后，就帮我们自动绑定了cpu；
所以我们只需要打开cpu亲和就行

vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf 

user nginx;
worker_processes  4;
worker_cpu_affinity auto;
#或者 worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000;
worker_rlimit_nofile 65535;

• worker_rlimit_nofile更改worker进程的最大打开文件数限制。如果没设置的话，这个值为操作系统的限制。设置后你的操作系统和Nginx可以处理比ulimit -a”更多的文件，使用把这个值设高，这样nginx就不会有 “too many open files”问题了。

重启一下nginx，查看一下nginx worker进程绑定对应的cpu

ps -eo pid,args,psr | grep -v grep | grep nginx

这样就能看到nginx的子进程都绑定到了哪些cpu核上

设置worker数量，Nginx 默认没有开启利用多核cpu，可以通过增加worker_cpu_affinity配置参数来充分利用多核cpu的性能

#2 核 cpu，开启 2 个进程
worker_processes 2;
worker_cpu_affinity 01 10;

#2 核 cpu，开启 4 个进程，
worker_processes 4;
worker_cpu_affinity 01 10 01 10;

#4 核 cpu，开启 2 个进程，0101 表示开启第一个和第三个内核，1010 表示开启第二个和第四个内核；
worker_processes 2;
worker_cpu_affinity 0101 1010;

#4 个 cpu，开启 4 个进程
worker_processes 4;
worker_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000;

#8 核 cpu，开启 8 个进程
worker_processes 8;
worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 00001000 00010000 00100000 01000000 10000000;

• worker_cpu_affinity 理解
  
  

事件处理模型优化

nginx的连接处理机制在于不同的操作系统会采用不同的I/O模型，Linux下，nginx使用epoll的I/O多路复用模型，在freebsd（类unix操作系统）使用kqueue的I/O多路复用模型，在Solaris（unix系统的一个重要分支操作系统）使用/dev/pool方式的I/O多路复用模型，在windows使用的icop等等。要根据系统类型不同选择不同的事物处理模型，我们使用的是centos，因此讲nginx的事件处理模型调整为epoll。

进入配置文件再进行修改

events {
    worker_connections  10240;
    multi_accept on;  
    use epoll;
}

• multi_accept 告诉nginx收到一个新连接通知后接受尽可能多的连接，默认是on，设置为on后，多个worker按串行方式来处理连接，也就是一个连接只有一个worker被唤醒，其他的处于休眠状态，设置为off后，多个worker按并行方式来处理连接，也就是一个连接会唤醒所有的worker，直到连接分配完毕，没有取得连接的继续休眠。当你的服务器连接数不多时，开启这个参数会让负载有一定的降低，但是当服务器的吞吐量很大时，为了效率，可以关闭这个参数。

设置work_connections连接数

work_connections表示每个worker（子进程）可以创建多少个连接，
默认：work_connections:1024
最大：work_connections:65535
同时要根据系统的最大打开文件数来调整

系统的最大打开文件数>= worker_connections*worker_process
根据系统的最大打开文件数来调整，worker_connections 进程连接数量要小于等于系统的最大打开文件数
worker_connections 进程连接数量真实数量= worker_connections * worker_process

查看系统的最大打开文件数：

ulimit -a | grep "open files"

这里我自己改为10240（这个参数与服务器性能相关）

worker_connections  10240;

• 根据最大连接数计算最大并发数
  如果是支持 http1.1 的浏览器每次访问要占两个连接，所以普通的静态访问最大并发数是：worker_connections * worker_processes /2
  而如果是HTTP作为反向代理来说，最大并发数量应该是 worker_connections * worker_processes/4
  因为作为反向代理服务器，每个并发会建立与客户端的连接和与后端服务的连接，会各占用两个连接

看一个示意图

keepalive timeout会话保持时间

• 这里先解释一下什么是keepalive，keepalive就是建立一下长连接，这个timeout就是，当浏览器建立一个连接之后，这个连接最长能存在多少事件不给他关闭，这个65也不是说建立65s连接后就直接关闭，而是一个活跃事件，就是第一次请求和下一次请求都会刷新这个65s，再65s内没有再请求数据才会真的关闭这个连接，所以这个事件也不应该太长，60左右也差不多了。

keepalive_timeout 65;
keepalive 其他的一些配置
keepalive：像上游服务器的保留连接数
keepalive_disable：是指把某些浏览器禁用掉
keepalive_requests：这个表示当我们建立一个可复用长连接，在当前这一个连接里可以并发接收多少个请求，默认1000个
send_timeout：在向客户端发送数据时，建立好连接后，超过两次活动时间（服务器很长时间没有返回数据）那么就会将这个连接关掉
keepalive_time：一个tcp连接的总时长，超过这个时间要再请求连接一下

GZIP压缩性能优化

gzip  on;   #表示开启压缩功能
gzip_min_length 1k;  #表示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，默认值为0，表示不管页面多大都进行压缩，设置建议设大于1k。如果小于1k可能会越压越大。
gzip_buffers 4 32k; #压缩缓存区大小
gzip_http_version 1.1; #压缩版本
gzip_comp_level 6; #压缩比率，一般选择4-6，为了性能gzip_typs text/css text/xml application/javascript; #指>定压缩的类型 gzip_vary on; #vary header支持;
gzip_types text/plain text/css text/javascript application/json application/javascript application/x-javascript text/css application/xml;
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。

• 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；

连接超时时间

其目的是保护服务器资源，cpu，内存没控制连接数，因为建立连接也是需要消耗资源的。

keepalive_timeout 60; #客户端连接保持会话超时时间，超过这个时间，服务器断开这个链接。
tcp_nodelay on; #也是防止网络阻塞，不过要包涵在keepalived参数才有效。
client_header_buffer_size 4k; #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。
open_file_cache max=102400 inactive=20s; #这个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_valid 30s; #这个是指多长时间检查一次缓存的有效信息。
open_file_cache_min_uses 1; #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。
client_header_timeout 15; #设置请求头的超时时间。我们也可以把这个设置低些，如果超过这个时间没有发送任何数据，nginx将返回request time out的错误。
client_body_timeout 15; #设置请求体的超时时间。我们也可以把这个设置低些，超过这个时间没有发送任何数据，和上面一样的错误提示。
reset_timedout_connection on; #告诉nginx关闭不响应的客户端连接。这将会释放那个客户端所占有的内存空间。
send_timeout 15; #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 off; #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 10m; #上传文件大小限制。

proxy超时设置

proxy_connect_timeout 90; #后端服务器连接的超时时间，发起握手等候响应超时时间
proxy_send_timeout 90;  #后端服务器数据回传时间，就是在规定时间内后端服务器必须传完所有的数据
proxy_read_timeout 90;  #连接成功后，等候后端服务器响应时间，其实已经进入后端的排队之中等候处理（也可以说是后端服务器处理请求的时间，页面等待服务器响应时间）
proxy_buffers 4 32k;  #4是数量 32k是大小 该指令设置缓存区的大小和数量，从被代理的后端服务器取得的第一部分响应内容，会放置到这里，默认情况下，一个缓存区的大小等于内存页面大小，可能是4k也可能是8k取决于平台
proxy_busy_buffers_size 64k; #nginx在收到服务器数据后，会分配一部分缓冲区来用于向客户端发送数据，这个缓存区大小由proxy_busy_buffers_size决定的。大小通常是proxy_buffers单位大小的两倍，官网默认是8k/16k。

• buffer工作原理

1. 所有的proxy buffer参数都是作用到每一个请求的。每一个请求会按照参数的配置获得自己的buffer。proxy buffer不是global(全局配置)，而是per request(在请求前执行的操作(如时间戳、签名))的

2. proxy_buffering是为了开启response buffering of the proxied server（反向代理服务器响应数据的缓存），开启后proxy_buffers和proxy_busy_buffers_size参数才会起作用

3. 无论proxy_buffer是否开启，proxy_buffer_size都是工作的，proxy_buffer_size所设置的buffer_size的作用是用来存储upstream端response的header。

4. 在proxy_buffering 开启的情况下，Nginx将会尽可能的读取所有的upstream端传输的数据到buffer，直到proxy_buffers设置的所有buffer们被写满或者数据被读取完(EOF)。此时nginx开始向客户端传输数据，会同时传输这一整串buffer们。同时如果response的内容很大的话，Nginx会接收并把他们写入到temp_file里去。大小由proxy_max_temp_file_size控制。如果busy的buffer传输完了会从temp_file里面接着读数据，直到传输完毕。

5. 一旦proxy_buffers设置的buffer被写入，直到buffer里面的数据被完整的传输完（传输到客户端），这个buffer将会一直处在busy状态，我们不能对这个buffer进行任何别的操作。所有处在busy状态的buffer size加起来不能超过proxy_busy_buffers_size，所以proxy_busy_buffers_size是用来控制同时传输到客户端的buffer数量的。

proxy_set_header

proxy_set_header用来设定被代理服务器接收到的header信息

语法：proxy_set_header field value;
field ：为要更改的项目，也可以理解为变量的名字，比如host
value ：为变量的值
如果不设置proxy_set_header，则默认host的值为proxy_pass后面跟的那个域名或者IP（一般写IP）
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
和
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
用来设置被代理端接收到的远程客户端IP，如果不设置，则header信息中并不会透传远程真实客户端的IP地址。

server {
        ...
        location /http/ {
                proxy_pass http://http_backend;
                proxy_http_version 1.1;                 # 对于http协议应该指定为1.1
                proxy_set_header Connection "";         # 清除"connection"头字段 , Connection: keep-alive
                proxy_set_header Host $http_host;		# 代理服务器匹配请求web01服务器的时候,默认加上Host头信息(域名)	
				proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;		# 追加客户端ip地址以及全链路ip地址到web服务器记录日志	
				proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502 http_503 http_504; # 当Nginx虚拟服务池其中任意一台服务器返回错误码500,502,503,504等错误时，可以分配到下一台服务器程序继续处理,提高平台访问的成功率
				proxy_connect_timeout 60s;				# nginx代理与后端服务器连接超时时间(代理连接超时)
				proxy_read_timeout 60s;					# nginx代理等待后端服务器的响应时间(代理响应超时)
				proxy_send_timeout 60s;					# 后端服务器数据回传给nginx代理超时时间(回传数据给代理超时)
				
				proxy_buffering on;						# nginx会把后端返回的内容先放到缓冲区中,然后再返回给客户端,边收边传,不是全部接收再传给客户端
				proxy_buffers_size 4k;					# 设置nginx代理保存用户头信息的缓存区大小
				proxy_buffers 8 8k;						# 设置nginx代理缓冲区大小(8*8 = 64k)
        ...
        }
}

• $proxy_host 自然是 proxy_pass后面跟着的host
  比如一个请求 https://zhidao.baidu.com/question/22908463.html
  Request.ServerVariables(“HTTP_HOST”) 可以获得HTTP_HOST请求标题：zhidao.baidu.com

• $http_host始终等于HTTP_HOST请求标题

• $host等于$http_host，小写并且没有端口号（如果存在），除非HTTP_HOST不存在或是空值。在这种情况下，$host等于server_name

• $proxy_add_x_forwarded_for 从客户访问到到最后的后台服务所经理的所有节点的ip汇总221.221.1.100，10.30.30.109,…
  nginx的自带变量 $remote_addr 代表客户端的IP

• $remote_addr代表客户端的IP，但它的值不是由客户端提供的，而是服务端根据客户端的ip指定的，当你的浏览器访问某个网站时，假设中间没有任何代理，那么网站的web服务器（Nginx，Apache等）就会把remote_addr设为你的机器IP，如果你用了某个代理，那么你的浏览器会先访问这个代理，然后再由这个代理转发到网站，这样web服务器就会把remote_addr设为这台代理机器的IP。

• $remote_addr 只能获取到与服务器本身直连的上层请求ip，所以设置$remote_addr一般都是设置第一个代理上面;但是问题是，有时候是通过cdn访问过来的，那么后面web服务器获取到的，永远都是cdn的ip 而非真是用户ip,那么这个时候就要用到X-Forwarded-For 了，这个变量的意思，其实就像是链路反追踪，从客户的真实ip为起点，穿过多层级的proxy ，最终到达web 服务器，都会记录下来，所以在获取用户真实ip的时候，一般就可以设置成，proxy_set_header X-Forwarded-For

• $proxy_add_x_forwarded_for; 这样就能获取所有的代理ip 客户ip $proxy_add_x_forwarded_for变量包含客户端请求头中的X-Forwarded-For与$remote_addr两部分，他们之间用逗号分开。

高效传输模式

sendfile on； #开启高效文件传输模式。
tcp_nopush on；#需要在sendfile开启模式才有效，防止网络阻塞，级级的减少网络报文段的数量。将响应头和正文的开始部分一起发送，而不是一个接一个的发送（也就是说数据包不会马上传出等到数据包最大时一次性传）
tcp_nodelay on; #只要有数据包产生，不管大小多少，就尽快传输

fastcgi调优

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 /usr/local/nginx1.22/nginx_tmp; #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/nginx1.22/fastcgi_cache levels=1:2 keys_zone=cache_fastcgi:128m inactive=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。

此外还有

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://hosthosthostrequest_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host (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。

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|jpeg|bmp|swf|flv)$
{
	expires 30d;  #过期时间为30天
	#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。

Expires:是缓存到期的时间

访问限流(rate limiting)

我们构建网站是为了让用户访问它们，我们希望用于合法访问。所以不得不采取一些措施限制滥用访问的用户。这种滥用指的是从同一IP每秒到服务器请求的连接数。因为这可能是在同一时间内，世界各地的多台机器上的爬虫机器人多次尝试爬取网站的内容。

限速方法

限速分为很多种限速方法：
1）下载速度限速
2）单位时间内请求数限制
3）基于客户端的并发连接限速

nginx限速模块

Nginx官方版本限制IP的连接和并发分别有两个模块：
limit_req_zone 用来限制单位时间内的请求数，即速率限制,采用的漏桶算法 “leaky bucket”。
limit_req_conn 用来限制同一时间连接数，即并发限制。

应用场景
下载限速：限制现在速度及并发连接数，应用在下载服务器中，保护带宽及服务器的IO资源。
请求限速：限制单位时间内用户访问请求，防止恶意攻击，保护服务器及资源安全。

限速原理

• 漏桶算法
  算法思想是：
  水（请求）从上方倒入水桶，从水桶下方流出（被处理）；
  来不及流出的水存在水桶中（缓冲），以固定速率流出；
  水桶满后水溢出（丢弃）。
  这个算法的核心是：缓存请求、匀速处理、多余的请求直接丢弃。
  相比漏桶算法，令牌桶算法不同之处在于它不但有一只“桶”，还有个队列，这个桶是用来存放令牌的，队列才是用来存放请求的。

限速实现

1）单位时间内请求数限制

可用于防止DDoS攻击，或防止上游服务器同时被太多请求淹没。
16000个IP地址的状态信息，大约需要1MB

#基于IP对下载速率做限制  限制每秒处理1次请求，对突发超过5个以后的请求放入缓存区
http {
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=baism:1m rate=1r/s;
    server {
        location /abc {
            limit_req zone=baism burst=5 nodelay;
        }
}

参数解释

• limit_req_zone $binary_remote_addr zone=baism:10m rate=1r/s;
  第一个参数：$binary_remote_addr ，表示通过remote_addr这个标识来做限制，“binary_”的目的是缩写内存占用量，是限制同一客户端ip地址。$binary_remote_addr为IPv4时占用4B，为IPv6时占用16B。
  第二个参数：zone=baism:10m，表示生成一个大小为10M，名字为baism的内存区域，用来存储访问的频次信息。
  第三个参数：rate=1r/s，表示允许相同标识的客户端的访问频次
  ，这里限制的是每秒1次，还可以有比如30r/m的，即每2秒才能处理一个请求。

• limit_req zone=baism burst=5 nodelay;
  第一个参数：zone=baism ，设置使用哪个配置区域来做限制，与上面limit_req_zone 里的name对应。
  第二个参数：burst=5，重点说明一下这个配置，burst爆发的意思，这个配置的意思是设置一个大小为5的缓冲区，当有大量请求（爆发）过来时，超过了访问频次限制的请求可以先放到这个缓冲区内等待，但是这个等待区里的位置只有5个,超过的请求会直接报503的错误然后返回
  。
  第三个参数：nodelay，如果设置，会在瞬时提供处理(burst+rate)个请求的能力
  ，请求超过(burst+rate)的时候就会直接返回503,永远不存在请求需要等待的情况(这里的rate的单位是：r/s)
  如果没有设置，则所有请求会依次等待排队。

burst详解及试验：
设定一个场景，一个nginx反向代理的后端服务单页请求数是30个，如果我们设置30r/s的话，那么这个burst设置就没有意义了，但是如果我们不想把rate设置成这么大，比如5r/s，也要完成这个一个页面30个请求的需求。这个时候burst就有作用了。（前后端一体化的服务，其静态资源单次刷新后，再访问时只会刷新动态请求）。
假设我们一个页面是30个请求，后面每秒都会刷新一个页面，但是新页面由于静态资源已经刷新，只有2-3个请求，因此我们把burst设置成200个（可以让用户连续强制刷新大约8次）。
当我们第一次访问时，由于rate是5个，只能处理5个，另外的25个会放到burst队列，虽然设置成nodelay会把这25个也处理了，但是队列中占用的25个位置，需要25/rate=5秒来清除，如果第二次请求是3个，那么我们实时处理了3个请求，并且rate剩余2个可以清空burst队列，这个时候，队列就是占用了23个位置。最后如果我们队列满了的话，那么就会出现503的请求。
验证效果：基本按上面的方式，连续每秒30个请求，即f5强制刷新，那么大约会再多少次后出现503的情况呢，答案大约是8次(200/25)。
burst=(每次请求数-请求限制数)*允许强制刷新的次数

例子演示：
首先我们配置了limit_req_zone，rate=10r/m，即每六秒才处理一次请求，如下：

1.首先测试不加burst和不加nodelay的情况：

查看当前的tcp连接数
netstat -n | awk ‘/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}’

结果如下：

使用ab测试工具，发起10个并发请求：
ab -n 10 -c 10 url

ab工具返回结果：

可以看到一共10个请求，9个请求都失败了。且0.002秒就完成了压测

接着查看当前的tcp连接数：

可以观察到此时服务端的TIME_WAIT 比上图多了10，这意味着是服务端主动要求断开了所有TCP连接

接着再查看 /var/log/nginx/access.log，印证了只有一个请求成功了，其它就是都直接返回了503，即服务器拒绝了请求。

2. 只加burst和不加nodelay和的情况：

查看当前的tcp连接数
netstat -n | awk ‘/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}’

结果如下：

使用ab测试工具，发起10个并发请求：
ab -n 10 -c 10 url

可以看到测试经过30s才结束
ab工具返回结果：

压测中一共10个请求，有4个请求失败了，直接返回503

查看当前的tcp连接数：

上图是ab测试第一秒时的截图，对比第一次截图,TIME_WAIT=19 24 表示有服务器端主动断开了5个TCP连接，即5个请求被瞬时拒绝

接着查看 /var/log/nginx/access.log日志

可以观察到在50分46秒，即压测第1秒时，成功处理了1个请求，另外有4个请求瞬间返回了503，剩下的5个请求每隔6s处理一次。
这是因为设置了burst＝5，在服务器接收到10个并发请求后，先处理1个请求，同时将5个请求放入burst缓冲队列中，等待处理。而超过（burst+1）数量的请求就被直接抛弃了，即直接抛弃了4个请求。

3.加burst和加nodelay的情况

查看当前的tcp连接数
netstat -n | awk ‘/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}’

结果如下：

使用ab测试工具，发起10个并发请求：
ab -n 10 -c 10 url
可以看到压测在0.001s内完成了，这也是添加nodelay参数的意义
ab工具返回结果：

压测中一共10个请求，有4个请求失败了，直接返回了503

接着查看当前的tcp连接数：所有的请求都在1s内完成了

接着查看 /var/log/nginx/access.log日志

可以发现在1s内，服务器端处理了6个请求（峰值速度：burst＋原来的处理速度）。对于剩下的4个请求，直接返回503，在下一秒如果继续向服务端发送10个请求，服务端会直接拒绝这10个请求并返回503。因为设定了没6s处理1个请求，所以直到30 s 之后，才可以再处理一个请求，即如果此时向服务端发送10个请求，会返回9个503，一个200

查看/var/log/nginx/error.log日志，发现有4个请求被直接拒绝了，没有延时请求。

总结

• limit_req zone=req_zone;
  严格依照在limti_req_zone中配置的rate来处理请求
  超过rate处理能力范围的，直接drop
  表现为对收到的请求无延时

• limit_req zone=req_zone burst=5;
  依照在limti_req_zone中配置的rate来处理请求
  同时设置了一个大小为5的缓冲队列，在缓冲队列中的请求会等待慢慢处理
  超过了burst缓冲队列长度和rate处理能力的请求被直接丢弃
  表现为对收到的请求有延时

• limit_req zone=req_zone burst=5 nodelay;
  依照在limti_req_zone中配置的rate来处理请求
  同时设置了一个大小为5的缓冲队列，当请求到来时，会爆发出一个峰值处理能力，对于峰值处理数量之外的请求，直接丢弃
  在完成峰值请求之后，缓冲队列不能再放入请求。如果rate＝10r/m，且这段时间内没有请求再到来，则每6s缓冲队列就能回复一个缓冲请求的能力，直到回复到能缓冲5个请求位置。

2）限制并发连接数

limit_conn_zone 中1MB的内存空间可以存储32000个32B或16000个64B的变量计数状态。
变量计数状态在32位系统平台占用32B或64B，在64位系统平台占用64B
10M的话换算下来可以保留16万个IP地址信息

#基于IP做连接限制  限制同一IP并发为1
limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;
server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }
        location /abc {
           limit_conn addr 1;
        }
    }
}

3）限制下载速度

# 下载速度为100k
server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }
        location /abc {
           limit_rate 100k;
        }
    }
}

4）综合案例

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
    #基于IP做连接限制
    limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;
    #基于IP对下载速率做限制，限制每秒处理1次请求，
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s;
 
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }
        location /abc {
           # 对突发超过5个以后的请求放入缓存区
           limit_req zone=one burst=5 nodelay;
           # 限制并发连接数为4
           limit_conn addr 4;
           # 限制下载速度为100K
           limit_rate 100k;
        }
    }
}

#限制用户连接数来预防DOS攻击
limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=perip:10m;
limit_conn_zone $server_name zone=perserver:10m;
#限制同一客户端ip最大并发连接数
limit_conn perip 2;
#限制同一server最大并发连接数
limit_conn perserver 20;
#限制下载速度，根据自身服务器带宽配置
limit_rate 300k;

六、内核参数优化

vim /etc/sysctl.conf  #进入这个文件修改
sysctl -p   #让修改的内核信息生效


#################################################
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

• 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。

七、实战配置

内核参数配置

#如果想把timewait降下了就要把tcp_max_tw_buckets值减小，默认是180000
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000
 
#开启重用功能，允许将TIME-WAIT状态的sockets重新用于新的TCP连接
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
 
#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
net.ipv4.tcp_max_orphans = 262144
 
#当keepalive起用的时候，TCP发送keepalive消息的频度。缺省是2小时。我们可以调短时间跨度
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30

nginx全局配置

worker_processes  1;
pid  /var/run/nginx.pid;
 
events {
    worker_connections  2048;
        multi_accept on;
        use epoll;
}
 
http {
    include       /etc/nginx/mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
                                          
        log_format main '{"@timestamp":"$time_iso8601",'   
        '"host":"$server_addr",'
        '"clientip":"$remote_addr",'
        '"size":$body_bytes_sent,'
        '"responsetime":$request_time,'
        '"upstreamtime":"$upstream_response_time",'
        '"upstreamhost":"$upstream_addr",'
        '"http_host":"$host",'
        '"url":"$uri",'
        '"xff":"$http_x_forwarded_for",'
        '"referer":"$http_referer",'
        '"agent":"$http_user_agent",'
        '"status":"$status"}';
        
    sendfile on;
    tcp_nopush on;
    tcp_nodelay on;
        
    server_names_hash_bucket_size 128;
    server_names_hash_max_size 512;
    keepalive_timeout  65;
    client_header_timeout 15s;
    client_body_timeout 15s;
    send_timeout 60s;
        
        limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=perip:10m;
        limit_conn_zone $server_name zone=perserver:10m;
        limit_conn perip 2;
        limit_conn perserver 20;
        limit_rate 300k; 
proxy_cache_path /data/nginx-cache levels=1:2 keys_zone=nginx-cache:20m max_size=50g inactive=168h;
        
        client_body_buffer_size 512k;
        client_header_buffer_size 4k;
        client_max_body_size 512k;
        large_client_header_buffers 2 8k;
        proxy_connect_timeout 5s;
        proxy_send_timeout 120s;
        proxy_read_timeout 120s;
        proxy_buffer_size 16k;
        proxy_buffers 4 64k;
        proxy_busy_buffers_size 128k;
        proxy_temp_file_write_size 128k;
        proxy_next_upstream http_502 http_504 http_404 error timeout invalid_header;
        
        gzip on;
        gzip_min_length 1k;
        gzip_buffers 4 16k;
        gzip_http_version 1.1;
        gzip_comp_level 4;
        gzip_types text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
        gzip_vary on;
        gzip_disable "MSIE [1-6].";
 
    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}

负载均衡

upstream ygoapi{ 
  server ip:port fail_timeout=5 max_fails=3;
  server ip:port fail_timeout=5 max_fails=3;
  ip_hash;  #负载均衡策略
}

server配置

#隐藏版本信息
server_tokens off;
server {
    listen       80;
    server_name  www.ygoclub.com;
    charset utf-8;
	
	#重定向HTTP请求到HTTPS
	return 301 https://$server_name$request_uri;
}

HTTPS配置（ssl配置）

这里主要是配置ssl证书
在nginx服务的目录下创建cert文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-742243.html

server {
    listen 443;
    server_name 域名；
    ssl on;
    root /xxx/xxx/html; // 前台文件存放文件夹，一般使用 Nginx 初始化的文件夹，当然也可以自己修改
    index index.html;// 上面配置的文件夹里面的index.html
    ssl_certificate /路径/证书名称.pem;
    ssl_certificate_key /路径/证书名称.key;
    ssl_session_timeout 5m;
    # SSL协议配置
    ssl_protocols SSLv2 SSLv3 TLSv1.2; #表示使用TLS类型协议
    ssl_ciphers ALL:!ADH:!EXPORT56:RC4+RSA:+HIGH:+MEDIUM:+LOW:+SSLv2:+EXP; #表示使用加密套件的类型
    ssl_prefer_server_ciphers on;
        location / {
            proxy_redirect off;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
            proxy_pass http://127.0.0.1:8080;
        }
}			   
}
 
server {
    listen 80;
    server_name your-domain.com;// 你的域名
    rewrite ^(.*)$ https://$host:443$1 permanent;// 把http的域名请求转成https且转发到443端口
}

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