性能优化

Nginx 性能优化概述

Nginx 的性能优化主要涉及压缩响应数据、优化连接和超时配置，以及使用缓存机制来减少服务器负载。通过合理的配置，可以显著提升网站的响应速度、降低服务器的资源消耗。

配置 Gzip 压缩

Gzip 压缩可以显著减少传输的数据量，提高页面加载速度，特别是对文本类型的文件（如 HTML、CSS、JavaScript）。在 Nginx 中，启用 Gzip 压缩可以节省带宽，降低客户端的下载时间。

启用 Gzip 压缩

http {
    gzip on;  # 启用Gzip压缩
    gzip_disable "msie6";  # 禁用对IE6的Gzip压缩（IE6不支持Gzip）

    gzip_vary on;  # 告诉客户端服务器是否启用了Gzip
    gzip_proxied any;  # 启用代理服务时压缩响应

    gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
    gzip_min_length 1000;  # 设置响应数据最小压缩长度（字节）
    gzip_buffers 16 8k;  # 设置Gzip使用的缓冲区数量和大小
    gzip_comp_level 5;  # 设置压缩级别（1-9，数字越大压缩率越高，但消耗更多CPU）
}

• gzip on：启用 Gzip 压缩功能。
• gzip_types：指定需要压缩的 MIME 类型，默认只压缩 text/html，可以加入 CSS、JavaScript 等其他类型。
• gzip_comp_level：设置压缩的质量和性能平衡，值越大压缩率越高，但会占用更多 CPU 资源，一般设置为 5 即可。

优化连接数量和超时设置

Nginx 的连接管理决定了它处理并发请求的能力。通过合理设置连接数量、超时时间，可以提升 Nginx 的性能，减少资源浪费。

优化工作进程数（Worker Processes）

Nginx 的 worker_processes 代表了工作进程的数量，通常建议设置为与 CPU 核心数相等，以充分利用多核 CPU 的性能。

worker_processes auto;  # 根据CPU核心数自动配置进程数

优化工作连接数（Worker Connections）

worker_connections 表示每个工作进程可以处理的最大并发连接数。为了提升吞吐量，可以适当增加该值。

events {
    worker_connections 10240;  # 每个工作进程最大处理的连接数
    use epoll;  # 在Linux下使用epoll模型以提高性能
}

• worker_connections：这个值乘以 worker_processes 就是 Nginx 的最大并发连接数。
• epoll：Linux 特有的高效事件处理模型，适用于高并发场景。

优化超时设置

通过设置合理的超时，可以避免长时间占用连接资源，同时提升服务器的响应效率。

http {
    send_timeout 30s;  # 响应超时时间
    client_body_timeout 10s;  # 接收客户端请求体的超时时间
    client_header_timeout 10s;  # 接收客户端请求头的超时时间
    keepalive_timeout 65s;  # 长连接保持时间
}

• send_timeout：如果在指定时间内客户端没有收到响应数据，则关闭连接。
• client_body_timeout：客户端在发送请求体时超过指定时间没有发送数据，则关闭连接。
• keepalive_timeout：保持与客户端的长连接时间，通常设置为 60 秒以上以减少重建连接的开销。

使用 FastCGI 缓存

FastCGI 缓存是一种非常高效的缓存机制，能够将动态页面（例如 PHP）的结果缓存到硬盘或内存中，从而减少后端处理请求的频率，提升性能。

配置 FastCGI 缓存路径

首先定义缓存的存储路径和相关参数。

http {
    fastcgi_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=php_cache:100m inactive=60m max_size=500m;
    # 缓存路径 /var/cache/nginx，分两级目录存储缓存文件
    # keys_zone=php_cache:100m：100MB 的共享内存存储缓存键
    # inactive=60m：60分钟内未使用的缓存会被删除
    # max_size=500m：最大缓存空间为500MB
}

启用 FastCGI 缓存

在 server 或 location 块中启用 FastCGI 缓存：

server {
    location ~ \.php$ {
        fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
        fastcgi_index index.php;

        fastcgi_cache php_cache;  # 启用FastCGI缓存
        fastcgi_cache_valid 200 302 1h;  # 对200和302状态码的响应缓存1小时
        fastcgi_cache_valid 404 1m;  # 对404状态码的响应缓存1分钟
        fastcgi_cache_bypass $cookie_nocache $arg_nocache;  # 当客户端发送特定Cookie或参数时跳过缓存
        fastcgi_no_cache $cookie_nocache $arg_nocache;  # 不缓存特定请求
    }
}

• fastcgi_cache：指定缓存区域。
• fastcgi_cache_valid：设置缓存有效期，根据 HTTP 状态码指定不同的缓存时间。
• fastcgi_cache_bypass 和 fastcgi_no_cache：定义绕过或不缓存特定请求的条件（如带有指定的 cookie 或 URL 参数）。

清理 FastCGI 缓存

FastCGI 缓存会自动根据配置（如 inactive 或 max_size）进行清理。如果需要手动清除缓存，可以通过命令行删除缓存目录中的文件：

sudo rm -rf /var/cache/nginx/*  # 删除所有FastCGI缓存

其他性能优化技巧

启用 HTTP/2

HTTP/2 提供了更好的性能，通过多路复用、头部压缩等技术减少了请求的开销。可以通过以下方式在 Nginx 中启用 HTTP/2：

server {
    listen 443 ssl http2;  # 在HTTPS下启用HTTP/2
    server_name example.com;
    
    ssl_certificate /path/to/certificate.crt;
    ssl_certificate_key /path/to/private.key;
}

• http2：在 HTTPS 配置中添加此参数即可启用 HTTP/2。

启用缓存控制头

通过向客户端发送缓存控制头部，可以减少重复请求，提升客户端缓存的命中率：

location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js)$ {
    expires 30d;  # 缓存30天
    add_header Cache-Control "public";
}

• expires：设置浏览器缓存的过期时间。
• Cache-Control：指定缓存策略。

减少静态文件的 ETag

通过移除静态文件的 ETag 头部，避免不必要的 If-None-Match 请求：

etag off;  # 关闭ETag

调优操作系统的网络设置

为了优化 Nginx 的性能，可以适当调整操作系统的网络配置：

# 增加可处理的最大文件描述符数量
ulimit -n 65535

# 调整TCP连接相关的设置
sysctl -w net.core.somaxconn=65535
sysctl -w net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=65535
sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_reuse=1

这些系统级别的设置有助于 Nginx 更好地处理高并发请求。

总结

• Gzip 压缩：通过压缩传输的数据，显著减少传输时间。
• 连接数量和超时设置：优化 worker_processes、worker_connections 和超时时间以提升吞吐量。
• FastCGI 缓存：通过缓存动态内容减少后端服务器负载，提升响应速度。
• 其他优化技巧：启用 HTTP/2、使用缓存控制头、调优系统网络设置等，进一步提升 Nginx 的性能。

通过这些优化策略，可以显著提升 Nginx 的处理能力和响应速度，确保其在高并发情况下稳定运行。