面试题整理2---Nginx 性能优化全方案

Nginx是一款高性能的Web服务器，广泛应用于互联网领域。然而在高并发、大流量的情况下，Nginx的性能可能会受到一定的影响。因此，对Nginx进行性能优化是非常必要的。

1. 调整工作进程数和线程数

Nginx采用异步非阻塞的方式处理请求，这种方式可以充分利用CPU资源，提高并发处理能力。但是，过多的工作进程和线程会导致系统资源浪费，降低性能。因此，需要根据实际情况调整Nginx的工作进程数和线程数。

1.1 调整工作进程数

在描述调整工作进程数时，可以提到如何根据 CPU 核心数来调整。通常情况下,worker_processes 的设置推荐为 CPU 核心数，或者是根据机器的负载情况适当调整。

例如，常见的做法是设置为系统的 CPU 核心数:

worker_processes auto; # 自动根据 CPU 核心数调整

1.2 调整进程的最大连接数

worker_connections 是每个工作进程可以同时处理的连接数。如果服务器负载较高，可以适当增大这个值，典型值为 1024 或 2048。

例如：

worker_connections 1024; # 每个进程的最大连接数

表示将每个工作进程的线程数设置为1024。

需要注意的是，线程数并不是越大越好，因为线程之间的竞争可能会导致性能下降。因此，需要根据实际情况进行调整。

2. 配置Gzip压缩

2.2 配置Gzip压缩

在Nginx配置文件中添加以下内容：

http {
    ...
    gzip on; # 开启Gzip压缩功能
    gzip_vary on;  # 启用gzip内容编码变化
    gzip_min_length 1k; # 设置最小压缩文件大小为1KB
    gzip_buffers 4 16k; # 设置压缩缓冲区个数和大小
    gzip_http_version 1.1; # 设置支持的HTTP协议版本为1.1
    gzip_comp_level 2; # 设置压缩级别为2（速度与压缩率的平衡）
    gzip_types text/plain application/x-javascript text/css application/xml application/javascript image/svg+xml; # 设置需要压缩的文件类型
    ...
}

3. 配置缓存策略

缓存是提高网站性能的重要手段之一。Nginx提供了多种缓存策略，可以根据实际需求进行配置。以下是一些常见的缓存策略：

3.1 配置浏览器缓存时间

配置浏览器缓存时间的示例没有问题。需要注意的是，对于不同类型的文件，可以设置不同的缓存时间。

例如，图片可以设置较长的缓存时间，而 HTML 文件则可以设置较短的缓存时间：

location ~* \.(jpg|jpeg|gif|png|svg)$ {
    add_header Cache-Control "public, max-age=31536000, immutable"; # 图片缓存1年，且不变动
}

location ~* \.(html|htm)$ {
    add_header Cache-Control "no-cache, must-revalidate"; # HTML文件不缓存
}

3.2 配置代理服务器缓存时间

对于代理缓存，您可以考虑增加一些更灵活的缓存策略，如缓存条件或不同状态码的缓存策略.

例如：

location / {
    proxy_pass http://backend; # 将请求转发到后端服务器
    proxy_cache mycache; # 启用缓存，命名为mycache
    proxy_cache_valid 200 302 10m;  # 正常和重定向响应缓存10分钟
	proxy_cache_valid 404 1m;       # 404错误响应缓存1分钟
	proxy_cache_valid 500 502 503 504 1m;  # 错误响应缓存1分钟
}

4. 优化文件访问方式

在处理静态文件时，Nginx默认会将文件读取到内存中进行处理。这种方式在大文件或高并发情况下会导致内存消耗过大，影响性能。因此，可以采用优化文件访问方式来提高性能。以下是一些优化方法：

4.1 使用sendfile()函数发送文件数据

sendfile_max_chunk 用于控制每次 sendfile() 发送的最大数据块大小，通常对于大文件下载，适当增大这个值可以提高性能。而 tcp_nopush 启用 TCP_CORK 功能，可以优化 TCP 数据包的发送，提高传输效率。

http {
    ...
    sendfile on; # 开启sendfile()函数支持功能（需要操作系统支持）
    ...
}

4.2 启用sendfile_max_chunk和tcp_nopush参数

通过设置sendfile_max_chunk和tcp_nopush参数，可以控制Nginx在发送文件时的最大分片大小和TCP_CORK选项。

例如：

http {
    ...
    sendfile_max_chunk 1m; # 设置最大分片大小为1MB
    tcp_nopush on; # 开启TCP_CORK选项
    ...
}

5. 优化日志配置

日志是排查问题的重要手段，但是过多的日志会导致磁盘空间不足，影响系统性能。因此，需要对Nginx的日志进行优化。以下是一些优化方法：

5.1 调整日志级别

Nginx支持多种日志级别，如debug、info、notice、warn、error等。可以通过修改Nginx配置文件中的log_level参数来调整日志级别。

例如：

http {
    ...
    error_log /var/log/nginx/error.log warn;  # 错误日志
    access_log /var/log/nginx/access.log combined;  # 访问日志
    ...
}

5.2 配置日志切割和压缩

日志切割和压缩的设置是正确的。如果日志文件过大，您还可以考虑使用日志轮转（logrotate）来定期压缩和删除旧的日志文件。

http {
    ...
    access_log /var/log/nginx/access.log combined buffer=32k flush=1m; # 配置访问日志切割和压缩功能
    error_log /var/log/nginx/error.log warn buffer=32k flush=1m; # 配置错误日志，并设置日志级别为warn
    ...
}

6. 针对 Nginx 的系统内核参数调优

6.1 增加内核参数调优内容

针对高并发场景，需对系统内核参数进行优化，主要包括文件句柄限制、TCP 参数调整等：

内核参数优化示例： 在 /etc/sysctl.conf 中增加以下内容：

# 增加文件句柄数量
fs.file-max = 2097152

# 调整网络参数以提高并发性能
net.core.somaxconn = 65535
net.core.netdev_max_backlog = 65535
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 65535
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 15
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 300

生效命令：

sysctl -p

6.2 文件句柄数量限制

Nginx 需要足够的文件句柄来处理高并发连接，需调整 ulimit 参数：

在 /etc/security/limits.conf 中增加：

* soft nofile 65535
* hard nofile 65535

7. 其他优化建议

除了上述优化方法外，还有一些其他的优化建议：

7.1 使用CDN加速静态资源访问

CDN（Content Delivery Network）是一种内容分发网络

• 可以将静态资源缓存到离用户更近的节点上，提高访问速度。
• 可以使用阿里云、腾讯云等云服务商提供的CDN服务。

7.2 使用HTTP/2协议提高传输效率

HTTP/2协议是一种新的HTTP协议，支持多路复用、头部压缩等功能，可以提高传输效率。需要在Nginx和客户端同时支持HTTP/2协议才能生效。可以通过修改Nginx配置文件中的listen指令来启用HTTP/2协议。例如：

server {
    listen 443 ssl http2; # 启用HTTPS并启用HTTP/2协议支持功能（需要操作系统和SSL库支持）
    ...}