在本章中，我们将详细介绍 Nginx 性能优化的各种方法和技巧，包括服务器硬件优化、Nginx 配置优化、缓存优化、连接管理等。

Nginx 以其高性能和高并发处理能力而闻名，但通过合理的配置和优化，可以进一步提升其性能。在本章中，我们将详细介绍 Nginx 性能优化的各种方法和技巧，包括服务器硬件优化、Nginx 配置优化、缓存优化、连接管理等。

1. 服务器硬件优化

1.1 硬件选择

选择合适的硬件是提升 Nginx 性能的基础。应考虑以下因素：

• CPU：多核 CPU 可以提高 Nginx 处理并发请求的能力，推荐选择高主频和多核的处理器。
• 内存：充足的内存可以避免频繁的内存交换，提高性能，特别是在处理大量静态文件和缓存时。
• 磁盘：SSD 比传统 HDD 拥有更快的读写速度，可以显著提高文件读取和写入性能。

1.2 操作系统优化

优化操作系统的配置也可以提升 Nginx 的性能：

文件描述符：增加文件描述符的最大值，确保 Nginx 能够处理大量并发连接：

ulimit -n 65536

在 /etc/security/limits.conf 中添加：

* soft nofile 65536
* hard nofile 65536

TCP 参数：调整 TCP 参数以提高网络性能，在 /etc/sysctl.conf 中添加：

net.core.somaxconn = 65535
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 15

应用更改：

sudo sysctl -p

2. Nginx 配置优化

2.1 工作进程数

将 Nginx 的工作进程数设置为等于或稍大于 CPU 核心数，以充分利用多核 CPU 的优势：

worker_processes auto;

2.2 工作进程连接数

增加每个工作进程的最大连接数，以支持更多的并发连接：

events {
worker_connections 1024;
}

2.3 启用 sendfile

sendfile 可以直接从文件系统读取文件并发送给客户端，减少内核和用户空间之间的拷贝，提升性能：

http {
    sendfile on;
    tcp_nopush on;
    tcp_nodelay on;
}

2.4 启用 keepalive 连接

keepalive 连接可以减少连接建立和关闭的开销，提高性能：

http {
    keepalive_timeout 65;
    keepalive_requests 100;
}

2.5 调整缓冲区大小

调整缓冲区大小以处理大请求和响应：

http {
    client_body_buffer_size 16K;
    client_header_buffer_size 1k;
    large_client_header_buffers 4 4k;
    output_buffers 1 32k;
    postpone_output 1460;
}

3. 缓存优化

3.1 配置缓存路径

配置缓存路径和缓存大小，以提高缓存性能：

proxy_cache_path /data/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=1g inactive=60m use_temp_path=off;

3.2 启用缓存

在服务器块中启用缓存：

server {
    listen 80;
    server_name example.com;

    location / {
        proxy_cache my_cache;
        proxy_pass http://backend;
        proxy_cache_valid 200 302 10m;
        proxy_cache_valid 404 1m;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    }
}

3.3 配置 FastCGI 缓存

对于使用 FastCGI 的应用，可以配置 FastCGI 缓存：

fastcgi_cache_path /data/nginx/fastcgi_cache levels=1:2 keys_zone=fastcgi_cache:10m inactive=60m use_temp_path=off;

server {
    listen 80;
    server_name example.com;

    location / {
        include fastcgi_params;
        fastcgi_pass unix:/run/php/php7.4-fpm.sock;
        fastcgi_cache fastcgi_cache;
        fastcgi_cache_valid 200 302 10m;
        fastcgi_cache_valid 404 1m;
    }
}

4. 连接管理

4.1 启用 HTTP/2

HTTP/2 提供了更高效的网络传输，可以显著提高网站的性能：

server {
    listen 443 ssl http2;
    ...
}

4.2 调整 worker_rlimit_nofile

增加 Nginx 进程可以打开的文件描述符数量：

worker_rlimit_nofile 65536;

4.3 调整缓冲区和时间限制

调整缓冲区和时间限制以处理大请求和响应：

client_body_timeout 12;
client_header_timeout 12;
send_timeout 10;

5. 压缩优化

启用 Gzip 压缩可以减少传输的数据量，提高页面加载速度：

http {
    gzip on;
    gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
    gzip_min_length 256;
    gzip_comp_level 5;
}

6. 静态文件优化

6.1 配置缓存头

为静态文件设置缓存头可以减少重复请求，提高性能：

location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js)$ {
    expires 30d;
    add_header Cache-Control "public, no-transform";
}

6.2 使用 open_file_cache

open_file_cache 可以缓存文件描述符，提高文件读取性能：

http {
    open_file_cache max=1000 inactive=20s;
    open_file_cache_valid 30s;
    open_file_cache_min_uses 2;
    open_file_cache_errors on;
}

7. 性能监控

7.1 配置 stub_status 模块

stub_status 模块可以提供 Nginx 的运行状态，便于监控性能：

server {
    listen 80;
    server_name example.com;

    location /nginx_status {
        stub_status on;
        allow 127.0.0.1;
        deny all;
    }
}

7.2 使用外部监控工具

使用如 Prometheus、Grafana、Zabbix 等监控工具，可以实时监控 Nginx 的性能和健康状态。

8. 完整示例

下面是一个综合了多种性能优化配置的完整示例：

worker_processes auto;
worker_rlimit_nofile 65536;

events {
    worker_connections 1024;
}

http {
    sendfile on;
    tcp_nopush on;
    tcp_nodelay on;
    keepalive_timeout 65;
    keepalive_requests 100;

    client_body_buffer_size 16K;
    client_header_buffer_size 1k;
    large_client_header_buffers 4 4k;
    output_buffers 1 32k;
    postpone_output 1460;

    gzip on;
    gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
    gzip_min_length 256;
    gzip_comp_level 5;

    open_file_cache max=1000 inactive=20s;
    open_file_cache_valid 30s;
    open_file_cache_min_uses 2;
    open_file_cache_errors on;

    proxy_cache_path /data/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=1g inactive=60m use_temp_path=off;

    server {
        listen 80;
        server_name example.com;

        location / {
            proxy_cache my_cache;
            proxy_pass http://backend;
            proxy_cache_valid 200 302 10m;
            proxy_cache_valid 404 1m;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        }

        location /nginx_status {
            stub_status on;
            allow 127.0.0.1;
            deny all;
        }

        location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js)$ {
            expires 30d;
            add_header Cache-Control "public, no-transform";
        }
    }
}

9. 总结

在本章中，我们详细介绍了 Nginx 性能优化的各种方法和技巧，包括服务器硬件优化、Nginx 配置优化、缓存优化、连接管理、压缩优化、静态文件优化和性能监控。通过这些优化措施，你可以显著提升 Nginx 的性能和稳定性。