Nginx性能优化的几个方法

今天松哥和大伙分享几个常见的 Nginx 优化配置。

整体上来说，Nginx 的优化可以从多个层面进行：

• 系统层面
• 配置层面
• 缓存利用
• 压缩策略
• 负载均衡策略

接下来我们就来看看具体该如何做。

一 Nginx 配置优化

• 调整 worker_processes 参数，通常设置为等于服务器的 CPU 核心数。
• 调整 worker_connections 参数，以增加每个 Worker 进程可以打开的连接数。

events {
    worker_connections 1024;
}
worker_processes auto;

• 使用 HTTP/2 协议，利用多路复用和头部压缩等特性，提高页面加载速度。

server {
    listen 80;
    listen [::]:80;
    listen 443 ssl http2;
    listen [::]:443 ssl http2;
}

• 优化 SSL/TLS 配置，如关闭不安全的加密算法、使用 TLS 1.3 等，提高安全性和性能。

ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;

二 缓存利用

• 启用文件缓存，减少磁盘 I/O 操作。
• 使用代理缓存，缓存后端服务器的响应内容。
• 设置合理的缓存过期策略，通过 Cache-Control 和 Expires 头控制浏览器缓存的有效期，减少请求次数。

proxy_cache_path /data/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=10g inactive=60m use_temp_path=off;
server {
    location / {
        proxy_cache my_cache;
        proxy_pass http://backend;
    }
}

在上面这段配置中，proxy_cache_path 指令用于配置一个缓存区域，该区域用于存储代理请求的响应内容。这个指令通常在 http 块中使用，并且是 ngx_cache_purge 模块和 ngx_http_proxy_module 模块的一部分。

这项配置中的各参数含义如下：

• /data/nginx/cache：这是缓存文件存储的物理路径。Nginx 将在该目录下存储缓存数据。
• levels=1:2：这定义了缓存文件的目录结构。在这个例子中，1:2 意味着 Nginx 将缓存文件存储在 /data/nginx/cache 下的一级目录和二级目录中。1 代表第一级目录的数量（通常是 3 个，如 data、tmp、html），2 代表第二级目录的数量（通常是 64 个，基于 0 到 63 的数字或字母）。
• keys_zone=my_cache:10m：这定义了一个共享内存区域，用于存储缓存键和元数据。my_cache 是该区域的名称，10m 表示分配的共享内存大小为 10MB。这个区域用于存储缓存的键和相关信息，以便快速检索和验证缓存的有效性。
• max_size=10g：这指定了缓存区域的最大大小，单位是字节。在这个例子中，缓存区域的最大大小为 10GB。当缓存数据达到这个大小时，Nginx 将使用一种策略（通常是最近最少使用 LRU 算法）来移除旧的缓存数据，为新的缓存数据腾出空间。
• inactive=60m：这定义了缓存对象在多久没有被访问后会被认为“非活跃”并可能被移除。在这个例子中，如果一个缓存对象在 60 分钟内没有被访问，它将被认为是非活跃的。这个参数有助于控制缓存中旧数据的生命周期。
• use_temp_path=off：这指定了是否使用临时路径来存储缓存文件。off 表示不使用临时路径，所有的缓存文件都直接存储在指定的 /data/nginx/cache 路径下。如果设置为 on，则 Nginx 会使用一个临时目录来存储缓存文件，在文件被访问后，它们会被移动到永久的缓存目录中。

三 压缩策略

• 启用 Gzip 压缩，减少数据传输量，提高响应速度。
• 根据服务器的 CPU 能力和网络条件平衡压缩级别和最小压缩大小，以达到最佳的性能。

gzip on;
gzip_vary on;
gzip_proxied any;
gzip_comp_level 5;
gzip_min_length 256;
gzip_types text/plain application/xml application/json application/javascript text/css;

各项配置的含义分别如下：

• gzip on;：启用 Gzip 压缩。当这个指令被设置为 on 时，Nginx 会尝试压缩响应体并发送给客户端。
• gzip_vary on;：这个指令告诉 Nginx 在响应头中添加Vary: Accept-Encoding。这允许缓存系统（如代理或 CDN）根据客户端是否支持压缩来存储不同的响应版本。
• gzip_proxied any;：这个指令允许 Nginx 对从任何代理服务器接收的响应进行压缩，无论响应是否已经被压缩。any 表示无论原始响应是否被压缩，Nginx 都会尝试再次压缩它。其他选项包括 off（不压缩任何代理的响应）和 expired（只压缩那些已经过期的代理响应）。
• gzip_comp_level 5;：这个指令设置 Gzip 压缩级别。压缩级别范围从 1（最快，压缩比最低）到 9（最慢，压缩比最高）。5 是一个在速度和压缩比之间取得平衡的常用值。
• gzip_min_length 256;：这个指令设置响应体的最小长度，只有当响应体大于或等于这个值时，Nginx 才会对其进行压缩。这里设置为 256 字节，意味着只有当响应体大于或等于 256 字节时，才会进行压缩。
• gzip_types text/plain application/xml application/json application/javascript text/css;：这个指令指定了哪些 MIME 类型的响应应该被压缩。在这个例子中，文本、XML、JSON、JavaScript 和 CSS 类型的响应将被压缩。

四 安全性优化

• 隐藏 Nginx 版本号信息，更改源码隐藏 Nginx 软件名及版本号。
• 修改 Nginx 服务的默认用户，提高安全性。
• 配置 OCSP stapling、ssl_stapling、ssl_stapling_verify 等以增强 SSL/TLS 的安全性。

隐藏版本信息可以提高服务器的安全性，使攻击者难以通过版本信息推断出服务器可能存在的安全漏洞。

要隐藏 Nginx 版本号，有三个办法，一般来说我们使用第一种方式就可以了。

修改配置文件

在 Nginx 的配置文件中，在 http 块中添加以下配置：

server_tokens off;

这样设置后，Nginx 将不会在错误页面上显示版本号。

配置完成之后，保存配置文件并重新加载 Nginx 以应用更改：

nginx -t   # 测试配置文件是否正确
nginx -s reload   # 重新加载Nginx配置

这种方法可以隐藏错误页面上的版本信息，但可能无法完全隐藏所有响应头中的版本信息 。

修改 Nginx 源码

如果想要从根源上修改 Nginx 版本信息，需要重新编译 Nginx，步骤如下：

• 修改 src/core/nginx.h 文件中的版本定义。
• 修改 src/http/ngx_http_header_filter_module.c 文件中的服务器字符串。
• 修改 src/http/ngx_http_special_response.c 文件中的错误页面底部信息。

修改完这些文件后，需要重新编译 Nginx。这样编译安装后，Nginx 的版本信息将被彻底修改 。

使用第三方模块

如果需要动态修改响应头中的版本信息，可以使用如 headers-more-nginx-module 模块。这个模块允许你动态地添加、修改或删除 Nginx 的响应头。通过这个模块，可以完全控制 Server 响应头的内容 。

选择哪种方法取决于你的具体需求和环境。

如果你只是想简单地隐藏版本信息，修改配置文件可能是最简单的方法。如果你需要更彻底地控制版本信息，可能需要考虑修改源码并重新编译 Nginx。

五 监控和日志优化

• 使用日志分析工具（如 ELK Stack、Graylog 等）来分析和可视化 Nginx 的日志数据。
• 定期维护策略，如更新 Nginx、审查配置文件、备份配置文件等。
• 使用定时任务工具（如 cron）定期清理缓存，使用 Nginx 的 proxy_cache_path 指令中的 inactive 参数设置缓存的过期时间。

日志配置如下：

access_log /var/log/nginx/access.log;
error_log /var/log/nginx/error.log;

六 系统层面优化

• 调整文件描述符限制（在 /etc/sysctl.conf 中设置）：

fs.file-max = 65535

• 调整 TCP 连接队列大小（在 /etc/sysctl.conf 中设置）：

net.core.somaxconn = 1024

七 故障转移优化

• 优化健康检查，调整健康检查的频率、超时时间、检查的内容等参数，以更准确地检测服务器的故障。
• 结合监控系统，实时监控服务器的健康状况、请求流量、响应时间等指标，及时发现潜在的问题，并进行预警和处理。

配置健康检查（使用第三方模块 nginx_upstream_check_module）：

upstream backend {
    server backend1.example.com check;
    server backend2.example.com check;
}

小伙伴们还做过哪些 Nginx 性能优化配置呢？欢迎留言讨论。