提高 web 應(yīng)用的性能從來(lái)沒(méi)有比現(xiàn)在更重要過(guò)。網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的比重一直在增長(zhǎng)；全球經(jīng)濟(jì)超過(guò) 5% 的價(jià)值是在因特網(wǎng)上產(chǎn)生的（數(shù)據(jù)參見(jiàn)下面的資料）。這個(gè)時(shí)刻在線的超連接世界意味著用戶對(duì)其的期望值也處于歷史上的最高點(diǎn)。如果你的網(wǎng)站不能及時(shí)的響應(yīng)，或者你的 app 不能無(wú)延時(shí)的工作，用戶會(huì)很快的投奔到你的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手那里。

舉一個(gè)例子，一份亞馬遜十年前做過(guò)的研究可以證明，甚至在那個(gè)時(shí)候，網(wǎng)頁(yè)加載時(shí)間每減少100毫秒，收入就會(huì)增加1%。另一個(gè)最近的研究特別強(qiáng)調(diào)一個(gè)事實(shí)，即超過(guò)一半的網(wǎng)站擁有者在調(diào)查中承認(rèn)它們會(huì)因?yàn)閼?yīng)用程序性能的問(wèn)題流失用戶。

網(wǎng)站到底需要多快呢？對(duì)于頁(yè)面加載，每增加1秒鐘就有4%的用戶放棄使用。頂級(jí)的電子商務(wù)站點(diǎn)的頁(yè)面在第一次交互時(shí)可以做到1秒到3秒加載時(shí)間，而這是提供最高舒適度的速度。很明顯這種利害關(guān)系對(duì)于 web 應(yīng)用來(lái)說(shuō)很高，而且在不斷的增加。

想要提高效率很簡(jiǎn)單，但是看到實(shí)際結(jié)果很難。為了在你的探索之旅上幫助到你，這篇文章會(huì)給你提供10條最高可以提升10倍網(wǎng)站性能的建議。

Tip #1: 通過(guò)反向代理來(lái)提高性能和增加安全性

如果你的 web 應(yīng)用運(yùn)行在單個(gè)機(jī)器上，那么這個(gè)辦法會(huì)明顯的提升性能：只需要換一個(gè)更快的機(jī)器，更好的處理器，更多的內(nèi)存，更快的磁盤陣列，等等。然后新機(jī)器就可以更快的運(yùn)行你的 WordPress 服務(wù)器, Node.js 程序, Java 程序，以及其它程序。（如果你的程序要訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，那么解決方法依然很簡(jiǎn)單：添加兩個(gè)更快的機(jī)器，以及在兩臺(tái)電腦之間使用一個(gè)更快的鏈路。）

問(wèn)題是，機(jī)器速度可能并不是問(wèn)題。web 程序運(yùn)行慢經(jīng)常是因?yàn)橛?jì)算機(jī)一直在不同的任務(wù)之間切換：通過(guò)成千上萬(wàn)的連接和用戶交互，從磁盤訪問(wèn)文件，運(yùn)行代碼，等等。應(yīng)用服務(wù)器可能會(huì)抖動(dòng)thrashing-比如說(shuō)內(nèi)存不足、將內(nèi)存數(shù)據(jù)交換到磁盤，以及有多個(gè)請(qǐng)求要等待某個(gè)任務(wù)完成，如磁盤I/O。

你可以采取一個(gè)完全不同的方案來(lái)替代升級(jí)硬件：添加一個(gè)反向代理服務(wù)器來(lái)分擔(dān)部分任務(wù)。反向代理服務(wù)器 位于運(yùn)行應(yīng)用的機(jī)器的前端，是用來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)流量的。只有反向代理服務(wù)器是直接連接到互聯(lián)網(wǎng)的；和應(yīng)用服務(wù)器的通訊都是通過(guò)一個(gè)快速的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)完成的。

使用反向代理服務(wù)器可以將應(yīng)用服務(wù)器從等待用戶與 web 程序交互解放出來(lái)，這樣應(yīng)用服務(wù)器就可以專注于為反向代理服務(wù)器構(gòu)建網(wǎng)頁(yè)，讓其能夠傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上。而應(yīng)用服務(wù)器就不需要等待客戶端的響應(yīng)，其運(yùn)行速度可以接近于優(yōu)化后的性能水平。

添加反向代理服務(wù)器還可以給你的 web 服務(wù)器安裝帶來(lái)靈活性。比如，一個(gè)某種類型的服務(wù)器已經(jīng)超載了，那么就可以輕松的添加另一個(gè)相同的服務(wù)器；如果某個(gè)機(jī)器宕機(jī)了，也可以很容易替代一個(gè)新的。

因?yàn)榉聪虼韼?lái)的靈活性，所以反向代理也是一些性能加速功能的必要前提，比如：

負(fù)載均衡 (參見(jiàn) Tip #2) – 負(fù)載均衡運(yùn)行在反向代理服務(wù)器上，用來(lái)將流量均衡分配給一批應(yīng)用。有了合適的負(fù)載均衡，你就可以添加應(yīng)用服務(wù)器而根本不用修改應(yīng)用。

緩存靜態(tài)文件 (參見(jiàn) Tip #3) – 直接讀取的文件，比如圖片或者客戶端代碼，可以保存在反向代理服務(wù)器，然后直接發(fā)給客戶端，這樣就可以提高速度、分擔(dān)應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載，可以讓應(yīng)用運(yùn)行的更快。

網(wǎng)站安全 – 反向代理服務(wù)器可以提高網(wǎng)站安全性，以及快速的發(fā)現(xiàn)和響應(yīng)攻擊，保證應(yīng)用服務(wù)器處于被保護(hù)狀態(tài)。

NGINX 軟件為用作反向代理服務(wù)器而專門設(shè)計(jì)，也包含了上述的多種功能。NGINX 使用事件驅(qū)動(dòng)的方式處理請(qǐng)求，這會(huì)比傳統(tǒng)的服務(wù)器更加有效率。NGINX plus 添加了更多高級(jí)的反向代理特性，比如應(yīng)用的健康度檢查，專門用來(lái)處理請(qǐng)求路由、高級(jí)緩沖和相關(guān)支持。

Tip #2: 添加負(fù)載平衡

添加一個(gè)負(fù)載均衡服務(wù)器 是一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的用來(lái)提高性能和網(wǎng)站安全性的的方法。與其將核心 Web 服務(wù)器變得越來(lái)越大和越來(lái)越強(qiáng)，不如使用負(fù)載均衡將流量分配到多個(gè)服務(wù)器。即使程序?qū)懙牟缓茫蛘咴跀U(kuò)容方面有困難，僅是使用負(fù)載均衡服務(wù)器就可以很好的提高用戶體驗(yàn)。

負(fù)載均衡服務(wù)器首先是一個(gè)反向代理服務(wù)器（參見(jiàn)Tip #1）——它接受來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)的流量，然后轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求給另一個(gè)服務(wù)器。特別是負(fù)載均衡服務(wù)器支持兩個(gè)或多個(gè)應(yīng)用服務(wù)器，使用分配算法將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給不同服務(wù)器。最簡(jiǎn)單的負(fù)載均衡方法是輪轉(zhuǎn)法round robin，每個(gè)新的請(qǐng)求都會(huì)發(fā)給列表里的下一個(gè)服務(wù)器。其它的復(fù)制均衡方法包括將請(qǐng)求發(fā)給活動(dòng)連接最少的服務(wù)器。NGINX plus 擁有將特定用戶的會(huì)話分配給同一個(gè)服務(wù)器的能力。

負(fù)載均衡可以很好的提高性能是因?yàn)樗梢员苊饽硞€(gè)服務(wù)器過(guò)載而另一些服務(wù)器卻沒(méi)有需要處理的流量。它也可以簡(jiǎn)單的擴(kuò)展服務(wù)器規(guī)模，因?yàn)槟憧梢蕴砑佣鄠€(gè)價(jià)格相對(duì)便宜的服務(wù)器并且保證它們被充分利用了。

可以進(jìn)行負(fù)載均衡的協(xié)議包括 HTTP、HTTPS、SPDY、HTTP/2、WebSocket、FastCGI、SCGI、uwsgi、 memcached 等，以及幾種其它的應(yīng)用類型，包括基于 TCP 的應(yīng)用和其它的第4層協(xié)議的程序。分析你的 web 應(yīng)用來(lái)決定你要使用哪些以及哪些地方性能不足。

相同的服務(wù)器或服務(wù)器群可以被用來(lái)進(jìn)行負(fù)載均衡，也可以用來(lái)處理其它的任務(wù)，如 SSL 末端服務(wù)器，支持客戶端的 HTTP/1.x 和 HTTP/2 請(qǐng)求，以及緩存靜態(tài)文件。

Tip #3: 緩存靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的內(nèi)容

緩存可以通過(guò)加速內(nèi)容的傳輸速度來(lái)提高 web 應(yīng)用的性能。它可以采用以下幾種策略：當(dāng)需要的時(shí)候預(yù)處理要傳輸?shù)膬?nèi)容，保存數(shù)據(jù)到速度更快的設(shè)備，把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在距離客戶端更近的位置，或者將這幾種方法結(jié)合起來(lái)使用。

有兩種不同類型數(shù)據(jù)的緩沖：

靜態(tài)內(nèi)容緩存。不經(jīng)常變化的文件，比如圖像(JPEG、PNG) 和代碼(CSS,JavaScript)，可以保存在外圍服務(wù)器上，這樣就可以快速的從內(nèi)存和磁盤上提取。

動(dòng)態(tài)內(nèi)容緩存。很多 web 應(yīng)用會(huì)針對(duì)每次網(wǎng)頁(yè)請(qǐng)求生成一個(gè)新的 HTML 頁(yè)面。在短時(shí)間內(nèi)簡(jiǎn)單的緩存生成的 HTML 內(nèi)容，就可以很好的減少要生成的內(nèi)容的數(shù)量，而且這些頁(yè)面足夠新，可以滿足你的需要。

舉個(gè)例子，如果一個(gè)頁(yè)面每秒會(huì)被瀏覽10次，你將它緩存 1 秒，90%請(qǐng)求的頁(yè)面都會(huì)直接從緩存提取。如果你分開緩存靜態(tài)內(nèi)容，甚至新生成的頁(yè)面可能都是由這些緩存構(gòu)成的。

下面由是 web 應(yīng)用發(fā)明的三種主要的緩存技術(shù)：

1.縮短數(shù)據(jù)與用戶的網(wǎng)絡(luò)距離。把一份內(nèi)容的拷貝放的離用戶更近的節(jié)點(diǎn)來(lái)減少傳輸時(shí)間。

2.提高內(nèi)容服務(wù)器的速度。內(nèi)容可以保存在一個(gè)更快的服務(wù)器上來(lái)減少提取文件的時(shí)間。

3.從過(guò)載服務(wù)器上移走數(shù)據(jù)。機(jī)器經(jīng)常因?yàn)橐瓿赡承┢渌娜蝿?wù)而造成某個(gè)任務(wù)的執(zhí)行速度比測(cè)試結(jié)果要差。將數(shù)據(jù)緩存在不同的機(jī)器上可以提高緩存資源和非緩存資源的性能，而這是因?yàn)?a href="http://www.cbxzh.cn/host/" title="主機(jī)" target="_blank" class="sitelink">主機(jī)沒(méi)有被過(guò)度使用。

對(duì) web 應(yīng)用的緩存機(jī)制可以在 web 應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。首先，緩存動(dòng)態(tài)內(nèi)容是用來(lái)減少應(yīng)用服務(wù)器加載動(dòng)態(tài)內(nèi)容的時(shí)間。其次，緩存靜態(tài)內(nèi)容（包括動(dòng)態(tài)內(nèi)容的臨時(shí)拷貝）是為了更進(jìn)一步的分擔(dān)應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載。而且緩存之后會(huì)從應(yīng)用服務(wù)器轉(zhuǎn)移到對(duì)用戶而言更快、更近的機(jī)器，從而減少應(yīng)用服務(wù)器的壓力，減少提取數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間。

改進(jìn)過(guò)的緩存方案可以極大的提高應(yīng)用的速度。對(duì)于大多數(shù)網(wǎng)頁(yè)來(lái)說(shuō)，靜態(tài)數(shù)據(jù)，比如大圖像文件，構(gòu)成了超過(guò)一半的內(nèi)容。如果沒(méi)有緩存，那么這可能會(huì)花費(fèi)幾秒的時(shí)間來(lái)提取和傳輸這類數(shù)據(jù)，但是采用了緩存之后不到1秒就可以完成。

舉一個(gè)在實(shí)際中緩存是如何使用的例子， NGINX 和 NGINX Plus 使用了兩條指令來(lái)設(shè)置緩存機(jī)制：proxy_cache_path 和 proxy_cache。你可以指定緩存的位置和大小、文件在緩存中保存的最長(zhǎng)時(shí)間和其它一些參數(shù)。使用第三條（而且是相當(dāng)受歡迎的一條）指令 proxy_cache_use_stale，如果提供新鮮內(nèi)容的服務(wù)器忙碌或者掛掉了，你甚至可以讓緩存提供較舊的內(nèi)容，這樣客戶端就不會(huì)一無(wú)所得。從用戶的角度來(lái)看這可以很好的提高你的網(wǎng)站或者應(yīng)用的可用時(shí)間。

NGINX plus 有個(gè)高級(jí)緩存特性，包括對(duì)緩存清除的支持和在儀表盤上顯示緩存狀態(tài)信息。

注意：緩存機(jī)制分布于應(yīng)用開發(fā)者、投資決策者以及實(shí)際的系統(tǒng)運(yùn)維人員之間。本文提到的一些復(fù)雜的緩存機(jī)制從 DevOps 的角度來(lái)看很具有價(jià)值，即對(duì)集應(yīng)用開發(fā)者、架構(gòu)師以及運(yùn)維操作人員的功能為一體的工程師來(lái)說(shuō)可以滿足它們對(duì)站點(diǎn)功能性、響應(yīng)時(shí)間、安全性和商業(yè)結(jié)果（如完成的交易數(shù)）等需要。

Tip #4: 壓縮數(shù)據(jù)

壓縮是一個(gè)具有很大潛力的提高性能的加速方法。現(xiàn)在已經(jīng)有一些針對(duì)照片（JPEG 和PNG）、視頻（MPEG-4）和音樂(lè)（MP3）等各類文件精心設(shè)計(jì)和高壓縮率的標(biāo)準(zhǔn)。每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都或多或少的減少了文件的大小。

文本數(shù)據(jù) —— 包括HTML（包含了純文本和 HTML 標(biāo)簽），CSS 和代碼，比如 Javascript —— 經(jīng)常是未經(jīng)壓縮就傳輸?shù)摹嚎s這類數(shù)據(jù)會(huì)在對(duì)應(yīng)用程序性能的感覺(jué)上，特別是處于慢速或受限的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的客戶端，產(chǎn)生更大的影響。

這是因?yàn)槲谋緮?shù)據(jù)經(jīng)常是用戶與網(wǎng)頁(yè)交互的有效數(shù)據(jù)，而多媒體數(shù)據(jù)可能更多的是起提供支持或者裝飾的作用。智能的內(nèi)容壓縮可以減少 HTML，Javascript，CSS和其它文本內(nèi)容對(duì)帶寬的要求，通常可以減少 30% 甚至更多的帶寬和相應(yīng)的頁(yè)面加載時(shí)間。

如果你使用 SSL，壓縮可以減少需要進(jìn)行 SSL 編碼的的數(shù)據(jù)量，而這些編碼操作會(huì)占用一些 CPU 時(shí)間而抵消了壓縮數(shù)據(jù)減少的時(shí)間。

壓縮文本數(shù)據(jù)的方法很多，舉個(gè)例子，在 HTTP/2 中，小說(shuō)文本的壓縮模式就特別調(diào)整了頭部數(shù)據(jù)。另一個(gè)例子是可以在 NGINX 里打開使用 GZIP 壓縮。你在你的服務(wù)里預(yù)先壓縮文本數(shù)據(jù)之后，你就可以直接使用 gzip_static 指令來(lái)處理壓縮過(guò)的 .gz 版本。

Tip #5: 優(yōu)化 SSL/TLS

安全套接字（SSL) 協(xié)議和它的下一代版本傳輸層安全（TLS）協(xié)議正在被越來(lái)越多的網(wǎng)站采用。SSL/TLS 對(duì)從原始服務(wù)器發(fā)往用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密提高了網(wǎng)站的安全性。影響這個(gè)趨勢(shì)的部分原因是 Google 正在使用 SSL/TLS，這在搜索引擎排名上是一個(gè)正面的影響因素。

盡管 SSL/TLS 越來(lái)越流行，但是使用加密對(duì)速度的影響也讓很多網(wǎng)站望而卻步。SSL/TLS 之所以讓網(wǎng)站變的更慢，原因有二：

任何一個(gè)連接第一次連接時(shí)的握手過(guò)程都需要傳遞密鑰。而采用 HTTP/1.x 協(xié)議的瀏覽器在建立多個(gè)連接時(shí)會(huì)對(duì)每個(gè)連接重復(fù)上述操作。

數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中需要不斷的在服務(wù)器端加密、在客戶端解密。

為了鼓勵(lì)使用 SSL/TLS，HTTP/2 和 SPDY（在下一章會(huì)描述）的作者設(shè)計(jì)了新的協(xié)議來(lái)讓瀏覽器只需要對(duì)一個(gè)瀏覽器會(huì)話使用一個(gè)連接。這會(huì)大大的減少上述第一個(gè)原因所浪費(fèi)的時(shí)間。然而現(xiàn)在可以用來(lái)提高應(yīng)用程序使用 SSL/TLS 傳輸數(shù)據(jù)的性能的方法不止這些。

web 服務(wù)器有對(duì)應(yīng)的機(jī)制優(yōu)化 SSL/TLS 傳輸。舉個(gè)例子，NGINX 使用 OpenSSL 運(yùn)行在普通的硬件上提供了接近專用硬件的傳輸性能。NGINX 的 SSL 性能 有詳細(xì)的文檔，而且把對(duì) SSL/TLS 數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密的時(shí)間和 CPU 占用率降低了很多。

Tip #6: 使用 HTTP/2 或 SPDY

對(duì)于已經(jīng)使用了 SSL/TLS 的站點(diǎn)，HTTP/2 和 SPDY 可以很好的提高性能，因?yàn)槊總€(gè)連接只需要一次握手。而對(duì)于沒(méi)有使用 SSL/TLS 的站點(diǎn)來(lái)說(shuō)，從響應(yīng)速度的角度來(lái)說(shuō) HTTP/2 和 SPDY 將讓遷移到 SSL/TLS 沒(méi)有什么壓力（原本會(huì)降低效率）。

Google 在2012年開始把 SPDY 作為一個(gè)比 HTTP/1.x 更快速的協(xié)議來(lái)推薦。HTTP/2 是目前 IETF 通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)，是基于 SPDY 的。SPDY 已經(jīng)被廣泛的支持了，但是很快就會(huì)被 HTTP/2 替代。

SPDY 和 HTTP/2 的關(guān)鍵是用單一連接來(lái)替代多路連接。單個(gè)連接是被復(fù)用的，所以它可以同時(shí)攜帶多個(gè)請(qǐng)求和響應(yīng)的分片。

通過(guò)使用單一連接，這些協(xié)議可以避免像在實(shí)現(xiàn)了 HTTP/1.x 的瀏覽器中一樣建立和管理多個(gè)連接。單一連接在對(duì) SSL 特別有效，這是因?yàn)樗梢宰钚』?SSL/TLS 建立安全鏈接時(shí)的握手時(shí)間。

SPDY 協(xié)議需要使用 SSL/TLS，而 HTTP/2 官方標(biāo)準(zhǔn)并不需要，但是目前所有支持 HTTP/2 的瀏覽器只有在啟用了 SSL/TLS 的情況下才能使用它。這就意味著支持 HTTP/2 的瀏覽器只有在網(wǎng)站使用了 SSL 并且服務(wù)器接收 HTTP/2 流量的情況下才會(huì)啟用 HTTP/2。否則的話瀏覽器就會(huì)使用 HTTP/1.x 協(xié)議。

作為支持這些協(xié)議的一個(gè)樣例，NGINX 已經(jīng)從一開始就支持了 SPDY，而且大部分使用 SPDY 協(xié)議的網(wǎng)站都運(yùn)行的是 NGINX。NGINX 同時(shí)也很早對(duì) HTTP/2 的提供了支持，從2015 年9月開始，開源版 NGINX 和 NGINX Plus 就支持它了。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，我們 NGINX 希望更多的站點(diǎn)完全啟用 SSL 并且向 HTTP/2 遷移。這將會(huì)提高安全性，同時(shí)也會(huì)找到并實(shí)現(xiàn)新的優(yōu)化手段，簡(jiǎn)化的代碼表現(xiàn)的會(huì)更加優(yōu)異。

Tip #7: 升級(jí)軟件版本

一個(gè)提高應(yīng)用性能的簡(jiǎn)單辦法是根據(jù)軟件的穩(wěn)定性和性能的評(píng)價(jià)來(lái)選在你的軟件棧。進(jìn)一步說(shuō)，因?yàn)楦咝阅芙M件的開發(fā)者更愿意追求更高的性能和解決 bug ，所以值得使用最新版本的軟件。新版本往往更受開發(fā)者和用戶社區(qū)的關(guān)注。更新的版本往往會(huì)利用到新的編譯器優(yōu)化，包括對(duì)新硬件的調(diào)優(yōu)。

穩(wěn)定的新版本通常比舊版本具有更好的兼容性和更高的性能。一直進(jìn)行軟件更新，可以非常簡(jiǎn)單的保持軟件保持最佳的優(yōu)化，解決掉 bug，以及提高安全性。

一直使用舊版軟件也會(huì)阻止你利用新的特性。比如上面說(shuō)到的 HTTP/2，目前要求 OpenSSL 1.0.1。在2016 年中期開始將會(huì)要求1.0.2 ，而它是在2015年1月才發(fā)布的。

NGINX 用戶可以開始遷移到 NGINX 最新的開源軟件 或者 NGINX Plus；它們都包含了最新的能力，如 socket 分割和線程池（見(jiàn)下文），這些都已經(jīng)為性能優(yōu)化過(guò)了。然后好好看看的你軟件棧，把它們升級(jí)到你能升級(jí)到的最新版本吧。

Tip #8: Linux 系統(tǒng)性能調(diào)優(yōu)

Linux 是大多數(shù) web 服務(wù)器使用的操作系統(tǒng)，而且作為你的架構(gòu)的基礎(chǔ)，Linux 顯然有不少提高性能的可能。默認(rèn)情況下，很多 Linux 系統(tǒng)都被設(shè)置為使用很少的資源，以符合典型的桌面應(yīng)用使用。這就意味著 web 應(yīng)用需要一些微調(diào)才能達(dá)到最大效能。

這里的 Linux 優(yōu)化是專門針對(duì) web 服務(wù)器方面的。以 NGINX 為例，這里有一些在加速 Linux 時(shí)需要強(qiáng)調(diào)的變化：

緩沖隊(duì)列。如果你有掛起的連接，那么你應(yīng)該考慮增加 net.core.somaxconn 的值，它代表了可以緩存的連接的最大數(shù)量。如果連接限制太小，那么你將會(huì)看到錯(cuò)誤信息，而你可以逐漸的增加這個(gè)參數(shù)直到錯(cuò)誤信息停止出現(xiàn)。

文件描述符。NGINX 對(duì)一個(gè)連接使用最多2個(gè)文件描述符。如果你的系統(tǒng)有很多連接請(qǐng)求，你可能就需要提高sys.fs.file_max ，以增加系統(tǒng)對(duì)文件描述符數(shù)量整體的限制，這樣才能支持不斷增加的負(fù)載需求。

臨時(shí)端口。當(dāng)使用代理時(shí)，NGINX 會(huì)為每個(gè)上游服務(wù)器創(chuàng)建臨時(shí)端口。你可以設(shè)置net.ipv4.ip_local_port_range 來(lái)提高這些端口的范圍，增加可用的端口號(hào)。你也可以減少非活動(dòng)的端口的超時(shí)判斷來(lái)重復(fù)使用端口，這可以通過(guò) net.ipv4.tcp_fin_timeout 來(lái)設(shè)置，這可以快速的提高流量。

Tip #9: web 服務(wù)器性能調(diào)優(yōu)

無(wú)論你是用哪種 web 服務(wù)器，你都需要對(duì)它進(jìn)行優(yōu)化來(lái)提高性能。下面的推薦手段可以用于任何 web 服務(wù)器，但是一些設(shè)置是針對(duì) NGINX 的。關(guān)鍵的優(yōu)化手段包括：

訪問(wèn)日志。不要把每個(gè)請(qǐng)求的日志都直接寫回磁盤，你可以在內(nèi)存將日志緩存起來(lái)然后批量寫回磁盤。對(duì)于NGINX 來(lái)說(shuō)，給指令 access_log 添加參數(shù) buffer=size 可以讓系統(tǒng)在緩存滿了的情況下才把日志寫到磁盤。如果你添加了參數(shù) flush=time ，那么緩存內(nèi)容會(huì)每隔一段時(shí)間再寫回磁盤。

緩存。緩存會(huì)在內(nèi)存中存放部分響應(yīng)，直到滿了為止，這可以讓與客戶端的通信更加高效。內(nèi)存放不下的響應(yīng)會(huì)寫回磁盤，而這就會(huì)降低效能。當(dāng) NGINX 啟用了緩存機(jī)制后，你可以使用指令 proxy_buffer_size 和 proxy_buffers 來(lái)管理緩存。

客戶端保活。保活連接可以減少開銷，特別是使用 SSL/TLS 時(shí)。對(duì)于 NGINX 來(lái)說(shuō)，你可以從 keepalive_requests 的默認(rèn)值 100 開始增加最大連接數(shù)，這樣一個(gè)客戶端就可以在一個(gè)指定的連接上請(qǐng)求多次，而且你也可以通過(guò)增加 keepalive_timeout 的值來(lái)允許保活連接存活更長(zhǎng)時(shí)間，這樣就可以讓后來(lái)的請(qǐng)求處理的更快速。

上游保活。上游的連接——即連接到應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等機(jī)器的連接——同樣也會(huì)受益于連接保活。對(duì)于上游連接來(lái)說(shuō)，你可以增加 keepalive，即每個(gè)工人進(jìn)程的空閑保活連接個(gè)數(shù)。這就可以提高連接的復(fù)用次數(shù)，減少需要重新打開全新連接的次數(shù)。

限制。限制客戶端使用的資源可以提高性能和安全性。對(duì)于 NGINX 來(lái)說(shuō)，指令 limit_conn 和 limit_conn_zone 限制了給定來(lái)源的連接數(shù)量，而 limit_rate 限制了帶寬。這些限制都可以阻止合法用戶扒取資源，同時(shí)也避免了攻擊。指令 limit_req 和 limit_req_zone 限制了客戶端請(qǐng)求。對(duì)于上游服務(wù)器來(lái)說(shuō)，可以在 upstream 的配置塊里的 server 指令使用 max_conns 參數(shù)來(lái)限制連接到上游服務(wù)器的連接數(shù)。 這樣可以避免服務(wù)器過(guò)載。關(guān)聯(lián)的 queue 指令會(huì)創(chuàng)建一個(gè)隊(duì)列來(lái)在連接數(shù)抵達(dá) max_connS 限制時(shí)在指定長(zhǎng)度的時(shí)間內(nèi)保存特定數(shù)量的請(qǐng)求。

工人進(jìn)程。工人進(jìn)程負(fù)責(zé)處理請(qǐng)求。NGINX 采用事件驅(qū)動(dòng)模型和操作系統(tǒng)特定的機(jī)制來(lái)有效的將請(qǐng)求分發(fā)給不同的工人進(jìn)程。這條建議推薦設(shè)置 worker_processes 為每個(gè) CPU 一個(gè) 。worker_connections 的最大數(shù)（默認(rèn)512）可以在大部分系統(tǒng)上根據(jù)需要增加，實(shí)驗(yàn)性地找到最適合你的系統(tǒng)的值。

套接字分割。通常一個(gè)套接字監(jiān)聽(tīng)器會(huì)把新連接分配給所有工人進(jìn)程。套接字分割會(huì)為每個(gè)工人進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)套接字監(jiān)聽(tīng)器，這樣一來(lái)以當(dāng)套接字監(jiān)聽(tīng)器可用時(shí)，內(nèi)核就會(huì)將連接分配給它。這可以減少鎖競(jìng)爭(zhēng)，并且提高多核系統(tǒng)的性能，要啟用套接字分隔需要在 listen 指令里面加上 reuseport 參數(shù)。

線程池。計(jì)算機(jī)進(jìn)程可能被一個(gè)單一的緩慢的操作所占用。對(duì)于 web 服務(wù)器軟件來(lái)說(shuō)，磁盤訪問(wèn)會(huì)影響很多更快的操作，比如計(jì)算或者在內(nèi)存中拷貝。使用了線程池之后慢操作可以分配到不同的任務(wù)集，而主進(jìn)程可以一直運(yùn)行快速操作。當(dāng)磁盤操作完成后結(jié)果會(huì)返回給主進(jìn)程的循環(huán)。在 NGINX 里有兩個(gè)操作——read() 系統(tǒng)調(diào)用和 sendfile() ——被分配到了線程池

技巧。當(dāng)改變?nèi)魏尾僮飨到y(tǒng)或支持服務(wù)的設(shè)置時(shí)，一次只改變一個(gè)參數(shù)然后測(cè)試性能。如果修改引起問(wèn)題了，或者不能讓你的系統(tǒng)更快，那么就改回去。

Tip #10: 監(jiān)視系統(tǒng)活動(dòng)來(lái)解決問(wèn)題和瓶頸

在應(yīng)用開發(fā)中要使得系統(tǒng)變得非常高效的關(guān)鍵是監(jiān)視你的系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)世界運(yùn)行的性能。你必須能通過(guò)特定的設(shè)備和你的 web 基礎(chǔ)設(shè)施上監(jiān)控程序活動(dòng)。

監(jiān)視活動(dòng)是最積極的——它會(huì)告訴你發(fā)生了什么，把問(wèn)題留給你發(fā)現(xiàn)和最終解決掉。

監(jiān)視可以發(fā)現(xiàn)幾種不同的問(wèn)題。它們包括：

服務(wù)器宕機(jī)。

服務(wù)器出問(wèn)題一直在丟失連接。

服務(wù)器出現(xiàn)大量的緩存未命中。

服務(wù)器沒(méi)有發(fā)送正確的內(nèi)容。

應(yīng)用的總體性能監(jiān)控工具，比如 New Relic 和 Dynatrace，可以幫助你監(jiān)控到從遠(yuǎn)程加載網(wǎng)頁(yè)的時(shí)間，而 NGINX 可以幫助你監(jiān)控到應(yīng)用交付端。當(dāng)你需要考慮為基礎(chǔ)設(shè)施添加容量以滿足流量需求時(shí)，應(yīng)用性能數(shù)據(jù)可以告訴你你的優(yōu)化措施的確起作用了。

為了幫助開發(fā)者快速的發(fā)現(xiàn)、解決問(wèn)題，NGINX Plus 增加了應(yīng)用感知健康度檢查 ——對(duì)重復(fù)出現(xiàn)的常規(guī)事件進(jìn)行綜合分析并在問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)向你發(fā)出警告。NGINX Plus 同時(shí)提供會(huì)話過(guò)濾功能，這可以阻止當(dāng)前任務(wù)完成之前接受新的連接，另一個(gè)功能是慢啟動(dòng)，允許一個(gè)從錯(cuò)誤恢復(fù)過(guò)來(lái)的服務(wù)器追趕上負(fù)載均衡服務(wù)器群的進(jìn)度。當(dāng)使用得當(dāng)時(shí)，健康度檢查可以讓你在問(wèn)題變得嚴(yán)重到影響用戶體驗(yàn)前就發(fā)現(xiàn)它，而會(huì)話過(guò)濾和慢啟動(dòng)可以讓你替換服務(wù)器，并且這個(gè)過(guò)程不會(huì)對(duì)性能和正常運(yùn)行時(shí)間產(chǎn)生負(fù)面影響。下圖就展示了內(nèi)建的 NGINX Plus 模塊實(shí)時(shí)活動(dòng)監(jiān)視的儀表盤，包括了服務(wù)器群，TCP 連接和緩存信息等 Web 架構(gòu)信息。

總結(jié): 看看10倍性能提升的效果

這些性能提升方案對(duì)任何一個(gè) web 應(yīng)用都可用并且效果都很好，而實(shí)際效果取決于你的預(yù)算、你能花費(fèi)的時(shí)間、目前實(shí)現(xiàn)方案的差距。所以你該如何對(duì)你自己的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)10倍性能提升？

為了指導(dǎo)你了解每種優(yōu)化手段的潛在影響，這里是上面詳述的每個(gè)優(yōu)化方法的關(guān)鍵點(diǎn)，雖然你的情況肯定大不相同：

反向代理服務(wù)器和負(fù)載均衡。沒(méi)有負(fù)載均衡或者負(fù)載均衡很差都會(huì)造成間歇的性能低谷。增加一個(gè)反向代理，比如 NGINX ，可以避免 web 應(yīng)用程序在內(nèi)存和磁盤之間波動(dòng)。負(fù)載均衡可以將過(guò)載服務(wù)器的任務(wù)轉(zhuǎn)移到空閑的服務(wù)器，還可以輕松的進(jìn)行擴(kuò)容。這些改變都可以產(chǎn)生巨大的性能提升，很容易就可以比你現(xiàn)在的實(shí)現(xiàn)方案的最差性能提高10倍，對(duì)于總體性能來(lái)說(shuō)可能提高的不多，但是也是有實(shí)質(zhì)性的提升。

緩存動(dòng)態(tài)和靜態(tài)數(shù)據(jù)。如果你有一個(gè)負(fù)擔(dān)過(guò)重的 web 服務(wù)器，那么毫無(wú)疑問(wèn)肯定是你的應(yīng)用服務(wù)器，只通過(guò)緩存動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)就可以在峰值時(shí)間提高10倍的性能。緩存靜態(tài)文件可以提高幾倍的性能。

壓縮數(shù)據(jù)。使用媒體文件壓縮格式，比如圖像格式 JPEG，圖形格式 PNG，視頻格式 MPEG-4，音樂(lè)文件格式 MP3 可以極大的提高性能。一旦這些都用上了，然后壓縮文件數(shù)據(jù)可以將初始頁(yè)面加載速度提高兩倍。

優(yōu)化 SSL/TLS。安全握手會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生巨大的影響，對(duì)它們的優(yōu)化可能會(huì)對(duì)初始響應(yīng)產(chǎn)生2倍的提升，特別是對(duì)于大量文本的站點(diǎn)。優(yōu)化 SSL/TLS 下媒體文件只會(huì)產(chǎn)生很小的性能提升。

使用 HTTP/2 和 SPDY。當(dāng)你使用了 SSL/TLS，這些協(xié)議就可以提高整個(gè)站點(diǎn)的性能。

對(duì) Linux 和 web 服務(wù)器軟件進(jìn)行調(diào)優(yōu)。比如優(yōu)化緩存機(jī)制，使用保活連接，分配時(shí)間敏感型任務(wù)到不同的線程池可以明顯的提高性能；舉個(gè)例子，線程池可以加速對(duì)磁盤敏感的任務(wù)近一個(gè)數(shù)量級(jí)。

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