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提高Web應(yīng)用程序性能比以往任何時候都更加重要。在線經(jīng)濟(jì)活動的份額正在增長;超過5%的發(fā)達(dá)國家的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)在是在互聯(lián)網(wǎng)上的(參見參考資料中的互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù))。而我們這個始終在線、高度連接的現(xiàn)代世界意味著用戶的期望比以往任何時候都要高。如果您的站點沒有立即響應(yīng)，或者您的應(yīng)用程序不能立即工作，用戶將很快轉(zhuǎn)向您的競爭對手。
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例如，亞馬遜近10年前的一項研究證明，即使在那時，頁面加載時間每減少100毫秒，收入也會增加1%。最近的另一項研究強(qiáng)調(diào)了這樣一個事實:超過一半的受訪網(wǎng)站所有者表示，由于應(yīng)用程序性能不佳，他們失去了收入或客戶。
一個網(wǎng)站需要多快?每加載一個頁面一秒鐘，大約有4%的用戶會放棄它。頂級電子商務(wù)網(wǎng)站提供從1秒到3秒的首次互動時間，這提供了很高的轉(zhuǎn)化率。很明顯，web應(yīng)用程序性能的風(fēng)險很高，而且可能還會增加。
想要提高性能很容易，但實際看到結(jié)果卻很難。為了幫助你的旅程，這篇博客文章為你提供了10個技巧，幫助你將網(wǎng)站性能提高10倍。這是一個系列文章的第一部分，詳細(xì)介紹了如何在一些經(jīng)過良好測試的優(yōu)化技術(shù)的幫助下，并在NGINX的支持下，提高應(yīng)用程序的性能。本系列還概述了在此過程中可能獲得的安全性改進(jìn)。
技巧1 -使用反向代理服務(wù)器加速并保護(hù)應(yīng)用程序
如果您的web應(yīng)用程序在一臺機(jī)器上運(yùn)行，那么性能問題的解決方案可能很明顯:使用一臺更快的機(jī)器，擁有更多處理器、更多RAM、更快的磁盤陣列，等等。然后，新機(jī)器可以運(yùn)行您的WordPress服務(wù)器，Node.js應(yīng)用程序，Java應(yīng)用程序等，比以前更快。(如果您的應(yīng)用程序訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，解決方案可能看起來仍然很簡單:獲得兩臺更快的機(jī)器，以及它們之間更快的連接。)
問題是，機(jī)器的速度可能不是問題所在。Web應(yīng)用程序通常運(yùn)行緩慢，因為計算機(jī)在不同類型的任務(wù)之間切換:在數(shù)千個連接上與用戶交互、從磁盤訪問文件、運(yùn)行應(yīng)用程序代碼等等。應(yīng)用程序服務(wù)器可能會崩潰——耗盡內(nèi)存、將內(nèi)存塊交換到磁盤，并讓許多請求等待磁盤I/O等單個任務(wù)。
您可以采用完全不同的方法，而不是升級硬件:添加反向代理服務(wù)器來卸載這些任務(wù)。反向代理服務(wù)器位于運(yùn)行應(yīng)用程序的機(jī)器前面，處理Internet流量。只有反向代理服務(wù)器直接連接到Internet;與應(yīng)用服務(wù)器的通信是通過一個快速的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的。
使用反向代理服務(wù)器可以讓應(yīng)用服務(wù)器從等待用戶與web應(yīng)用程序交互的過程中解放出來，并讓它集中精力構(gòu)建頁面，以便反向代理服務(wù)器通過Internet發(fā)送。不再需要等待客戶機(jī)響應(yīng)的應(yīng)用程序服務(wù)器可以以接近優(yōu)化基準(zhǔn)測試的速度運(yùn)行。
添加反向代理服務(wù)器還可以增加web服務(wù)器設(shè)置的靈活性。例如，如果一個給定類型的服務(wù)器被重載，可以很容易地添加另一個相同類型的服務(wù)器;如果服務(wù)器宕機(jī)，可以很容易地替換它。
由于它提供的靈活性，反向代理服務(wù)器也是許多其他性能提升功能的先決條件，比如:
- 負(fù)載平衡(參見技巧2)——負(fù)載平衡器運(yùn)行在反向代理服務(wù)器上，以便在多個應(yīng)用服務(wù)器之間均勻地共享流量。有了負(fù)載平衡器，您就可以添加應(yīng)用程序服務(wù)器，而不需要更改您的應(yīng)用程序。
- 緩存靜態(tài)文件(參見技巧3)——直接請求的文件，如圖像文件或代碼文件，可以存儲在反向代理服務(wù)器上，并直接發(fā)送到客戶機(jī)，這樣可以更快地為資產(chǎn)提供服務(wù)，并卸載應(yīng)用程序服務(wù)器，從而使應(yīng)用程序運(yùn)行得更快。
- 保護(hù)您的站點——反向代理服務(wù)器可以配置為高安全性，并進(jìn)行監(jiān)視，以便快速識別和響應(yīng)攻擊，保護(hù)應(yīng)用程序服務(wù)器。
NGINX軟件是專門為用作反向代理服務(wù)器而設(shè)計的，具有上面描述的附加功能。NGINX使用事件驅(qū)動的處理方法，這比傳統(tǒng)服務(wù)器更有效。NGINX Plus添加了更高級的反向代理特性，比如應(yīng)用程序健康檢查、特殊的請求路由、高級緩存和支持。
技巧2 -添加一個負(fù)載平衡器
添加負(fù)載平衡器是一個相對容易的更改，它可以顯著提高站點的性能和安全性。不需要使核心web服務(wù)器更大更強(qiáng)大，而是使用負(fù)載平衡器在多個服務(wù)器之間分配流量。即使應(yīng)用程序編寫得很差，或者存在伸縮性問題，負(fù)載平衡器也可以在不進(jìn)行任何其他更改的情況下改善用戶體驗。
首先，負(fù)載均衡器是一個反向代理服務(wù)器(請參閱技巧1)——它接收Internet流量并將請求轉(zhuǎn)發(fā)到另一臺服務(wù)器。訣竅在于負(fù)載均衡器支持兩個或多個應(yīng)用程序服務(wù)器，使用多種算法在服務(wù)器之間分割請求。最簡單的負(fù)載平衡方法是輪詢，將每個新請求發(fā)送到列表上的下一個服務(wù)器。其他方法包括向活動連接最少的服務(wù)器發(fā)送請求。NGINX Plus具有在同一服務(wù)器上繼續(xù)給定用戶會話的功能，這稱為會話持久性。
負(fù)載平衡器可以極大地提高性能，因為當(dāng)其他服務(wù)器等待流量時，它們可以防止一個服務(wù)器過載。它們還可以方便地擴(kuò)展web服務(wù)器的容量，因為您可以添加成本相對較低的服務(wù)器，并確保它們將得到充分利用。
可以負(fù)載平衡的協(xié)議包括HTTP、HTTPS、SPDY、HTTP/2、WebSocket、FastCGI、SCGI、uwsgi、memcached，以及其他幾種應(yīng)用程序類型，包括基于TCP的應(yīng)用程序和其他第4層協(xié)議。分析您的web應(yīng)用程序，以確定您使用的是哪種應(yīng)用程序，以及在哪些地方性能比較差。
用于負(fù)載平衡的同一或多個服務(wù)器還可以處理其他幾個任務(wù)，比如SSL終止、對HTTP/1的支持?？蛻舳耸褂脁和HTTP/2，并緩存靜態(tài)文件。
NGINX通常用于負(fù)載平衡。要了解更多，請下載我們的電子書，選擇軟件負(fù)載平衡器的五個理由。您可以使用NGINX和NGINX Plus獲得負(fù)載平衡的基本配置說明，第1部分以及NGINX Plus管理指南中的完整文檔。NGINX Plus是我們的商業(yè)產(chǎn)品，支持更專業(yè)的負(fù)載平衡特性，比如基于服務(wù)器響應(yīng)時間的負(fù)載路由，以及基于微軟NTLM協(xié)議的負(fù)載平衡能力。
技巧3 -緩存靜態(tài)和動態(tài)內(nèi)容
通過更快地將內(nèi)容交付給客戶機(jī)，緩存提高了web應(yīng)用程序的性能。緩存可以包括幾種策略:在需要時對內(nèi)容進(jìn)行預(yù)處理以實現(xiàn)快速交付、將內(nèi)容存儲在更快的設(shè)備上、將內(nèi)容存儲在離客戶機(jī)更近的地方，或者組合使用。
有兩種不同類型的緩存需要考慮:
- 靜態(tài)內(nèi)容緩存——不經(jīng)常更改的文件，如圖像文件(JPEG、PNG)和代碼文件(CSS、JavaScript)，可以存儲在邊緣服務(wù)器上，以便從內(nèi)存或磁盤快速檢索。
- 緩存動態(tài)內(nèi)容——許多Web應(yīng)用程序為每個頁面請求生成新的HTML。通過在短時間內(nèi)緩存生成的HTML的一個副本，您可以顯著減少必須生成的頁面總數(shù)，同時仍然交付足夠新鮮的內(nèi)容來滿足您的需求。
例如，如果一個頁面每秒有10個視圖，而您將其緩存1秒，那么對該頁面的90%的請求將來自緩存。如果單獨(dú)緩存靜態(tài)內(nèi)容，即使是新生成的頁面版本也可能主要由緩存的內(nèi)容組成。
緩存web應(yīng)用程序生成的內(nèi)容有三種主要技術(shù):
- 將內(nèi)容移動到離用戶更近的地方——將內(nèi)容的副本保持在離用戶更近的地方，可以減少其傳輸時間。
- 將內(nèi)容移動到更快的機(jī)器上——內(nèi)容可以保存在更快的機(jī)器上，以便更快地檢索。
- 將內(nèi)容從過度使用的機(jī)器上移開——機(jī)器有時在特定任務(wù)上的運(yùn)行速度比基準(zhǔn)測試慢得多，因為它們忙于其他任務(wù)。在不同的機(jī)器上進(jìn)行緩存可以提高緩存資源的性能，也可以提高非緩存資源的性能，因為主機(jī)的過載更少。
web應(yīng)用程序的緩存可以從內(nèi)部(web應(yīng)用程序服務(wù)器)到外部實現(xiàn)。首先，緩存用于動態(tài)內(nèi)容，以減少應(yīng)用服務(wù)器上的負(fù)載。然后，緩存用于靜態(tài)內(nèi)容(包括動態(tài)內(nèi)容的臨時副本)，進(jìn)一步卸載應(yīng)用服務(wù)器。然后緩存將從應(yīng)用服務(wù)器轉(zhuǎn)移到速度更快和/或更接近用戶的機(jī)器上，從而減輕應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，減少檢索和傳輸時間。
改進(jìn)的緩存可以極大地加快應(yīng)用程序的速度。對于許多web頁面，靜態(tài)數(shù)據(jù)(如大型圖像文件)占內(nèi)容的一半以上。在沒有緩存的情況下，檢索和傳輸這樣的數(shù)據(jù)可能需要幾秒鐘，但是如果數(shù)據(jù)是本地緩存的，那么只需要幾秒鐘。
作為在實踐中如何使用緩存的示例，NGINX和NGINX Plus使用兩個指令來設(shè)置緩存:proxy_cache_path和proxy_cache。您可以指定緩存位置和大小、緩存中保存的最大時間文件以及其他參數(shù)。使用第三個(也是非常流行的)指令proxy_cache_use_陳腐，您甚至可以在提供新鮮內(nèi)容的服務(wù)器繁忙或宕機(jī)時直接使用緩存來提供陳舊的內(nèi)容，從而為客戶機(jī)提供一些內(nèi)容，而不是什么也沒有。從用戶的角度來看，這可能會極大地提高站點或應(yīng)用程序的正常運(yùn)行時間。
NGINX Plus具有高級緩存功能，包括支持緩存清除和在儀表板上顯示緩存狀態(tài)，以便實時監(jiān)控活動。
有關(guān)NGINX緩存的更多信息，請參閱參考文檔和NGINX Plus管理指南。
注意:緩存跨越了開發(fā)應(yīng)用程序的人員、進(jìn)行資本投資決策的人員和實時運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)的人員之間的組織界線。復(fù)雜的緩存策略(如這里提到的那些)是DevOps透視圖價值的一個很好的例子，在DevOps透視圖中，應(yīng)用程序開發(fā)人員、體系結(jié)構(gòu)和操作透視圖被合并，以幫助滿足站點功能、響應(yīng)時間、安全性和業(yè)務(wù)結(jié)果(如完成的事務(wù)或銷售)的目標(biāo)。
技巧4 -壓縮數(shù)據(jù)
壓縮是一個巨大的潛在性能加速器。對于照片(JPEG和PNG)、視頻(MPEG - 4)和音樂(MP3)等，都有精心設(shè)計和高效的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)中的每一個都將文件大小減少一個數(shù)量級或更多。
文本數(shù)據(jù)——包括HTML(包括純文本和HTML標(biāo)記)、CSS和JavaScript等代碼——通常是未壓縮傳輸?shù)摹嚎s這些數(shù)據(jù)可能會對web應(yīng)用程序的性能產(chǎn)生不成比例的影響，特別是對于移動連接緩慢或受限的客戶端。
這是因為文本數(shù)據(jù)通常足以讓用戶與頁面交互，而在頁面中，多媒體數(shù)據(jù)可能更具支持性或裝飾性。智能內(nèi)容壓縮可以減少HTML、Javascript、CSS和其他基于文本的內(nèi)容的帶寬需求，通?？梢詼p少30%或更多，并相應(yīng)地減少加載時間。
如果使用SSL，壓縮會減少必須經(jīng)過SSL編碼的數(shù)據(jù)量，從而抵消了壓縮數(shù)據(jù)所需的一些CPU時間。
壓縮文本數(shù)據(jù)的方法各不相同。例如，請參閱技巧6了解SPDY和HTTP/2中的一個新的文本壓縮方案，該方案專門針對頭數(shù)據(jù)進(jìn)行了調(diào)整。作為文本壓縮的另一個例子，您可以在NGINX中打開GZIP壓縮。在預(yù)壓縮服務(wù)上的文本數(shù)據(jù)之后，可以使用gzip_static指令直接提供壓縮后的.gz文件。
技巧5 -優(yōu)化SSL/TLS
安全套接字層(SSL)協(xié)議及其后續(xù)協(xié)議傳輸層安全(TLS)協(xié)議正在越來越多的網(wǎng)站上使用。SSL/TLS對從源服務(wù)器傳輸?shù)接脩舻臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密，以幫助提高站點安全性。影響這一趨勢的部分原因是，谷歌現(xiàn)在使用SSL/TLS作為對搜索引擎排名的積極影響。
盡管越來越受歡迎，但SSL/TLS涉及的性能問題仍然是許多站點的癥結(jié)所在。SSL/TLS降低網(wǎng)站性能有兩個原因:
- 每當(dāng)打開新連接時，建立加密密鑰所需的初始握手。瀏覽器使用HTTP/1的方式。為每臺服務(wù)器建立多個連接。
- 在服務(wù)器上加密數(shù)據(jù)和在客戶機(jī)上解密數(shù)據(jù)的持續(xù)開銷。
為了鼓勵使用SSL/TLS, HTTP/2和SPDY(在下一篇技巧文章中描述)的作者設(shè)計了這些協(xié)議，使瀏覽器在每個瀏覽器會話中只需要一個連接。這大大減少了SSL開銷的兩個主要來源之一。然而，現(xiàn)在可以做更多的工作來改進(jìn)通過SSL/TLS交付的應(yīng)用程序的性能。
優(yōu)化SSL/TLS的機(jī)制因web服務(wù)器而異。例如，NGINX使用OpenSSL在標(biāo)準(zhǔn)的商用硬件上運(yùn)行，以提供類似于專用硬件解決方案的性能。NGINX SSL性能有良好的文檔記錄，并將執(zhí)行SSL/TLS加密和解密的時間和CPU消耗降到很低。
此外，有關(guān)如何提高SSL/TLS性能的詳細(xì)信息，請參閱本文。簡而言之，這些技術(shù)是:
- 會話緩存——使用ssl_session_cache指令緩存使用SSL/TLS保護(hù)每個新連接時使用的參數(shù)。
- 會話票證或ID——這些信息存儲在票證或ID中關(guān)于特定SSL/TLS會話的信息，這樣就可以順利地重用連接，而不需要新的握手。
- 通過緩存SSL/TLS證書信息，減少握手時間。
NGINX和NGINX Plus可用于SSL/TLS終止——處理客戶機(jī)流量的加密和解密，同時與其他服務(wù)器進(jìn)行明文通信。要設(shè)置NGINX或NGINX Plus來處理SSL/TLS終止，請參閱HTTPS連接和加密TCP連接的說明。
技巧6 -實現(xiàn)HTTP/2或SPDY
對于已經(jīng)使用SSL/TLS、HTTP/2和SPDY的站點，很可能會提高性能，因為單個連接只需要一次握手。對于還沒有使用SSL/TLS的站點，HTTP/2和SPDY將遷移到SSL/TLS(這通常會降低性能)，從響應(yīng)性的角度來看，這是一種洗刷。
谷歌在2012年引入SPDY，作為在HTTP/1.x之上實現(xiàn)更快性能的一種方式。HTTP/2是最近批準(zhǔn)的基于SPDY的IETF標(biāo)準(zhǔn)。SPDY得到了廣泛的支持，但是很快就會被棄用，取而代之的是HTTP/2。
SPDY和HTTP/2的關(guān)鍵特性是使用單個連接，而不是多個連接。單個連接是多路復(fù)用的，因此它可以同時攜帶多個請求和響應(yīng)。
通過充分利用一個連接，這些協(xié)議避免了設(shè)置和管理多個連接的開銷，這是瀏覽器實現(xiàn)HTTP/1.x的方式所要求的。使用單個連接對SSL特別有幫助，因為它將SSL/TLS設(shè)置安全連接所需的握手時間降到很低。
SPDY協(xié)議要求使用SSL/TLS;HTTP/2并沒有正式要求它，但是到目前為止，所有支持HTTP/2的瀏覽器都只在啟用SSL/TLS時才使用它。也就是說，支持HTTP/2的瀏覽器只有在網(wǎng)站使用SSL且服務(wù)器接受HTTP/2流量時才使用它。否則，瀏覽器通過HTTP/1.x進(jìn)行通信。
當(dāng)您實現(xiàn)SPDY或HTTP/2時，您不再需要典型的HTTP性能優(yōu)化，例如域分片、資源合并和圖像spriting。這些更改使您的代碼和部署更簡單、更容易管理。要了解更多關(guān)于HTTP/2帶來的變化，請閱讀我們的白皮書《Web應(yīng)用程序開發(fā)人員的HTTP/2》。
作為支持這些協(xié)議的一個例子，NGINX從一開始就支持SPDY，現(xiàn)在大多數(shù)使用SPDY的站點都運(yùn)行在NGINX上。NGINX也是HTTP/2支持的先驅(qū)，截至2015年9月，NGINX開源和NGINX Plus都支持HTTP/2。
隨著時間的推移，我們NGINX希望大多數(shù)站點能夠完全啟用SSL并遷移到HTTP/2。這將導(dǎo)致安全性的提高，并且，隨著新的優(yōu)化的發(fā)現(xiàn)和實現(xiàn)，更簡單的代碼執(zhí)行得更好。
技巧7 -更新軟件版本
提高應(yīng)用程序性能的一個簡單方法是根據(jù)組件的穩(wěn)定性和性能為軟件堆棧選擇組件。此外，由于高質(zhì)量組件的開發(fā)人員可能會追求性能增強(qiáng)并隨著時間的推移修復(fù)bug，因此使用較新的穩(wěn)定版本的軟件是值得的。新版本得到了開發(fā)人員和用戶社區(qū)的更多關(guān)注。更新的構(gòu)建還利用了新的編譯器優(yōu)化，包括針對新硬件的調(diào)優(yōu)。
穩(wěn)定的新版本通常比舊版本更兼容，性能更高。當(dāng)您關(guān)注軟件更新時，更容易掌握調(diào)優(yōu)優(yōu)化、bug修復(fù)和安全警報。
使用舊的軟件也會阻止您利用新功能。例如，上面描述的HTTP/2目前需要OpenSSL 1.0.1。從2016年年中開始，HTTP/2將需要于2015年1月發(fā)布的OpenSSL 1.0.2。
NGINX用戶可以從移動到較新版本的NGINX或NGINX Plus開始;它們包括新的功能，如套接字分片和線程池(請參閱技巧9)，并且都在不斷地進(jìn)行性能調(diào)優(yōu)。然后深入了解您的堆棧中的軟件，并盡可能地使用較新的版本。
技巧8 -調(diào)優(yōu)Linux的性能
Linux是當(dāng)今大多數(shù)web服務(wù)器實現(xiàn)的底層操作系統(tǒng)，作為基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)，Linux代表著提高性能的重要機(jī)會。默認(rèn)情況下，許多Linux系統(tǒng)都進(jìn)行了保守的調(diào)優(yōu)，以使用很少的資源并匹配典型的桌面工作負(fù)載。這意味著web應(yīng)用程序用例至少需要一定程度的調(diào)優(yōu)才能獲得很大的性能。
Linux優(yōu)化是特定于web服務(wù)器的。以NGINX為例，下面是一些你可以考慮的加速Linux的變化:
- 積壓隊列——如果您的連接似乎正在停滯，請考慮增加net.core?？梢耘抨牭却齆GINX注意的很大連接數(shù)。如果現(xiàn)有連接限制太小，您將看到錯誤消息，您可以逐漸增加此參數(shù)，直到錯誤消息停止。
- 文件描述符- NGINX為每個連接使用最多兩個文件描述符。如果您的系統(tǒng)正在提供大量連接，您可能需要增加sys.fs。file_max是文件描述符的系統(tǒng)范圍限制，nofile是用戶文件描述符的限制，以支持增加的負(fù)載。
- 臨時端口——當(dāng)用作代理時，NGINX為每個上游服務(wù)器創(chuàng)建臨時(“臨時”)端口。您可以增加由net.ipv4設(shè)置的端口值范圍。ip_local_port_range，以增加可用端口的數(shù)量。您還可以在網(wǎng)絡(luò).ipv4重用非活動端口之前減少超時。tcp_fin_timeout設(shè)置，允許更快的周轉(zhuǎn)。
對于NGINX，請查看NGINX性能調(diào)優(yōu)指南，了解如何優(yōu)化您的Linux系統(tǒng)，使其能夠輕松處理大量網(wǎng)絡(luò)流量!
技巧9 -調(diào)優(yōu)Web服務(wù)器的性能
無論使用什么web服務(wù)器，都需要根據(jù)web應(yīng)用程序性能對其進(jìn)行調(diào)優(yōu)。下面的建議通常適用于任何web服務(wù)器，但是為NGINX提供了特定的設(shè)置。主要包括:優(yōu)化
訪問日志—您可以緩沖內(nèi)存中的條目，并將它們作為一個組寫入磁盤，而不是立即為每個請求寫入一個日志條目。對于NGINX，將buffer=size參數(shù)添加到access_log指令中，以便在內(nèi)存緩沖區(qū)滿時將日志條目寫入磁盤。如果添加flush=time參數(shù)，緩沖區(qū)內(nèi)容也會在指定的時間之后寫入磁盤。
緩沖—緩沖將響應(yīng)的一部分保存在內(nèi)存中，直到緩沖區(qū)填滿為止，這可以提高與客戶機(jī)的通信效率。不適合內(nèi)存的響應(yīng)被寫入磁盤，這會降低性能。當(dāng)NGINX緩沖打開時，使用proxy_buffer_size和proxy_buffers指令來管理它。
- 客戶機(jī)keepalives—Keepalive連接可以減少開銷，特別是在使用SSL/TLS時。對于NGINX，您可以增加客戶機(jī)在給定連接上可以發(fā)出的keepalive_requests的最大數(shù)量(默認(rèn)值為100)，您還可以增加keepalive_timeout以允許keepalive連接保持更長時間的打開狀態(tài)，從而加快后續(xù)請求的速度。
- 上游保持連接—上游連接—到應(yīng)用程序服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等的連接—也可以從保持連接中獲益。對于上游連接，您可以增加keepalive，即為每個工作進(jìn)程保持打開狀態(tài)的空閑keepalive連接的數(shù)量。這允許增加連接重用，減少了打開全新連接的需要。有關(guān)更多信息，請參考我們的博客文章、HTTP Keepalive連接和Web性能。
- 限制——限制客戶端使用的資源可以提高性能和安全性。對于NGINX, limit_conn和limit_conn_zone指令限制來自給定源的連接數(shù)量，而limit_rate限制帶寬。這些設(shè)置可以阻止合法用戶“占用”資源，還有助于防止攻擊。limit_req和limit_req_zone指令限制客戶機(jī)請求。對于到上游服務(wù)器的連接，使用max_conns參數(shù)到上游配置塊中的服務(wù)器指令。這將限制到上游服務(wù)器的連接，防止過載。關(guān)聯(lián)的queue指令創(chuàng)建一個隊列，該隊列在達(dá)到max_conns限制之后，在指定的時間長度內(nèi)保存指定數(shù)量的請求。
- 工作進(jìn)程——工作進(jìn)程負(fù)責(zé)處理請求。NGINX使用基于事件的模型和依賴于操作系統(tǒng)的機(jī)制來有效地在工作進(jìn)程之間分發(fā)請求。建議將worker_processes的值設(shè)置為每個CPU一個。如果需要，可以在大多數(shù)系統(tǒng)上安全地啟動worker_connections的較大數(shù)量(默認(rèn)為512);嘗試找出最適合您的系統(tǒng)的值。
- 套接字分片——通常，一個套接字偵聽器將新連接分配給所有工作進(jìn)程。套接字分片為每個工作進(jìn)程創(chuàng)建套接字偵聽器，內(nèi)核在套接字偵聽器可用時將連接分配給它們。這可以減少鎖爭用，提高多核系統(tǒng)的性能。要啟用套接字分片，請在listen指令上包含reuseport參數(shù)。
- 線程池——任何計算機(jī)進(jìn)程都可以通過一個緩慢的操作來阻塞。對于web服務(wù)器軟件，磁盤訪問可以支持許多更快的操作，比如在內(nèi)存中計算或復(fù)制信息。當(dāng)使用線程池時，慢操作被分配給一組單獨(dú)的任務(wù)，而主處理循環(huán)繼續(xù)運(yùn)行更快的操作。當(dāng)磁盤操作完成時，結(jié)果返回到主處理循環(huán)。在NGINX中，兩個操作——read()系統(tǒng)調(diào)用和sendfile()——被卸載到線程池。
小費(fèi)。當(dāng)更改任何操作系統(tǒng)或支持服務(wù)的設(shè)置時，每次更改一個設(shè)置，然后測試性能。如果更改導(dǎo)致問題，或者沒有使站點運(yùn)行得更快，請將其更改回來。
有關(guān)優(yōu)化NGINX web服務(wù)器的更多信息，請參閱我們的博客文章“優(yōu)化NGINX以獲得性能”。
技巧10 -監(jiān)控活動以解決問題和瓶頸
應(yīng)用程序開發(fā)和交付的高性能方法的關(guān)鍵是密切和實時地觀察應(yīng)用程序的實際性能。您必須能夠監(jiān)視特定設(shè)備內(nèi)和跨web基礎(chǔ)設(shè)施的活動。
監(jiān)控站點活動主要是被動的——它告訴您發(fā)生了什么，然后讓您發(fā)現(xiàn)問題并修復(fù)它們。
監(jiān)視可以捕獲幾種不同類型的問題。它們包括:
- 服務(wù)器宕機(jī)。
- 服務(wù)器正在中斷連接。
- 服務(wù)器的緩存丟失率很高。
- 服務(wù)器沒有發(fā)送正確的內(nèi)容。
像New Relic或Dynatrace這樣的全局應(yīng)用程序性能監(jiān)視工具可以幫助您從遠(yuǎn)程位置監(jiān)視頁面加載時間，而NGINX可以幫助您監(jiān)視應(yīng)用程序交付端。應(yīng)用程序性能數(shù)據(jù)告訴您，什么時候您的優(yōu)化對用戶產(chǎn)生了真正的影響，以及什么時候您需要考慮向基礎(chǔ)設(shè)施添加容量來維持流量。
為了幫助快速識別和解決問題，NGINX Plus添加了應(yīng)用程序感知的健康檢查——經(jīng)常重復(fù)的合成事務(wù)，用于提醒您注意問題。NGINX Plus還具有會話耗盡功能，在現(xiàn)有任務(wù)完成時停止新連接，啟動速度較慢，允許恢復(fù)的服務(wù)器在負(fù)載平衡的組中加快速度。當(dāng)有效使用時，健康檢查允許您在問題嚴(yán)重影響用戶體驗之前識別問題，而會話耗盡和啟動緩慢允許您替換服務(wù)器，并確保流程不會對感知的性能或正常運(yùn)行時間產(chǎn)生負(fù)面影響。圖中顯示了內(nèi)建的NGINX Plus活動監(jiān)視儀表板，用于具有服務(wù)器、TCP連接和緩存的web基礎(chǔ)設(shè)施。
結(jié)論-性能提高10倍
任何一個web應(yīng)用程序的性能改進(jìn)都有很大的不同，實際的收益取決于您的預(yù)算、您可以投入的時間和現(xiàn)有實現(xiàn)中的差距。那么，如何為自己的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)10倍的性能改進(jìn)呢?
為了幫助您了解每種優(yōu)化的潛在影響，這里有一些關(guān)于上述每種技巧可能帶來的改進(jìn)的提示，盡管您的經(jīng)驗幾乎肯定會有所不同:
- 反向代理服務(wù)器和負(fù)載平衡——沒有負(fù)載平衡，或者負(fù)載平衡不好，可能會導(dǎo)致性能非常差的情況。添加反向代理服務(wù)器(如NGINX)可以防止web應(yīng)用程序在內(nèi)存和磁盤之間發(fā)生抖動。負(fù)載平衡可以將處理從過載的服務(wù)器轉(zhuǎn)移到可用的服務(wù)器，并使擴(kuò)展變得容易。這些變化可以帶來顯著的性能改進(jìn)，與當(dāng)前實現(xiàn)中最糟糕的時刻相比，可以輕松實現(xiàn)10倍的性能改進(jìn)，總體性能方面的成就雖小，但卻很可觀。
- 緩存動態(tài)和靜態(tài)內(nèi)容——如果您的web服務(wù)器負(fù)擔(dān)過重，并且其性能是應(yīng)用服務(wù)器的兩倍，那么僅通過緩存動態(tài)內(nèi)容就可以在峰值時間內(nèi)提高10倍。靜態(tài)文件的緩存也可以提高性能的個位數(shù)倍數(shù)。
- 壓縮數(shù)據(jù)——使用媒體文件壓縮，如照片的JPEG、圖形的PNG、電影的MPEG - 4和音樂文件的MP3，可以大大提高性能。一旦這些都被使用，那么壓縮文本數(shù)據(jù)(代碼和HTML)可以將初始頁面加載時間提高兩倍。
- 優(yōu)化SSL/TLS——安全握手對性能有很大的影響，因此優(yōu)化握手可以使初始響應(yīng)能力提高2倍，特別是對于文本較多的站點。在SSL/TLS下優(yōu)化媒體文件傳輸可能只會帶來很小的性能改進(jìn)。
- 實現(xiàn)HTTP/2和SPDY——當(dāng)與SSL/TLS一起使用時，這些協(xié)議可能會導(dǎo)致站點整體性能的增量改進(jìn)。
- 調(diào)優(yōu)Linux和web服務(wù)器軟件(如NGINX)——諸如優(yōu)化緩沖、使用keepalive連接和將耗費(fèi)大量時間的任務(wù)卸載到單獨(dú)的線程池等修復(fù)可以顯著提高性能;例如，線程池可以將磁盤密集型任務(wù)的速度提高近一個數(shù)量級。
我們希望您親自嘗試這些技巧。我們希望聽到您能夠?qū)崿F(xiàn)的應(yīng)用程序性能改進(jìn)。在下面的評論中分享你的結(jié)果，或者用#NGINX和#webperf的散列標(biāo)簽發(fā)布你的故事!
互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)計資料
Resources for Internet Statistics
- Statista.com – Share of the internet economy in the gross domestic product in G?20 countries in 2016
- Kissmetrics – How Loading Time Affects Your Bottom Line (infographic)
- Econsultancy – Site speed: case studies, tips and tools for improving your conversion rate
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本文題目：淺談10個提升應(yīng)用程序10倍性能的技巧
瀏覽地址：http://m.fisionsoft.com.cn/article/dpsidhd.html
