当我需要进行性能优化时，说明我们服务器无法满足日益增长的业务,需要从以下几个方面进行探讨
一、当前系统结构瓶颈
首先需要了解的是当前系统瓶颈，用的是什么，跑的是什么业务。里面的服务是什么样子，每个服务最大支持多少并发。
可以通过查看当前cpu负荷，内存使用率，来做简单判断。还可以通过操作系统的一些工具来判断当前系统性能瓶颈，如分析对应的日志，查看请求数量。也可以通过nginx http_stub_status_module模块来查看对应的连接数，总握手次数，总请求数。
二、了解业务模式
虽然我们是在做性能优化，但还是要熟悉业务，最终目的都是为业务服务的。我们要了解每一个接口业务类型是什么样的业务，比如电子商务抢购模式，这种情况平时流量会很小，但是到了抢购时间，流量一下子就会猛涨。也要了解系统层级结构，每一层在中间层做的是代理还是动静分离，还是后台进行直接服务。
三、性能与安全
性能与安全也是一个需要考虑的因素，往往大家注重性能忽略安全或注重安全又忽略性能。比如说我们在设计防火墙时，如果规则过于全面肯定会对性能方面有影响。如果对性能过于注重在安全方面肯定会留下很大隐患。所以大家要评估好两者的关系，把握好两者的孰重孰轻，以及整体的相关性。权衡好对应的点。
四、系统与nginx性能优化
对相关的系统瓶颈及现状有了一定的了解之后，就可以根据影响性能方面做一个全体的评估和优化。
- 网络（网络流量、是否有丢包，网络的稳定性都会影响用户请求）
- 系统（系统负载、内存使用率、系统的稳定性、硬件磁盘是否有损坏）
- 服务（连接优化、内核性能优化、http服务请求优化都可以在nginx中根据业务来进行设置）
- 程序（接口性能、处理请求速度、每个程序的执行效率）
- 数据库、底层服务
上面列举出来每一级都会有关联，也会影响整体性能，这里主要关注的是nginx服务这一层。
1、文件句柄
在linux/unix操作系统中一切皆文件，我们的设备是文件，文件是文件，文件夹也是文件。当我们用户每发起一次请求，就会产生一个文件句柄。文件句柄可以简单的理解为文件句柄就是一个索引。文件句柄就会随着请求量的增多,进程调用频繁增加，那么产生的文件句柄也就会越多。
系统默认对文件句柄是有限制的，不可能会让一个进程无限制的调用句柄。因为系统资源是有限的，所以我们需要限制每一个服务能够使用多大的文件句柄。操作系统默认使用的文件句柄是1024个句柄。
2、设置方式
- 系统全局性修改
- 用户局部性修改
- 进程局部性修改
3、系统全局性修该和用户局部性修改
[root@nginx-server ~]# vim /etc/security/limits.conf
#* soft core 0
#* hard rss 10000
#@student hard nproc 20
#@faculty soft nproc 20
#@faculty hard nproc 50
#ftp hard nproc 0
#@student - maxlogins 4
#root只是针对root这个用户来限制，soft只是发提醒，操作系统不会强制限制,一般的站点设置为一万左右就ok了
root soft nofile 65535
root hard nofile 65535
# *代表通配符 所有的用户
* soft nofile 25535
* hard nofile 25535 #hard硬控制，到达设定值后，操作系统会采取机制对当前进程进行限制，这个时候请求就会受到影响
可以看到root和*，root代表是root用户，*代表的是所有用户，后面的数字就是文件句柄大小。大家可以根据个人业务来进行设置。
4、进程局部性修改
[root@nginx-server ~]# vim /etc/nginx/nginx.conf
user nginx; #运行nginx的用户。可以修改
worker_processes 1;
error_log /var/log/nginx/error.log warn;
pid /var/run/nginx.pid;
worker_rlimit_nofile 65535; #进程限制
events {
worker_connections 1024; #一个worker进程的并发
}
http {
include /etc/nginx/mime.types;
default_type application/octet-stream;
log_format main '$http_user_agent' '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for" '
'"$args" "$request_uri"';
access_log /var/log/nginx/access.log main;
sendfile on;
#tcp_nopush on;
keepalive_timeout 65;
#gzip on;
include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}
worker_rlimit_nofile 是在进程上面进行限制。
5、cpu的亲和配置
cpu的亲和能够使nginx对于不同的work工作进程绑定到不同的cpu上面去。就能够减少在work间不断切换cpu，来减少性能损耗。nginx 亲和配置
查看物理cpu
[root@nginx-server ~]# cat /proc/cpuinfo | grep "physical id" | sort|uniq | wc -l
查看cpu核心数
[root@nginx-server ~]# cat /proc/cpuinfo|grep "cpu cores"|uniq
查看cpu使用率
[root@nginx-server ~]#top 回车后按 1
6、配置worker_processes
[root@nginx-server ~]# vim /etc/nginx/nginx.conf
将刚才查看到自己cpu * cpu核心就是worker_processes
worker_processes 2; #根据自己cpu核心数配置/这里也可以设置为auto
7、cpu
通过下面命令查看nginx进程配置在哪个核上
[root@nginx-server ~]# ps -eo pid,args,psr |grep [n]ginx
在nginx 1.9版本之后，就帮我们自动绑定了cpu;
worker_cpu_affinity auto;
8、nginx通用配置优化
#将nginx进程设置为普通用户，为了安全考虑
user nginx;
#当前启动的worker进程，官方建议是与系统核心数一致
worker_processes 2;
#方式一，就是自动分配绑定
worker_cpu_affinity auto;
#日志配置成warn
error_log /var/log/nginx/error.log warn;
pid /var/run/nginx.pid;
#针对 nginx 句柄的文件限制
worker_rlimit_nofile 35535;
#事件模型
events {
#使用epoll内核模型
user epoll;
#每一个进程可以处理多少个连接，如果是多核可以将连接数调高 worker_processes * 1024
worker_connections 10240;
}
http {
server_tokens off; #隐藏nginx的版本号
include /etc/nginx/mime.types;
default_type application/octet-stream;
charset utf-8; #设置字符集,服务端返回给客户端报文的时候，Nginx强行将报文转码为utf-8
#设置日志输出格式，根据自己的情况设置
log_format main '$http_user_agent' '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for" '
'"$args" "$request_uri"';
access_log /var/log/nginx/access.log main;
sendfile on; #对静态资源的处理比较有效
#tcp_nopush on; #如果做静态资源服务器可以打开
keepalive_timeout 65;
########
#Gzip module
gzip on; #文件压缩默认可以打开.告诉nginx采用gzip压缩的形式发送数据。这将会减少发送的数据量。
gzip_disable "MSIE [1-6]\."; #对于有些浏览器不能识别压缩，需要过滤如ie6
gzip_http_version 1.1; #设置识别 http 协议版本，默认是 1.1
include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}
扩展
ulimit 命令
# -a 显示目前资源限制的设定。
• -c <core文件上限> 设定core文件的最大值，单位为区块。
• -d <数据节区大小> 程序数据节区的最大值，单位为KB。
• -f <文件大小> shell所能建立的最大文件，单位为区块。
• -H 设定资源的硬性限制，也就是管理员所设下的限制。
• -m <内存大小> 指定可使用内存的上限，单位为KB。
# -n <文件数目> 指定同一时间最多可开启的文件数。
• -p <缓冲区大小> 指定管道缓冲区的大小，单位512字节。
• -s <堆叠大小> 指定堆叠的上限，单位为KB。
• -S 设定资源的弹性限制。
• -t <CPU时间> 指定CPU使用时间的上限，单位为秒。
• -u <程序数目> 用户最多可开启的程序数目。
• -v <虚拟内存大小> 指定可使用的虚拟内存上限，单位为KB
1、ulimit -a 显示系统资源的设置
core file size (blocks, -c) 0
data seg size (kbytes, -d) unlimited
scheduling priority (-e) 0
file size (blocks, -f) unlimited
pending signals (-i) 63154
max locked memory (kbytes, -l) 64
max memory size (kbytes, -m) unlimited
open files (-n) 1024
pipe size (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues (bytes, -q) 819200
real-time priority (-r) 0
stack size (kbytes, -s) 8192
cpu time (seconds, -t) unlimited
max user processes (-u) 63154
virtual memory (kbytes, -v) unlimited
file locks (-x) unlimited
2、ulimit -n 65535 #修改打开句柄数 ---临时
五、ab接口压力测试工具
ab是Apache超文本传输协议(HTTP)的性能测试工具。其设计意图是描绘当前所安装的Apache的执行性能，主要是显示你安装的Apache每秒可以处理多少个请求。
[root@nginx-server ~]# yum install httpd-tools
[root@nginx-server ~]# ab -n 2000 -c 2 http://127.0.0.1/
-n 总的请求数
-c 并发数
-k 是否开启长连接
-X：指定使用的端口号，例如:"126.10.10.3:88"
1、参数选项
-n：即requests，用于指定压力测试总共的执行次数
-c：即concurrency，用于指定的并发数
-t：即timelimit，等待响应的最大时间(单位：秒)
-b：即windowsize，TCP发送/接收的缓冲大小(单位：字节)
-p：即postfile，发送POST请求时需要上传的文件，此外还必须设置-T参数
-u：即putfile，发送PUT请求时需要上传的文件，此外还必须设置-T参数
-T：即content-type，用于设置Content-Type请求头信息，例如：application/x-www-form-urlencoded，默认值为text/plain
-v：即verbosity，指定打印帮助信息的冗余级别
-w：以HTML表格形式打印结果
-i：使用HEAD请求代替GET请求
-x：插入字符串作为table标签的属性
-y：插入字符串作为tr标签的属性
-z：插入字符串作为td标签的属性
-C：添加cookie信息，例如："Apache=1234"(可以重复该参数选项以添加多个)
-H：添加任意的请求头，例如："Accept-Encoding: gzip"，请求头将会添加在现有的多个请求头之后(可以重复该参数选项以添加多个)
-A：添加一个基本的网络认证信息，用户名和密码之间用英文冒号隔开
-P：添加一个基本的代理认证信息，用户名和密码之间用英文冒号隔开
-X：指定使用的和端口号，例如:"126.10.10.3:88"
-V：打印版本号并退出
-k：使用HTTP的KeepAlive特性
-d：不显示百分比
-S：不显示预估和警告信息
-g：输出结果信息到gnuplot格式的文件中
-e：输出结果信息到CSV格式的文件中
-r：指定接收到错误信息时不退出程序
-H：显示用法信息，其实就是ab -help
2、内容解释
Server Software: nginx/1.10.2 (服务器软件名称及版本信息)
Server Hostname: 192.168.1.106(服务器主机名)
Server Port: 80 (服务器端口)
Document Path: /index1.html. (供测试的URL路径)
Document Length: 3721 bytes (供测试的URL返回的文档大小)
Concurrency Level: 1000 (并发数)
Time taken for tests: 2.327 seconds (压力测试消耗的总时间)
Complete requests: 5000 (的总次数)
Failed requests: 688 (失败的请求数)
Write errors: 0 (网络连接写入错误数)
Total transferred: 17402975 bytes (传输的总数据量)
HTML transferred: 16275725 bytes (HTML文档的总数据量)
Requests per second: 2148.98 [#/sec] (mean) (平均每秒的请求数) 这个是非常重要的参数数值，服务器的吞吐量 #计算公式:总请求数 / 处理这些请求的总完成时间
Time per request: 465.338 [ms] (mean) (所有并发用户(这里是1000)都请求一次的平均时间)
Time request: 0.247 [ms] (mean, across all concurrent requests) (单个用户请求一次的平均时间)
Transfer rate: 7304.41 [Kbytes/sec] received 每秒获取的数据长度 (传输速率，单位：KB/s)
...
Percentage of the requests served within a certain time (ms)
50% 347 ## 50%的请求在347ms内返回
66% 401 ## 60%的请求在401ms内返回
75% 431
80% 516
90% 600
95% 846
98% 1571
99% 1593
100% 1619 (longest request)
3、示例演示
注意事项
● 测试机与被测试机要分开
● 不要对线上的服务器做压力测试
● 观察测试工具ab所在机器，以及被测试的机器的CPU、内存、网络等都不超过最高限度的75%
[root@nginx-server ~]# ab -n 50 -c 2 http://www.testpm.cn/
This is ApacheBench, Version 2.3 <$Revision: 1430300 $>
Copyright 1996 Adam Twiss, Zeus Technology Ltd, http://www.zeustech.net/
Licensed to The Apache Software Foundation, http://www.apache.org/
Benchmarking www.testpm.cn (be patient).....done
Server Software: nginx/1.16.0
Server Hostname: www.testpm.cn
Server Port: 80
Document Path: /
Document Length: 612 bytes
Concurrency Level: 2
Time taken for tests: 2.724 seconds
Complete requests: 50
Failed requests: 0
Write errors: 0
Total transferred: 42250 bytes
HTML transferred: 30600 bytes
Requests per second: 18.35 [#/sec] (mean)
Time per request: 108.968 [ms] (mean)
Time per request: 54.484 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate: 15.15 [Kbytes/sec] received
Connection Times (ms)
min mean[+/-sd] median max
Connect: 42 52 17.3 46 137
Processing: 43 54 20.8 47 170
Waiting: 42 53 20.7 47 170
Total: 84 106 28.9 93 219
Percentage of the requests served within a certain time (ms)
50% 93
66% 96
75% 101
80% 130
90% 153
95% 161
98% 219
99% 219
100% 219 (longest request)
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