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Nginx配置性能优化之I/O和TCP配置

Sendfile

当应用程序传输文件时,内核首先缓冲数据,然后将数据发送到应用程序缓冲区。 应用程序反过来将数据发送到目的地。 Sendfile方法是一种改进的数据传输方法,其中数据在操作系统内核空间内的文件描述符之间复制,而不将数据传输到应用程序缓冲区。 这使操作系统资源的利用率提高。
可以使用sendfile指令启用该方法。 该指令可用于http,server和location代码块:

http{
     sendfile on;
}

此指令默认为off。

直接I/O

操作系统内核通常尝试优化和缓存任何读/写请求。 由于数据在内核中缓存,对同一位置的任何后续读取请求将更快,因为不需要再从磁盘读取信息。
直接I/O是文件系统的一个功能,其从应用程序到磁盘直接读取和写入,从而绕过所有操作系统缓存。 这使得更好地利用CPU周期和提高缓存效率。
该方法用于数据具有较差命中率的地方。 这样的数据不需要在任何高速缓存中,并且可以在需要时加载。 它可以用于提供大文件。 directio指令启用该功能。 该指令可用于http,server和location区块:

location /video/ {
     directio 4m;
}

任何大于指令中指定的文件将由直接I/O加载。 其它情况下禁用此参数。
直接I/O取决于执行数据传输时的块大小。 NGINX有directio_alignment指令来设置块大小。 该指令可用于http,server和location区块:

location /video/ {
     directio 4m;
     directio_alignment 512;
}

除了XFS文件系统,默认值512字节在所有Linux版本运行良好。在此文件系统下,大小应增加到4 KB。

异步I/O

异步I/O允许进程进行不受阻塞或不需要等待I/O完成的I/O操作。
aio命令可在NGINX配置的http,server和location区块下使用。 根据在指令所在区块,该指令将为匹配的请求执行异步I/O。 该参数适用于Linux内核2.6.22+和FreeBSD 4.3。 如下代码:

location /data {
     aio on;
}

默认情况下,该参数设置为off。 在Linux上,aio需要启用direction,而在FreeBSD上,sendfile需要禁用以使aio生效。
该指令具有特殊的线程值,可以为发送和读操作启用多线程。 多线程支持仅在Linux平台上可用,并且只能与处理请求的epoll,kqueue或eventport方法一起使用。
为了使用线程值,在编译Nginx时使用–with-threads选项配置多线程支持。 在NGINX全局上下文中使用thread_pool指令添加一个线程池。 在aio配置中使用该线程池:

thread_pool io_pool threads=16;
   http{
   ........
      location /data{
        sendfile    on;
        aio        threads=io_pool;
      }
   }
}

配置Nginx TCP

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HTTP是一种基于应用的协议,它使用TCP作为传输层。 在TCP中,数据以称为TCP分组的块的形式传送。 NGINX提供了改变底层TCP栈的行为的指令。 这些参数更改了单个套接字连接的属性。

TCP_NODELAY

TCP/IP网络存在“小包”问题,其中单字符消息可能在高负载网络上导致网络拥塞。 例如分组大小为41字节,其中40字节用于TCP报头,只有1字节是有用信息。 这些小包占用了大约4000%的巨大开销并且使得网络饱和。
ohn Nagle通过不立即发送小包来解决问题(Nagle的算法)。 所有这样的分组被收集一定量的时间,然后作为单个分组一次发送。 这改进了底层网络的的效率。 因此,典型的TCP/IP协议栈在将数据包发送到客户端之前需要等待200毫秒。
在打开套接字时可以使用TCP_NODELAY选项来禁用Nagle的缓冲算法,并在数据可用时立即发送。 NGINX提供了tcp_nodelay指令来启用此选项。 该指令可用于http,server和location区块:

http{
     tcp_nodelay on;
}

该指令默认情况下启用。

TCP_CORK

作为Nagle算法的替代方案,Linux提供了TCP_CORK选项。 该选项告诉TCP堆栈附加数据包,并在它们已满或当应用程序通过显式删除TCP_CORK指示发送数据包时发送它们。 这使得发送的数据分组是最优量,并且因此提高了网络的效率。
NGINX提供了tcp_nopush指令,在连接套接字时启用TCP_CORK。 该指令可用于http,server和location区块:

http{
     tcp_nopush on;
}

该指令默认情况下禁用。

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