《深入理解Nginx:模块开发与架构解析》一2.3 Nginx服务的基本配置

    xiaoxiao2021-04-15  364

    2.3 Nginx服务的基本配置

    Nginx在运行时,至少必须加载几个核心模块和一个事件类模块。这些模块运行时所支持的配置项称为基本配置—所有其他模块执行时都依赖的配置项。下面详述基本配置项的用法。由于配置项较多,所以把它们按照用户使用时的预期功能分成了以下4类:用于调试、定位问题的配置项。正常运行的必备配置项。优化性能的配置项。事件类配置项(有些事件类配置项归纳到优化性能类,这是因为它们虽然也属于events {}块,但作用是优化性能)。有这么一些配置项,即使没有显式地进行配置,它们也会有默认的值,如daemon,即使在nginx.conf中没有对它进行配置,也相当于打开了这个功能,这点需要注意。对于这样的配置项,作者会在下面相应的配置项描述上加入一行“默认:”来进行说明。

    2.3.1 用于调试进程和定位问题的配置项

    先来看一下用于调试进程、定位问题的配置项,如下所示。(1)是否以守护进程方式运行Nginx

    语法:daemon on | off; 默认:daemon on;

    守护进程(daemon)是脱离终端并且在后台运行的进程。它脱离终端是为了避免进程执行过程中的信息在任何终端上显示,这样一来,进程也不会被任何终端所产生的信息所打断。Nginx毫无疑问是一个需要以守护进程方式运行的服务,因此,默认都是以这种方式运行的。不过Nginx还是提供了关闭守护进程的模式,之所以提供这种模式,是为了方便跟踪调试Nginx,毕竟用gdb调试进程时最烦琐的就是如何继续跟进fork出的子进程了。这在第三部分研究Nginx架构时很有用。(2)是否以master/worker方式工作

    语法:master_process on | off; 默认:master_process on;

    可以看到,在如图2-1所示的产品环境中,是以一个master进程管理多个worker进程的方式运行的,几乎所有的产品环境下,Nginx都以这种方式工作。与daemon配置相同,提供master_process配置也是为了方便跟踪调试Nginx。如果用off关闭了master_process方式,就不会fork出worker子进程来处理请求,而是用master进程自身来处理请求。(3)error日志的设置

    语法:error_log /path/file level; 默认:error_log logs/error.log error;

    error日志是定位Nginx问题的最佳工具,我们可以根据自己的需求妥善设置error日志的路径和级别。/path/file参数可以是一个具体的文件,例如,默认情况下是logs/error.log文件,最好将它放到一个磁盘空间足够大的位置;/path/file也可以是/dev/null,这样就不会输出任何日志了,这也是关闭error日志的唯一手段;/path/file也可以是stderr,这样日志会输出到标准错误文件中。level是日志的输出级别,取值范围是debug、info、notice、warn、error、crit、alert、emerg,从左至右级别依次增大。当设定为一个级别时,大于或等于该级别的日志都会被输出到/path/file文件中,小于该级别的日志则不会输出。例如,当设定为error级别时,error、crit、alert、emerg级别的日志都会输出。如果设定的日志级别是debug,则会输出所有的日志,这样数据量会很大,需要预先确保/path/file所在磁盘有足够的磁盘空间。注意 如果日志级别设定到debug,必须在configure时加入--with-debug配置项。(4)是否处理几个特殊的调试点

    语法:debug_points [stop | abort]

    这个配置项也是用来帮助用户跟踪调试Nginx的。它接受两个参数:stop和abort。Nginx在一些关键的错误逻辑中(Nginx 1.0.14版本中有8处)设置了调试点。如果设置了debug_points为stop,那么Nginx的代码执行到这些调试点时就会发出SIGSTOP信号以用于调试。如果debug_points设置为abort,则会产生一个coredump文件,可以使用gdb来查看Nginx当时的各种信息。通常不会使用这个配置项。(5)仅对指定的客户端输出debug级别的日志

    语法:debug_connection [IP | CIDR]

    这个配置项实际上属于事件类配置,因此,它必须放在events {...}中才有效。它的值可以是IP地址或CIDR地址,例如:

    events { debug_connection 10.224.66.14; debug_connection 10.224.57.0/24; }

    这样,仅仅来自以上IP地址的请求才会输出debug级别的日志,其他请求仍然沿用error_log中配置的日志级别。上面这个配置对修复Bug很有用,特别是定位高并发请求下才会发生的问题。注意 使用debug_connection前,需确保在执行configure时已经加入了--with-debug参数,否则不会生效。(6)限制coredump核心转储文件的大小

    语法:worker_rlimit_core size;

    在Linux系统中,当进程发生错误或收到信号而终止时,系统会将进程执行时的内存内容(核心映像)写入一个文件(core文件),以作为调试之用,这就是所谓的核心转储(core dumps)。当Nginx进程出现一些非法操作(如内存越界)导致进程直接被操作系统强制结束时,会生成核心转储core文件,可以从core文件获取当时的堆栈、寄存器等信息,从而帮助我们定位问题。但这种core文件中的许多信息不一定是用户需要的,如果不加以限制,那么可能一个core文件会达到几GB,这样随便coredumps几次就会把磁盘占满,引发严重问题。通过worker_rlimit_core配置可以限制core文件的大小,从而有效帮助用户定位问题。(7)指定coredump文件生成目录

    语法:working_directory path;

    worker进程的工作目录。这个配置项的唯一用途就是设置coredump文件所放置的目录,协助定位问题。因此,需确保worker进程有权限向working_directory指定的目录中写入文件。

    2.3.2 正常运行的配置项

    下面是正常运行的配置项的相关介绍。(1)定义环境变量

    语法:env VAR|VAR=VALUE

    这个配置项可以让用户直接设置操作系统上的环境变量。例如:

    env TESTPATH=/tmp/;

    (2)嵌入其他配置文件

    语法:include /path/file;

    include配置项可以将其他配置文件嵌入到当前的nginx.conf文件中,它的参数既可以是绝对路径,也可以是相对路径(相对于Nginx的配置目录,即nginx.conf所在的目录),例如:

    include mime.types; include vhost/*.conf;

    可以看到,参数的值可以是一个明确的文件名,也可以是含有通配符*的文件名,同时可以一次嵌入多个配置文件。(3)pid文件的路径

    语法:pid path/file; 默认:pid logs/nginx.pid;

    保存master进程ID的pid文件存放路径。默认与configure执行时的参数“--pid-path”所指定的路径是相同的,也可以随时修改,但应确保Nginx有权在相应的目标中创建pid文件,该文件直接影响Nginx是否可以运行。(4)Nginx worker进程运行的用户及用户组

    语法:user username [groupname]; 默认:user nobody nobody;

    user用于设置master进程启动后,fork出的worker进程运行在哪个用户和用户组下。当按照“user username;”设置时,用户组名与用户名相同。若用户在configure命令执行时使用了参数--user=username和--group=groupname,此时nginx.conf将使用参数中指定的用户和用户组。(5)指定Nginx worker进程可以打开的最大句柄描述符个数

    语法:worker_rlimit_nofile limit;

    设置一个worker进程可以打开的最大文件句柄数。(6)限制信号队列

    语法:worker_rlimit_sigpending limit;

    设置每个用户发往Nginx的信号队列的大小。也就是说,当某个用户的信号队列满了,这个用户再发送的信号量会被丢掉。

    2.3.3 优化性能的配置项

    下面是优化性能的配置项的相关介绍。(1)Nginx worker进程个数

    语法:worker_processes number; 默认:worker_processes 1;

    在master/worker运行方式下,定义worker进程的个数。worker进程的数量会直接影响性能。那么,用户配置多少个worker进程才好呢?这实际上与业务需求有关。每个worker进程都是单线程的进程,它们会调用各个模块以实现多种多样的功能。如果这些模块确认不会出现阻塞式的调用,那么,有多少CPU内核就应该配置多少个进程;反之,如果有可能出现阻塞式调用,那么需要配置稍多一些的worker进程。例如,如果业务方面会致使用户请求大量读取本地磁盘上的静态资源文件,而且服务器上的内存较小,以至于大部分的请求访问静态资源文件时都必须读取磁盘(磁头的寻址是缓慢的),而不是内存中的磁盘缓存,那么磁盘I/O调用可能会阻塞住worker进程少量时间,进而导致服务整体性能下降。多worker进程可以充分利用多核系统架构,但若worker进程的数量多于CPU内核数,那么会增大进程间切换带来的消耗(Linux是抢占式内核)。一般情况下,用户要配置与CPU内核数相等的worker进程,并且使用下面的worker_cpu_affinity配置来绑定CPU内核。(2)绑定Nginx worker进程到指定的CPU内核

    语法:worker_cpu_affinity cpumask [cpumask...]

    为什么要绑定worker进程到指定的CPU内核呢?假定每一个worker进程都是非常繁忙的,如果多个worker进程都在抢同一个CPU,那么这就会出现同步问题。反之,如果每一个worker进程都独享一个CPU,就在内核的调度策略上实现了完全的并发。例如,如果有4颗CPU内核,就可以进行如下配置:

    worker_processes 4; worker_cpu_affinity 1000 0100 0010 0001;

    注意 worker_cpu_affinity配置仅对Linux操作系统有效。Linux操作系统使用sched_setaffinity()系统调用实现这个功能。(3)SSL硬件加速语法:ssl_engine device;如果服务器上有SSL硬件加速设备,那么就可以进行配置以加快SSL协议的处理速度。用户可以使用OpenSSL提供的命令来查看是否有SSL硬件加速设备:

    openssl engine -t

    (4)系统调用gettimeofday的执行频率

    语法:timer_resolution t;

    默认情况下,每次内核的事件调用(如epoll、select、poll、kqueue等)返回时,都会执行一次gettimeofday,实现用内核的时钟来更新Nginx中的缓存时钟。在早期的Linux内核中,gettimeofday的执行代价不小,因为中间有一次内核态到用户态的内存复制。当需要降低gettimeofday的调用频率时,可以使用timer_resolution配置。例如,“timer_resolution 100ms;”表示至少每100ms才调用一次gettimeofday。但在目前的大多数内核中,如x86-64体系架构,gettimeofday只是一次vsyscall,仅仅对共享内存页中的数据做访问,并不是通常的系统调用,代价并不大,一般不必使用这个配置。而且,如果希望日志文件中每行打印的时间更准确,也可以使用它。(5)Nginx worker进程优先级设置

    语法:worker_priority nice; 默认:worker_priority 0;

    该配置项用于设置Nginx worker进程的nice优先级。在Linux或其他类UNIX操作系统中,当许多进程都处于可执行状态时,将按照所有进程的优先级来决定本次内核选择哪一个进程执行。进程所分配的CPU时间片大小也与进程优先级相关,优先级越高,进程分配到的时间片也就越大(例如,在默认配置下,最小的时间片只有5ms,最大的时间片则有800ms)。这样,优先级高的进程会占有更多的系统资源。优先级由静态优先级和内核根据进程执行情况所做的动态调整(目前只有±5的调整)共同决定。nice值是进程的静态优先级,它的取值范围是–20~+19,–20是最高优先级,+19是最低优先级。因此,如果用户希望Nginx占有更多的系统资源,那么可以把nice值配置得更小一些,但不建议比内核进程的nice值(通常为–5)还要小。

    2.3.4 事件类配置项

    下面是事件类配置项的相关介绍。(1)是否打开accept锁

    语法:accept_mutex [on | off] 默认:accept_mutext on;

    accept_mutex是Nginx的负载均衡锁,本书会在第9章事件处理框架中详述Nginx是如何实现负载均衡的。这里,读者仅需要知道accept_mutex这把锁可以让多个worker进程轮流地、序列化地与新的客户端建立TCP连接。当某一个worker进程建立的连接数量达到worker_connections配置的最大连接数的7/8时,会大大地减小该worker进程试图建立新TCP连接的机会,以此实现所有worker进程之上处理的客户端请求数尽量接近。accept锁默认是打开的,如果关闭它,那么建立TCP连接的耗时会更短,但worker进程之间的负载会非常不均衡,因此不建议关闭它。(2)lock文件的路径

    语法:lock_file path/file; 默认:lock_file logs/nginx.lock;

    accept锁可能需要这个lock文件,如果accept锁关闭,lock_file配置完全不生效。如果打开了accept锁,并且由于编译程序、操作系统架构等因素导致Nginx不支持原子锁,这时才会用文件锁实现accept锁(14.8.1节将会介绍文件锁的用法),这样lock_file指定的lock文件才会生效。注意 在基于i386、AMD64、Sparc64、PPC64体系架构的操作系统上,若使用GCC、Intel C++ 、SunPro C++编译器来编译Nginx,则可以肯定这时的Nginx是支持原子锁的,因为Nginx会利用CPU的特性并用汇编语言来实现它(可以参考14.3节x86架构下原子操作的实现)。这时的lock_file配置是没有意义的。(3)使用accept锁后到真正建立连接之间的延迟时间

    语法:accept_mutex_delay Nms; 默认:accept_mutex_delay 500ms;

    在使用accept锁后,同一时间只有一个worker进程能够取到accept锁。这个accept锁不是阻塞锁,如果取不到会立刻返回。如果有一个worker进程试图取accept锁而没有取到,它至少要等accept_mutex_delay定义的时间间隔后才能再次试图取锁。(4)批量建立新连接

    语法:multi_accept [ on | off ]; 默认:multi_accept off;

    当事件模型通知有新连接时,尽可能地对本次调度中客户端发起的所有TCP请求都建立连接。(5)选择事件模型

    语法:use [ kqueue | rtsig | epoll | /dev/poll | select | poll | eventport ];

    默认:Nginx会自动使用最适合的事件模型。对于Linux操作系统来说,可供选择的事件驱动模型有poll、select、epoll三种。epoll当然是性能最高的一种,在9.6节会解释epoll为什么可以处理大并发连接。(6)每个worker的最大连接数

    语法:worker_connections number;

    定义每个worker进程可以同时处理的最大连接数。

    相关资源:七夕情人节表白HTML源码(两款)

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