如何測試Nginx的高性能

簡介

Nginx ("engine x") 是一個高性能的HTTP和反向代理服務器，也是一個IMAP/POP3/SMTP代理服務器；

作爲一款輕量級的Web服務器，具有佔有內存少，併發能力強等優勢，是高連接併發場景下Apache的不錯的替代品；

本篇主要介紹Nginx作爲Web服務器時，相對於Apache的性能優勢；

下一篇將會介紹Nginx作爲方向代理服務器的實現；

重要特點

非阻塞：數據複製時，磁盤I/O的第一階段是非阻塞的；
事件驅動：通信機制採用epoll模型，支持更大的併發連接；
master/worker結構：一個master進程，生成一個或多個worker進程；

基礎架構

Nginx如何實現高併發：

I/O模型採用異步非阻塞的事件驅動機制，由進程循環處理多個準備好的事件，如epoll機制；

Nginx與Apache對高併發處理上的區別：

對於Apache，每個請求都會獨佔一個工作線程，當併發量增大時，也會產生大量的工作線程，導致內存佔用急劇上升，同時線程的上下文切換也會導致CPU開銷增大，導致在高併發場景下性能下降嚴重；
對於Nginx，一個worker進程只有一個主線程，通過事件驅動機制，實現循環處理多個準備好的事件，從而實現輕量級和高併發；

部署配置

安裝

yum -y groupinstall “Development tools”
yum -y groupinstall “Server Platform Development”
yum install gcc openssl-devel pcre-devel zlib-devel
groupadd -r nginx
useradd -r -g nginx -s /sbin/nologin -M nginx
tar xf nginx-1.4.7.tar.gz
cd nginx-1.4.7
mkdir -pv /var/tmp/nginx
./configure \
  --prefix=/usr \
  --sbin-path=/usr/sbin/nginx \
  --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf \
  --error-log-path=/var/log/nginx/error.log \
  --http-log-path=/var/log/nginx/access.log \
  --pid-path=/var/run/nginx/nginx.pid  \
  --lock-path=/var/lock/nginx.lock \
  --user=nginx \
  --group=nginx \
  --with-http_ssl_module \
  --with-http_flv_module \
  --with-http_stub_status_module \
  --with-http_gzip_static_module \
  --http-client-body-temp-path=/var/tmp/nginx/client/ \
  --http-proxy-temp-path=/var/tmp/nginx/proxy/ \
  --http-fastcgi-temp-path=/var/tmp/nginx/fcgi/ \
  --http-uwsgi-temp-path=/var/tmp/nginx/uwsgi \
  --http-scgi-temp-path=/var/tmp/nginx/scgi \
  --with-pcre
make && make install

配置

vi /etc/init.d/nginx # 配置服務腳本
#!/bin/sh
#
# nginx - this script starts and stops the nginx daemon
#
# chkconfig:   - 85 15
# description:  Nginx is an HTTP(S) server, HTTP(S) reverse \
#               proxy and IMAP/POP3 proxy server
# processname: nginx
# config:      /etc/nginx/nginx.conf
# config:      /etc/sysconfig/nginx
# pidfile:     /var/run/nginx.pid
# Source function library.
. /etc/rc.d/init.d/functions
# Source networking configuration.
. /etc/sysconfig/network
# Check that networking is up.
[ "$NETWORKING" = "no" ] && exit 0
nginx="/usr/sbin/nginx"
prog=$(basename $nginx)
NGINX_CONF_FILE="/etc/nginx/nginx.conf"
[ -f /etc/sysconfig/nginx ] && . /etc/sysconfig/nginx
lockfile=/var/lock/subsys/nginx
make_dirs() {
   # make required directories
   user=`nginx -V 2>&1 | grep "configure arguments:" | sed 's/[^*]*--user=\([^ ]*\).*/\1/g' -`
   options=`$nginx -V 2>&1 | grep 'configure arguments:'`
   for opt in $options; do
       if [ `echo $opt | grep '.*-temp-path'` ]; then
           value=`echo $opt | cut -d "=" -f 2`
           if [ ! -d "$value" ]; then
               # echo "creating" $value
               mkdir -p $value && chown -R $user $value
           fi
       fi
   done
}
start() {
    [ -x $nginx ] || exit 5
    [ -f $NGINX_CONF_FILE ] || exit 6
    make_dirs
    echo -n $"Starting $prog: "
    daemon $nginx -c $NGINX_CONF_FILE
    retval=$?
    echo
    [ $retval -eq 0 ] && touch $lockfile
    return $retval
}
stop() {
    echo -n $"Stopping $prog: "
    killproc $prog -QUIT
    retval=$?
    echo
    [ $retval -eq 0 ] && rm -f $lockfile
    return $retval
}
restart() {
    configtest || return $?
    stop
    sleep 1
    start
}
reload() {
    configtest || return $?
    echo -n $"Reloading $prog: "
    killproc $nginx -HUP
    RETVAL=$?
    echo
}
force_reload() {
    restart
}
configtest() {
  $nginx -t -c $NGINX_CONF_FILE
}
rh_status() {
    status $prog
}
rh_status_q() {
    rh_status >/dev/null 2>&1
}
case "$1" in
    start)
        rh_status_q && exit 0
        $1
        ;;
    stop)
        rh_status_q || exit 0
        $1
        ;;
    restart|configtest)
        $1
        ;;
    reload)
        rh_status_q || exit 7
        $1
        ;;
    force-reload)
        force_reload
        ;;
    status)
        rh_status
        ;;
    condrestart|try-restart)
        rh_status_q || exit 0
            ;;
    *)
        echo $"Usage: $0 {start|stop|status|restart|condrestart|try-restart|reload|force-reload|configtest}"
        exit 2
esac
chmod +x /etc/init.d/nginx # 復***務腳本執行權限
vi /etc/nginx/nginx.conf # 編輯主配置文件
worker_processes  2;
error_log  /var/log/nginx/nginx.error.log;
pid        /var/run/nginx.pid;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
    server {
        listen       80;
        server_name  xxrenzhe.lnmmp.com;
        access_log  /var/log/nginx/nginx.access.log  main;
        location / {
            root   /www/lnmmp.com;
            index  index.php index.html index.htm;
        }
        error_page  404              /404.html;
        error_page  500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   /www/lnmmp.com;
        }
        location ~ \.php$ {
            root           /www/lnmmp.com;
            fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
            fastcgi_index  index.php;
            fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  $document_root$fastcgi_script_name;
            include        fastcgi_params;
        }
    }
}
vi /etc/nginx/fastcgi_params # 編輯fastcgi參數文件
fastcgi_param  GATEWAY_INTERFACE  CGI/1.1;
fastcgi_param  SERVER_SOFTWARE    nginx;
fastcgi_param  QUERY_STRING       $query_string;
fastcgi_param  REQUEST_METHOD     $request_method;
fastcgi_param  CONTENT_TYPE       $content_type;
fastcgi_param  CONTENT_LENGTH     $content_length;
fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME    $document_root$fastcgi_script_name;
fastcgi_param  SCRIPT_NAME        $fastcgi_script_name;
fastcgi_param  REQUEST_URI        $request_uri;
fastcgi_param  DOCUMENT_URI       $document_uri;
fastcgi_param  DOCUMENT_ROOT      $document_root;
fastcgi_param  SERVER_PROTOCOL    $server_protocol;
fastcgi_param  REMOTE_ADDR        $remote_addr;
fastcgi_param  REMOTE_PORT        $remote_port;
fastcgi_param  SERVER_ADDR        $server_addr;
fastcgi_param  SERVER_PORT        $server_port;
fastcgi_param  SERVER_NAME        $server_name;

啓動服務

service nginx configtest # 服務啓動前先驗證配置文件是否正確
service nginx start
ps -ef |grep nginx # 檢查nginx進程，尤其是worker進程是否與worker_processes值一致
ss -antupl |grep 80 # 檢查服務端口是否啓動

性能測試

測試說明

每次測試都進行3次，最後數據取平均值；
對比測試中的Apache採用event的MPM機制，最大化提高Apache的併發性能；
每次測試後，都需重新啓動服務(httpd或nginx)，以防止多次測試數據不準；

測試工具：webbench

優點：比ab能更好的模擬併發請求，最大支持模擬30000併發連接；

測試方法

# 安裝wenbench
wget http://blog.s135.com/soft/linux/webbench/webbench-1.5.tar.gz
tar xf webbench-1.5.tar.gz
cd webbench-1.5
make && make install
# 測試
webbench -c 100 -t 30 http://172.16.25.112/nginx.html # 測試靜態文件訪問
webbench -c 20 -t 30 http://172.16.25.112/test_mem.php # 測試動態文件訪問

測試數據

分析趨勢圖

靜態文件訪問趨勢圖

動態文件訪問趨勢圖

總結

綜合上面測試得出的趨勢圖可以看出：

靜態文件測試時，低併發(200以下)情況下，Nginx和Apach的處理能力相當(2000pages/sec左右)，當併發數超過200後，則Apache的處理能力開始下降，而Nginx保持穩定；同時隨着併發量的增大，Apache令人詬病的內存佔用和負載開始急劇上升，與此同時，Nginx在內存佔用和負載方面的略微提升則可以忽略不計了；
動態文件測試時，低併發(100以下)情況下，Nginx和Apache的處理能力相當(650pages/sec左右)，但Nginx的內存佔用和負載峯值只有Apache的50%左右；在高併發情況下(100以上)，Apach的動態處理能力開始下滑，當並發達到500時，開始出現失敗的請求，說明此時已達到的Apache的處理上限了，而反觀Nginx，雖然處理動態請求會消耗更多的內存，但其處理能力隨着併發量的上升而上升，即使併發1000動態請求，也未達到其處理能力上限；
故不管是在靜態文件請求還是動態文件請求方面，Nginx的性能都是強勢優於Apache的；雖然可以通過系統調優的方式提高Apache的處理性能，但和Nginx相比，還是不足以打動技術狂熱份子的吧，哈哈！

參考資料：http://blog.csdn.net/yankai0219/article/details/8018275

說明：測試使用的nginx.html和test_mem.php文件以及測試完整數據nginx_test.txt見附件；

下一篇：Nginx作爲反向代理服務器的實現

如何測試Nginx的高性能

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