nginx配置相关知识

本文内容：

1. 五种IO模型（阻塞，非阻塞，复用IO，同步，异步）
2. sendfile原理
3. nginx优化

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一、五种IO模型

     IO原理：当进程需要从硬盘读取或写入某些内容到硬盘得时候，需要先对内核提出write或者是read的IO请求

内核收到IO请求后会准备相关资源，此时进程会依据不同的IO模型来进行相关操作。当内核将相关资源准备好了

之后，会将数据拷贝至用户空间，并且通知进程，进程此时会再次依据IO模型来进行相关操作。

• 阻塞IO：在内核准备先关资源和内核将内容拷贝至用户空间的时候都会阻塞
• 非阻塞：内核在准备相关资源的时候进程并不会阻塞，而是会不断的询问内核资源是否准备完成。因为内核没有准备好，所以会返回一个错误，进程看到返回的错误就会知道内核并没用准备好，因此会继续发起IO请求，直到内核准备好资源。第二阶段，内核将资源拷贝到了用户空间的时候，进程仍然需要阻塞。（整个非阻塞IO过程都会占用CPU）
• 复用IO：这是从系统层面来进行的，某一个进程（select/poll）专门帮其他的进程来询问内核资源是否准备完毕。当内核将某个进程IO的资源准备妥当之后，select进程就会通知相关的进程来进行下一步操作。然后内核将数据拷贝至用户空间时，先关的进程仍然需要进入阻塞模式。不过在整个调用的第一阶段，只会阻塞的是select进程，它会有一个线程不断地询问内核资源是否准备完成。
• 信号驱动IO：进程发起IO之后继续自己的事情，并且留下一个信号接收函数，一旦内核将资源准备完成，就会发送一个信号给进程，收到信号后便使用信号接收函数进行先关的IO操作。不过在内核将数据拷贝至用户空间时，进程仍然会阻塞。
• 异步IO：进程发起调用后继续其他事情，内核开始准备资源，将资源准备好，并且拷贝至用户空间之后内核才会发送信号通知进程，因此进程在全部的两个阶段都不会进入阻塞状态。

小结：前面四中IO模型中，阻塞IO在第一阶段和第二阶段调用进程都会进入阻塞；非阻塞IO和信号驱动IO在第一阶段没有阻塞，但在第二阶段也会进入阻塞；复用IO模型比较特殊，调用进行的第一阶段不用进入阻塞（有其他的代理进程代替他阻塞），第二阶段仍然会进入阻塞；异步IO在全部的两个阶段都不会进入阻塞。

二、sendfile原理

nginx传输文件原理：

1. 内核调用read函数，并且将相关的文件从磁盘拷贝至内存
2. 内核将内存中的文件拷贝至用户空间
3. 文件从用户空间拷贝至tcp连接的socket缓冲区
4. 文件从socket缓冲区拷贝至相关的tcp协议引擎处准备发送

开启sendfile选项后：

1. 内核将文件从硬盘拷贝至内存
2. 文件被拷贝至socket缓冲区
3. 文件被拷贝至tcp相关协议引擎处准备发送

三、nginx优化

 nginx配置文件优化

work_process auto;  #nginx进程数，一般按照cpu核数来设置，最好小于等于CPU核数
work_cpu_affinity 0001 0010 0100 1000;   #将每个进程绑定到cpu，这样减少cpu的切换
work_rlimit_nofile 102400;   #每个进程打开的文件数，应与 ulimit -n中的值一样
use epoll;   #nginx使用epoll的IO模型，是select/poll模型的增强版
work_connections 102400;   #每个进程最大的并发连接数
keepalived_timeout 65;   #保持长连接的最大时间
client_header_buffer_size 4k;   #客户端请求头的缓冲区，应设置为系统分页的1~n倍
open_file_cache max=102400 inactive=20s;   #缓存最大数量建议和打开文件最大数一样，inactive表示多长时间没使用缓存就删除缓存
open_file_cache_valid 30s;   #多长时间检查一次缓存的有效信息
open_file_cache_min_uses 1;   #在inactive时间内缓存的最少使用数，小于此值就会在inactive时间后删除此缓存

   内核参数优化     

net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000   #timewait的数量，默认为180k
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024    65000   #允许系统打开的端口的范围
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1    #启用timewait快速回收
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1    #重用模式，允许将timewait socket重新用于新的tcp连接
net.ipv4.tcp_syncookies = 1    #开启SYN cookies，一旦SYN队列溢出，则启用cookies处理
net.core.somaxconn = 262144    #web 应用中 listen 函数的 backlog 默认会给我们内核参数的 net.core.somaxconn 限制到128，而 nginx 定义的 NGX_LISTEN_BACKLOG 默认为 511，所以有必要调整这个值。
net.core.netdev_max_backlog = 262144    #网络接口接受数据包的速率大于内核处理速率时，允许限制送到网络接口的数据包的最大数目
net.ipv4.tcp_max_orphans = 262144    #防止dos攻击，设置允许没有关联任何文件的tcp socket数量
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144    #尚未收到客户端确认信息的SYN最大数量，即限制半连接数量
net.ipv4.tcp_timestamps = 0    #关闭时间戳
net.ipv4.tcp_synack_retries = 1    #进行tcp第二次握手时，最大的尝试数量
net.ipv4.tcp_syn_retries = 1    #内核放弃连接之前发送的syn报文次数
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 1    #此参数决定了fin_wait-2状态的时间值，即第三次挥手的超时时间
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30   #keepalive起作用时，tcp发送keepalive消息的频度，缺省为2h