如何测试Nginx的高性能-工具盒子

简介

Nginx ("engine x") 是一个高性能的HTTP和反向代理服务器，也是一个IMAP/POP3/SMTP代理服务器；

作为一款轻量级的Web服务器，具有占有内存少，并发能力强等优势，是高连接并发场景下Apache的不错的替代品；

本篇主要介绍Nginx作为Web服务器时，相对于Apache的性能优势；

下一篇将会介绍Nginx作为方向代理服务器的实现；

重要特点

非阻塞：数据复制时，磁盘I/O的第一阶段是非阻塞的；
事件驱动：通信机制采用epoll模型，支持更大的并发连接；
master/worker结构：一个master进程，生成一个或多个worker进程；

基础架构

Nginx如何实现高并发：

I/O模型采用异步非阻塞的事件驱动机制，由进程循环处理多个准备好的事件，如epoll机制；

Nginx与Apache对高并发处理上的区别：

对于Apache，每个请求都会独占一个工作线程，当并发量增大时，也会产生大量的工作线程，导致内存占用急剧上升，同时线程的上下文切换也会导致CPU开销增大，导致在高并发场景下性能下降严重；
对于Nginx，一个worker进程只有一个主线程，通过事件驱动机制，实现循环处理多个准备好的事件，从而实现轻量级和高并发；

部署配置

安装

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 # 配置服务脚本
#!/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: $0 {start|stop|status|restart|condrestart|try-restart|reload|force-reload|configtest}"
        exit 2
esac
chmod +x /etc/init.d/nginx # 复***务脚本执行权限
vi /etc/nginx/nginx.conf # 编辑主配置文件
worker_processes  2;
error_log  /var/log/nginx/nginx.error.log;
pid        /var/run/nginx.pid;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    log_format  main  '$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 # 编辑fastcgi参数文件
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;

启动服务

service nginx configtest # 服务启动前先验证配置文件是否正确
service nginx start
ps -ef |grep nginx # 检查nginx进程，尤其是worker进程是否与worker_processes值一致
ss -antupl |grep 80 # 检查服务端口是否启动

性能测试

测试说明

每次测试都进行3次，最后数据取平均值；
对比测试中的Apache采用event的MPM机制，最大化提高Apache的并发性能；
每次测试后，都需重新启动服务(httpd或nginx)，以防止多次测试数据不准；

测试工具：webbench

优点：比ab能更好的模拟并发请求，最大支持模拟30000并发连接；

测试方法

# 安装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
# 测试
webbench -c 100 -t 30 http://172.16.25.112/nginx.html # 测试静态文件访问
webbench -c 20 -t 30 http://172.16.25.112/test_mem.php # 测试动态文件访问

测试数据

分析趋势图

静态文件访问趋势图

动态文件访问趋势图

总结

综合上面测试得出的趋势图可以看出：

1、静态文件测试时，低并发(200以下)情况下，Nginx和Apach的处理能力相当(2000pages/sec左右)，当并发数超过200后，则Apache的处理能力开始下降，而Nginx保持稳定；同时随着并发量的增大，Apache令人诟病的内存占用和负载开始急剧上升，与此同时，Nginx在内存占用和负载方面的略微提升则可以忽略不计了；

2、动态文件测试时，低并发(100以下)情况下，Nginx和Apache的处理能力相当(650pages/sec左右)，但Nginx的内存占用和负载峰值只有Apache的50%左右；在高并发情况下(100以上)，Apach的动态处理能力开始下滑，当并发达到500时，开始出现失败的请求，说明此时已达到的Apache的处理上限了，而反观Nginx，虽然处理动态请求会消耗更多的内存，但其处理能力随着并发量的上升而上升，即使并发1000动态请求，也未达到其处理能力上限；

3、故不管是在静态文件请求还是动态文件请求方面，Nginx的性能都是强势优于Apache的；虽然可以通过系统调优的方式提高Apache的处理性能，但和Nginx相比，还是不足以打动技术狂热份子的吧，哈哈！

参考资料 ：http://blog.csdn.net/yankai0219/article/details/8018275

说明：测试使用的nginx.html和test_mem.php文件以及测试完整数据nginx_test.txt见附件；