启用reuse_port参数让Nginx性能提升3倍

为什么启用 reuse_port

• 记得 2008 年做性能测试的时候，新进7台 lenovo 4核4G 服务器用于性能测试。
• 当时资源紧张，这7台服务器都装了双系统（Win2003/CentOS5）空闲时用于做肉鸡（压测的Agent）。
• 当时给Nginx做了一系列测试，印象很深的是：在这批机器上，Nginx状态页面的压测。

短连接的话最佳QPS约4万，长连接的话最高QPS约13万。

• 大概3年后，那批 lenovo 服务器已经没人瞧得上了，只能做肉鸡。
• 然而，一次不经意的测试，发现再牛的服务器，短连接最佳QPS也高不了多少。
• 而且，肉鸡的资源没用完，被测试服务器的资源也用不完，网络也没瓶颈。

服务器资源使用率很低，然而响应就是不够快。

• 最后，我们发现了 SO_REUSEPORT。对，瓶颈在这（监听的入口）！

引入 LVS fullnat

• 当时用的 CentOS 5、6，内核版本都还在 2.6。
• 尝试过新内核，遇到一些奇怪的现象无力维护，最终放弃。
• 也可以用Nginx监控多个IP来突破瓶颈（多虚拟几个IP），维护成本略高。
• 也可以用LVS的NAT方式来做转发，然而NAT对网络的要求你懂的。
• 最终我们决定使用 淘宝LVS，依赖 淘宝内核。
• 然后使用 fullnat ，将对外端口映射到每个节点的多个端口（而非多IP）。
• 曾在线上做过极端测试，效果非常显著。然后我们就上线了！

原本10多台服务器的压力，全压到1台服务器的10多个端口上。居然抗住了

压测 reuse_port

• 如果我用 Debian 最新 Jessie 发行版，默认内核 3.16.0-4。
• 然而 Tengine 早已支持 reuse_port （原生Nginx要到1.9.1才支持）。
• 开启 reuse_port 后，你会发现有很多进程同时监听80端口：
  
• 加压后你会发现，服务器性能可被你榨干：
  
• 对比一下测试 reuse_port 的效果，小伙伴们惊呆了（短连接QPS过了24万）！
  
• 真相大白后，你还等什么？

探个究竟

• 测试过程中由于压大 TCP: Possible SYN flooding on port 80. ，出大量错误 。

• 于是将并发量降到了6万 net.core.somaxconn = 65535 。

• 再关闭 reuse_port 后，我们看下 perf top的情况：
  

• 然后再打开 reuse_port ，对比 perf top 的情况：
  

• 此时再放大 Nginx 监听的 back_log ，看下资源使用情况：
  

• 我们来看看些时的队列情况（有入队过万了）：
  

• 然后我们再来挑战30万并发（MTT是平均响应时间(ms)）：

  

• 经过一系列调优，相同环境相同并发量，没有再出现 TCP: Possible SYN flooding on port 80.。但出现了少量连接超时的情况：

2015-11-29 01:31:54,779 ERROR Connection timed out
java.net.ConnectException: Connection timed out	
				at HTTPClient.HTTPConnection$EstablishConnection.run(HTTPConnection.java:4082) ~[grinder-httpclient-3.9.1.jar:na]

测试环境

Dell PowerEdge M620
Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2620 v2 @ 2.10GHz
Linux 3.16.0-4-amd64 #1 SMP Debian 3.16.7-ckt11-1+deb8u3 (2015-08-04) x86_64 GNU/Linux
Ethernet controller: Broadcom Corporation NetXtreme II BCM57810 10 Gigabit Ethernet (rev 10)

Tengine version: Tengine/2.1.1 (nginx/1.6.2)
built by gcc 4.9.2 (Debian 4.9.2-10)
TLS SNI support enabled
configure arguments: --user=www-data --group=www-data --with-pcre-jit --prefix=/usr/share/nginx --sbin-path=/usr/sbin/nginx --dso-tool-path=/usr/sbin/dso_tool --dso-path=/usr/share/nginx/modules --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf --http-log-path=/var/log/nginx/access.log --error-log-path=/var/log/nginx/error.log --lock-path=/var/lock/nginx.lock --pid-path=/run/nginx.pid --http-client-body-temp-path=/var/lib/nginx/body --http-fastcgi-temp-path=/var/lib/nginx/fastcgi --http-proxy-temp-path=/var/lib/nginx/proxy --http-scgi-temp-path=/var/lib/nginx/scgi --http-uwsgi-temp-path=/var/lib/nginx/uwsgi --with-syslog --with-jemalloc --with-mail --with-file-aio --with-mail_ssl_module --with-http_ssl_module --with-google_perftools_module --with-http_auth_request_module --with-http_dav_module --with-http_gunzip_module --with-http_gzip_static_module --with-http_image_filter_module --with-http_spdy_module --with-http_stub_status_module --with-http_realip_module --with-http_addition_module --with-http_xslt_module --with-http_image_filter_module --with-http_geoip_module --with-http_sub_module --with-http_flv_module --with-http_slice_module --with-http_mp4_module --with-http_concat_module --with-http_random_index_module --with-http_secure_link_module --with-http_sysguard_module --with-http_split_clients_module=shared --with-http_referer_module=shared --with-http_uwsgi_module=shared --with-http_scgi_module=shared --with-http_memcached_module=shared --with-http_limit_conn_module=shared --with-http_limit_req_module=shared --with-http_empty_gif_module=shared --with-http_browser_module=shared --with-http_user_agent_module=shared --with-http_upstream_ip_hash_module=shared --with-http_upstream_least_conn_module=shared --with-http_upstream_session_sticky_module=shared --with-http_reqstat_module=shared --with-http_lua_module --with-luajit-inc=/usr/include/luajit-2.0 --with-luajit-lib=/usr/lib/x86_64-linux-gnu --with-cpu-opt=amd64 --with-ld-opt=-Wl,-z,relro --with-cc-opt='-g -O2 -fstack-protector-strong -Wformat -Werror=format-security -D_FORTIFY_SOURCE=2' --add-module=../echo-nginx-module-0.58 --add-module=../headers-more-nginx-module-0.261 --add-module=../redis2-nginx-module-0.12 --add-module=../ngx_cache_purge-2.3 --add-module=../ngx_cache_path_status-1.0
loaded modules:
    ngx_core_module (static)
    ngx_errlog_module (static)
    ngx_conf_module (static)
    ngx_dso_module (static)
    ngx_syslog_module (static)
    ngx_events_module (static)
    ngx_event_core_module (static)
    ngx_epoll_module (static)
    ngx_procs_module (static)
    ngx_proc_core_module (static)
    ngx_openssl_module (static)
    ngx_regex_module (static)
    ngx_http_module (static)
    ngx_http_core_module (static)
    ngx_http_log_module (static)
    ngx_http_upstream_module (static)
    ngx_http_spdy_module (static)
    ngx_http_static_module (static)
    ngx_http_gzip_static_module (static)
    ngx_http_dav_module (static)
    ngx_http_autoindex_module (static)
    ngx_http_index_module (static)
    ngx_http_random_index_module (static)
    ngx_http_concat_module (static)
    ngx_http_upstream_ip_hash_module (shared, 3.1)
    ngx_http_upstream_least_conn_module (shared, 3.1)
    ngx_http_auth_request_module (static)
    ngx_http_auth_basic_module (static)
    ngx_http_limit_conn_module (shared, 3.1)
    ngx_http_access_module (static)
    ngx_http_limit_req_module (shared, 3.1)
    ngx_http_realip_module (static)
    ngx_http_geo_module (static)
    ngx_http_geoip_module (static)
    ngx_http_split_clients_module (shared, 3.1)
    ngx_http_map_module (static)
    ngx_http_reqstat_module (shared, 3.1)
    ngx_http_user_agent_module (shared, 3.1)
    ngx_http_referer_module (shared, 3.1)
    ngx_http_rewrite_module (static)
    ngx_http_ssl_module (static)
    ngx_http_proxy_module (static)
    ngx_http_uwsgi_module (shared, 3.1)
    ngx_http_fastcgi_module (static)
    ngx_http_scgi_module (shared, 3.1)
    ngx_http_empty_gif_module (shared, 3.1)
    ngx_http_memcached_module (shared, 3.1)
    ngx_http_browser_module (shared, 3.1)
    ngx_http_secure_link_module (static)
    ngx_http_sysguard_module (static)
    ngx_http_flv_module (static)
    ngx_http_slice_module (static)
    ngx_http_mp4_module (static)
    ngx_http_upstream_consistent_hash_module (static)
    ngx_http_upstream_check_module (static)
    ngx_http_upstream_keepalive_module (static)
    ngx_http_upstream_dynamic_module (static)
    ngx_http_stub_status_module (static)
    ngx_http_redis2_module (static)
    ngx_http_cache_purge_module (static)
    ngx_http_slowfs_module (static)
    ngx_cache_path_status_module (static)
    ngx_http_write_filter_module (static)
    ngx_http_header_filter_module (static)
    ngx_http_chunked_filter_module (static)
    ngx_http_spdy_filter_module (static)
    ngx_http_range_header_filter_module (static)
    ngx_http_gzip_filter_module (static)
    ngx_http_postpone_filter_module (static)
    ngx_http_ssi_filter_module (static)
    ngx_http_charset_filter_module (static)
    ngx_http_xslt_filter_module (static)
    ngx_http_image_filter_module (static)
    ngx_http_sub_filter_module (static)
    ngx_http_addition_filter_module (static)
    ngx_http_gunzip_filter_module (static)
    ngx_http_userid_filter_module (static)
    ngx_http_footer_filter_module (static)
    ngx_http_upstream_session_sticky_module (shared, 3.1)
    ngx_http_trim_filter_module (static)
    ngx_http_headers_filter_module (static)
    ngx_http_echo_module (static)
    ngx_http_headers_more_filter_module (static)
    ngx_http_lua_module (static)
    ngx_http_copy_filter_module (static)
    ngx_http_range_body_filter_module (static)
    ngx_http_not_modified_filter_module (static)
    ngx_mail_module (static)
    ngx_mail_core_module (static)
    ngx_mail_ssl_module (static)
    ngx_mail_pop3_module (static)
    ngx_mail_imap_module (static)
    ngx_mail_smtp_module (static)
    ngx_mail_auth_http_module (static)
    ngx_mail_proxy_module (static)
    ngx_google_perftools_module (static)

• 具体Nginx 配置如下：

user www-data;
worker_processes auto;
pid /run/nginx.pid;
events {	
	use epoll;
  multi_accept off;
  reuse_port on;
  worker_connections  1048576;
}
dso { 
# 动态加载功能模块 /usr/share/nginx/modules
				load ngx_http_memcached_module.so;
        load ngx_http_limit_conn_module.so;
        load ngx_http_empty_gif_module.so;
        load ngx_http_scgi_module.so;
        load ngx_http_upstream_session_sticky_module.so;
        load ngx_http_user_agent_module.so;
        load ngx_http_referer_module.so;
        load ngx_http_upstream_least_conn_module.so;
        load ngx_http_uwsgi_module.so;
        load ngx_http_reqstat_module.so;
        load ngx_http_browser_module.so;
        load ngx_http_limit_req_module.so;
        load ngx_http_split_clients_module.so;
        load ngx_http_upstream_ip_hash_module.so;
}
http {
	include       /etc/nginx/mime.types;
	default_type  text/plain;
  access_log  off;
  sendfile        on;
  tcp_nopush	on;
  tcp_nodelay	on;
  server_tokens off;
  keepalive_timeout  120;
  server_names_hash_bucket_size 512;
  server_name_in_redirect off;
  fastcgi_connect_timeout 3s;
  fastcgi_send_timeout 3s;
  fastcgi_read_timeout 3s;
  fastcgi_buffer_size 128k;
  fastcgi_buffers 8 128k;
  fastcgi_busy_buffers_size 256k;
  fastcgi_temp_file_write_size 256k;
  variables_hash_max_size  1024;
  set_real_ip_from 10.0.0.0/8;
  set_real_ip_from 172.28.0.0/16;
  set_real_ip_from 192.168.0.0/16;
  real_ip_header X-Forwarded-For;
  gzip off;
  gzip_disable "msie6";
  gzip_min_length 1k;
  gzip_buffers 16 64k;
  gzip_http_version 1.1;
  gzip_comp_level 6;
  gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
  gzip_vary on;
  ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2; # Dropping SSLv3, ref: POODLE
  ssl_prefer_server_ciphers on;
  access_log /var/log/nginx/access.log;
  error_log /var/log/nginx/error.log;
  server {
		listen       80 backlog=65535;
    charset utf-8;
    location / { # 打印Tengine状态页
				stub_status on; # 开启状态页，依赖 http_stub_status_module 模块
        access_log  off; #访问过程不记日志
		}		
		location ~ ^(.*)/.(svn|git|hg|bzr|cvs)/ { # 屏蔽这些目录
				deny all;
        access_log off;
        log_not_found off;
    }		
		location ~ /. { # 屏蔽.开头的目录或文件，比如  .htaccess .bash_history
			deny all;
			access_log off;
			log_not_found off;
		}
		location /do_not_delete.html {
			access_log off;
			empty_gif;
		}
	}
}