Nginx パフォーマンスチューニング

Nginx は、ロードバランサー、リバースプロキシ、HTTP キャッシュ、およびメールプロキシとして使用される、高性能で軽量な無料のオープンソース Web サーバーです。 Nginx は他の Web サーバーに比べてかなり新しいものですが、そのパフォーマンスの高さから人気が高まっています。 Nginx の既定の構成では、高速なパフォーマンスが得られる場合がありますが、いくつかの構成を変更することで、Nginx のパフォーマンスをさらに向上させることができます。

この記事では、Nginx のパフォーマンスを向上させる 8 つの異なる方法について説明します。この記事の例を説明するために、Ubuntu 22.04 LTS システムに Nginx をインストールしました。

ワーカープロセスの変更

Nginx のすべての Web サーバーリクエストは、ワーカープロセスによって処理されます。 Nginx では、ワーカープロセスは複数のワーカープロセスとして作成されてリクエストを処理し、マスタープロセスはすべてのワーカープロセスの管理と構成の分析を担当します。 Nginx のデフォルト構成では、ワーカープロセスパラメーターは auto に設定されており、利用可能な CPU コアに応じてワーカープロセスが開始されます。 Nginx の公式ドキュメントで推奨されているように、利用可能な CPU コアに応じてワーカープロセスを維持するのが最善の方法であるため、auto が推奨されるパラメーターです。プロセッサーのコア数を知りたい場合は、次のコマンドを実行してください。

$ grep processor /proc/cpuinfo | wc -l

ワーカープロセスのデフォルト値は、/etc/nginx/nginx.conf にある Nginx 構成ファイルから変更できます。 サーバーのトラフィックが増加し、ワーカープロセスを追加する必要がある場合は、サーバーをより多くのコアプロセッサにアップグレードすることをお勧めします。

ワーカー接続制限の強化

ワーカー接続は、使用可能な各ワーカープロセスが管理できる同時接続の総数です。デフォルトでは、ワーカープロセスは一度に 512 の接続を管理できます。ワーカー接続値を変更する前に、次のコマンドを使用して最大接続システムを確認し、それに応じて接続構成を更新できるようにする必要があります。

$ ulimit -n

Nginx を最大限に強化するには、nginx.conf ファイルでワーカー接続の値を、システムが許可する最大接続システムに設定します。

コンテンツ圧縮の実装

Web コンテンツの圧縮に、Nginx は gzip を使用してコンテンツの配信時間を増やし、ネットワーク帯域幅の使用量を減らします。構成では、コメント化された状態で gzip 構成を見つけることができますが、必要に応じて gzip のコメントを外して変更することができます。 gzip 圧縮プロセスはシステムリソースを使用するため、リソースが限られている場合は、特定の種類のファイル、圧縮レベルなどのみを圧縮するなど、それに応じて構成を変更します。

静的コンテンツのキャッシュ

この現代の Web 開発では、ほとんどのコンテンツがブラウザーまたはクライアントに静的に提供されるため、静的ファイルをキャッシュすると、コンテンツがより速く読み込まれます。また、コンテンツがキャッシュから読み込まれるため、Nginx への接続要求も減少します。キャッシュプロセスを開始するには、次のディレクティブを Nginx 仮想ホスト構成ファイルに追加します。

location ~* .(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js)$ {expires 30d;}

上記のディレクティブは、リソースファイルを 30 日間キャッシュします。必要に応じてキャッシュの有効期限を設定できます。

バッファリング

バッファリングは、バッファがいっぱいになるまで応答の一部を保持するため、クライアントとサーバー間の通信をより効率的にすることができます。応答が実際のバッファサイズよりも大きすぎる場合、Nginx は応答をディスクに書き込み、パフォーマンスの問題につながる可能性があります。次のディレクティブを更新して、要件に応じてバッファサイズを調整できます。

Client_body_buffer_size :クライアント応答データを保持するために使用される実際のバッファーサイズを決定します。

Client_header_buffer_size :クライアントヘッダーのサイズを管理します。通常は、値を 1k に設定するだけで十分です。

Client_max_body_size :クライアントに許可される本文の最大応答を制限します。本体のサイズがその値を超えると、Nginx は「Request Entity Too Large」というエラーをスローします。

バッファリングサイズを調整するには、http セクション内に次のディレクティブを追加します。

http {
…
client_body_buffer_size 80k;
client_max_body_size 9m;
client_header_buffer_size 1k;
...
}

アクセスログのバッファリング

ロギングは、問題のデバッグと監査において極めて重要な役割の 1 つです。ロギングは、パフォーマンスの問題を引き起こす I/O サイクルと CPU の両方に影響を与えるすべての要求データを保存するためです。ログへのバッファリングを有効にすることで、この種の影響を軽減できます。バッファサイズが上限に達すると、Nginx はバッファコンテンツをログに書き込みます。アクセスログディレクティブにサイズ値を持つバッファパラメータを追加することで、バッファリングを有効にできます。

access_log /var/log/nginx/access.log main buffer=16k;

または、次の方法でアクセスログを無効にすることもできます (不要な場合)。

access_log off;

タイムアウト値の制限

タイムアウト値を制限すると、Nginx のパフォーマンスが向上します。 Nginx は、指定された期間、クライアントの本文とヘッダーのリクエストを待ちます。時間内に応答データを受信しない場合、Nginx はそれぞれのクライアントのタイムアウトをトリガーします。タイムアウト値は、次のディレクティブで管理できます。タイムアウト期間を設定するには、以下のディレクティブをコピーして http セクション内に貼り付けます。

client_body_timeout 10;
client_header_timeout 10;
keepalive_timeout 13;
send_timeout 10;

クライアントの本文とヘッダーのタイムアウトは、Nginx がクライアントリクエストからヘッダーと本文を読み取る期間です。時間内に完了しない場合、要求はタイムアウトエラーで終了します。 Keepalive_timeout は、nginx がクライアント接続を閉じた後、キープアライブ接続が開いたままになる期間です。 Send_timeout は、クライアントが Nginx によって送信された応答を受信する必要がある期間です。

ファイルキャッシュを開く

Linux では、ほとんどすべてがファイルです。open_file_cache を使用すると、ファイル記述子と頻繁にアクセスされるすべてのファイルがサーバーにキャッシュされます。特に、オープンファイルキャッシュを使用して静的 Html ファイルを提供する場合、Nginx のパフォーマンスが向上します。これは、特定の間隔でキャッシュを開いてメモリに保存するためです。次の open_file_cache のディレクティブを http セクションに配置して、キャッシュを開始します。

http {
...
open_file_cache max=1024 inactive=10s;
open_file_cache_valid 60s;
open_file_cache_min_uses 2;
open_file_cache_errors on;

結論

これらは、Nginx 構成ファイルを変更するだけで Nginx Web サーバーのパフォーマンスを向上させる 8 つの方法です。この記事を読んで、Ngunx のセットアップを改善し、サーバー、サーバー、またはクラウドシステムで可能な限り最高のパフォーマンスを得るのに役立つことを願っています。

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ワーカー プロセスの変更