高负载网络下Nginx与Node.js优化指南

Nginx优化配置

1. 基础性能优化

worker_processes auto; # 自动设置为CPU核心数
worker_rlimit_nofile 100000; # 每个worker能打开的文件描述符数量

events {
    worker_connections 4096; # 每个worker的最大连接数
    use epoll; # Linux下高性能事件模型
    multi_accept on; # 同时接受多个连接
}

2. HTTP优化

http {
    sendfile on; # 启用高效文件传输
    tcp_nopush on; # 优化数据包发送
    tcp_nodelay on; # 禁用Nagle算法

    keepalive_timeout 30; # 保持连接超时
    keepalive_requests 1000; # 单个连接最大请求数

    client_max_body_size 10m; # 最大上传文件大小
    client_body_buffer_size 128k; # 请求体缓冲区大小

    open_file_cache max=200000 inactive=20s; # 文件描述符缓存
    open_file_cache_valid 30s;
    open_file_cache_min_uses 2;
    open_file_cache_errors on;
}

3. 反向代理优化

upstream node_app {
    least_conn; # 最少连接负载均衡
    server 127.0.0.1:3000;
    server 127.0.0.1:3001;
    keepalive 32; # 保持的连接数
}

server {
    location / {
        proxy_pass http://node_app;
        proxy_http_version 1.1;
        proxy_set_header Connection "";
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;

        # 缓冲区优化
        proxy_buffers 16 32k;
        proxy_buffer_size 64k;
        proxy_busy_buffers_size 128k;
    }
}

Node.js优化策略

1. 集群模式

const cluster = require('cluster');
const numCPUs = require('os').cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
    for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
        cluster.fork();
    }

    cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
        console.log(`Worker ${worker.process.pid} died`);
        cluster.fork(); // 自动重启
    });
} else {
    require('./app'); // 你的应用入口文件
}

2. 性能优化模块

// 使用性能钩子监控
const { performance, PerformanceObserver } = require('perf_hooks');

// 使用v8-compile-cache加速启动
require('v8-compile-cache');

// 使用fast-json-stringify替代JSON.stringify
const fastJson = require('fast-json-stringify');

3. Express/Koa优化

// 生产环境设置
app.enable('trust proxy'); // 信任代理头
app.disable('x-powered-by'); // 移除X-Powered-By头

// 启用压缩
const compression = require('compression');
app.use(compression());

// 使用helmet增强安全性
const helmet = require('helmet');
app.use(helmet());

高级优化技术

1. 缓存策略

• 实现Redis缓存层
• 设置适当的HTTP缓存头
• 对静态资源使用CDN

2. 连接池优化

• 数据库连接池配置
• HTTP/HTTPS连接重用

3. 监控与调优

• 使用PM2进行进程管理
• 实现APM工具(如New Relic, Datadog)
• 定期进行负载测试

4. 零停机部署

• 使用Nginx的graceful reload
• 实现蓝绿部署或金丝雀发布

系统层面优化

1. 操作系统调优:

   • 增加文件描述符限制(ulimit -n)
   • 优化TCP/IP栈参数(net.ipv4.tcp_*内核参数)
   • 启用BBR拥塞控制算法

2. 硬件优化:

   • 使用SSD存储
   • 确保足够的内存
   • 考虑网络带宽升级

3. 容器化优化:

   • 如果使用Docker/K8s，合理设置资源限制和请求
   • 考虑使用Node.js的Alpine镜像减小体积

通过综合应用这些优化策略，可以显著提高Nginx+Node.js架构在高负载环境下的性能和稳定性。