Nginx最大客户连接数算法一些遐想
Nginx最大客户连接数算法一些遐想
现在很多互联网公司都在使用nginx，并且替换掉以前的Apache，nginx的优点就不说了，浅聊两句nginx的某些配置参数，找到这些参数设置的目的和关联性，并且理论计算出nginx的并发量。
废话不多说，贴跟其相关的配置选项
依次讲解各个参数的用途：
worker_processes：表示开启nginx的worker进程的个数，nginx启动会开两种进程，master进程用来管理调度，worker进程用来处理请求；
上面表示两种设置方法，比如
方法一：worker_processes auto;
表示设置服务器cpu核数匹配开启nginx开启的worker进程数
查看cpu核数：lscpu、cat /proc/cpuinfo
方法二：nginx设置cpu亲和力
worker_processes 8;
worker_cpu_affinity 00000001 00000010 00000100 00001000 00010000 00100000 01000000 10000000;
00000001表示启用第一个CPU内核，00000010表示启用第二个CPU内核，以此类推
worker_cpu_affinity：表示开启八个进程，第一个进程对应着第一个CPU内核，第二个进程对应着第二个CPU内核，以此类推。
这种设置方法更高效，因将每个cpu核提供给固定的worker进程服务，减少cpu上下午切换带来的资源浪费
如果服务器cpu有限
比如：2核CPU，开启2个进程，设置如下
worker_processes 2;
worker_cpu_affinity 01 10;
比如：2核CPU,开启4个进程，设置如下
worker_processes 4;
worker_cpu_affinity 01 10 01 10;
注意：本人基于nginx1.6.2版本(后面版本没有测试)，压测实验证明worker_processes最多开启8个，8个以上性能没什么提升，反而稳定性变得更低。
worker_rlimit_nofile 65535;
这个参数表示worker进程最多能打开的文件句柄数，基于liunx系统ulimit设置
查看系统文件句柄数最大值：ulimit -n
注意：Linux一切皆文件，所有请求过来最终目的访问文件，所以该参数值设置等同于liunx系统ulimit设置为优
events {
use epoll;
worker_connections 65535;
multi_accept on;
}
events模块处理网络事件
epoll：网络模型高效(相当于建立索引查找结果)，nginx配置应该启用该参数
worker_connections：该参数表示设置一个worker进程最多开启多少线程数
优化设置应该等同于worker_rlimit_nofile设置值，表明一个线程处理一个http请求，同时可以处理一个文件数，各个模块之间协调合作不等待。
http {
keepalive_timeout 65;
keepalive_timeout：该参数表示客户端和nginx之间设置http（基于tcp协议）长连接，长连接的优势不用说了吧，长连接是否打开基于业务类型
设置65秒表示一个TCP请求保持会话时常为65秒，65秒内TCP状态码转化至TIME_WAIT转态
如果要使该线程可以拿来重新处理其他的请求：
方法一：TCP的TIME_WAIT转换至CLOSE转态，等待60秒左右(2倍MLS时间：表示请求绕着全球走一圈的时间)没有得到响应自然释放连接；
方法二：TCP复用和强制回收
cat /etc/sysctl.conf：设置net.ipv4.tcp_tw_reuse、net.ipv4.tcp_tw_recycle等参数
上面讲解各个参数的功能，这次主要目的讲解nginx能处理客户端最大连接数，以下讲解的都是理论值（因不考虑I/O调度或者网络因素等其他原因）
我们知道nginx即可以作为服务器使用，又可以作为反向代理使用，计算公式如下：
nginx作为http服务器的时候：
max_clients = worker_processes * worker_connections/2
nginx作为反向代理服务器的时候：
max_clients = worker_processes * worker_connections/4
注意：
为什么除以2：该公式基于http 1.1协议，一次请求大多数浏览器发送两次连接，并不是request和response响应占用两个线程（很多人也是这么认为，实际情况：请求是双向的，连接是没有方向的，由上面的图可以看出来)
为什么除以4：因nginx作为方向代理，客户端和nginx建立连接，nginx和后端服务器也要建立连接
由此，我们可以计算nginx作为http服务器最大并发量(作为反向代理服务器自己类推)，可以为压测和线上环境的优化提供一些理论依据：
单位时间（keepalive_timeout）内nginx最大并发量C
C=worker_processes * worker_connections/2=8*65535/2
而每秒的并发量CS
CS=worker_processes * worker_connections/(2*65)
基于上面的公式知道，为了避免大量TCP连接time_out情况，优化过程中可以考虑这方面的原因：
1：keepalive_timeout设置时常(会话保持)：可以根据业务来设置多少，因一次请求真正释放掉线程为其他的连接使用所花时间为:keepalive_timeout+2MLS
2：nginx作为反向代理使用：keepalive_timeout只是开启客户端和nginx的长连接，nginx和后端的长连接默认是没有开启的,设置如下：
upstream test
{
server 172.16.34.2:8000;
server 172.16.34.3:8000;
server 172.16.34.4:8000;
keepalive 60;
}
