高性能优化神器 Nginx HTTPS 延迟让Nginx提速 30%

雨点打透心脏的1/2处 2023-09-29 13:39 3阅读 0赞

### 导言 ###

Nginx 常作为最常见的服务器，常被用作负载均衡 (Load Balancer)、反向代理 (Reverse Proxy)，以及网关 (Gateway) 等等。一个配置得当的 Nginx 服务器单机应该可以期望承受住 50K 到 80K 左右\[1\]每秒的请求，同时将 CPU 负载在可控范围内。

但在很多时候，负载并不是需要首要优化的重点。比如对于卡拉搜索来说，我们希望用户在每次击键的时候，可以体验即时搜索的感觉，也就是说，每个搜索请求必须在 100ms -200ms 的时间内端对端地返回给用户，才能让用户搜索时没有“卡顿”和“加载”。因此，对于我们来说，优化请求延迟才是最重要的优化方向。

这篇文章中，我们先介绍 Nginx 中的 TLS 设置有哪些与请求延迟可能相关，如何调整才能最大化加速。然后我们用优化卡拉搜索，Nginx 服务器的实例来分享如何调整 Nginx TLS/SSL 设置，为首次搜索的用户提速 30% 左右。我们会详细讨论每一步我们做了一些什么优化，优化的动机和效果。希望可以对其它遇到类似问题的同学提供帮助。

### 正文 ###

#### TLS 握手和延迟 ####

很多时候开发者会认为：如果不是绝对在意性能，那么了解底层和更细节的优化没有必要。这句话在很多时候是恰当的，因为很多时候复杂的底层逻辑必须包起来，才能让更高层的应用开发复杂度可控。比如说，如果你就只需要开发一个 APP 或者网站，可能并没有必要关注汇编细节，关注编译器如何优化你的代码——毕竟在苹果或者安卓上很多优化在底层就做好了。

那么，了解底层的 TLS 和应用层的 Nginx 延迟优化有什么关系呢？

答案是多数情况下，优化网络延迟其实是在尝试减少用户和服务器之间的数据传输次数，也就是所谓的 roundtrip。由于物理限制，北京到云南的光速传播差不多就是要跑 20 来毫秒，如果你不小心让数据必须多次往返于北京和云南之间，那么必然延迟就上去了。

因此如果你需要优化请求延迟，那么了解一点底层网络的上下文则会大有裨益，很多时候甚至是你是否可以轻松理解一个优化的关键。本文中我们不深入讨论太多 TCP 或者 TLS 机制的细节，如果有兴趣的话请参考 High Performance Browser Networking\[4\] 一书，可以免费阅读。

举个例子，下图中展示了如果你的服务启用了 HTTPS，在开始传输任何数据之前的数据传输情况。![53d5f823c0754b7d9d3bb18f95cae251.png][]

在传输数据前数据已经跑了好几个来回 roundtrip

可以看到，在你的用户拿到他需要的数据前，底层的数据包就已经在用户和你的服务器之间跑了 3 个来回。  
假设每次来回需要 28 毫秒的话，用户已经等了 224 毫秒之后才开始接收数据。

同时这个 28 毫秒其实是非常乐观的假设，在国内电信、联通和移动以及各种复杂的网络状况下，用户与服务器之间的延迟更不可控。另一方面，通常一个网页需要数十个请求，这些请求不一定可以全部并行，因此几十乘以 224 毫秒，页面打开可能就是数秒之后了。

所以，原则上如果可能的话，我们需要尽量减少用户和服务器之间的

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