Nginx启动配置加载性能分析：作为http服务器

本文测试了在配置文件规模较大时， Nginx作为http服务器的启动速度，并分析耗时原因。

结论:

1. Nginx初始化中影响性能点在于listen IP:PORT, 其中port的汇聚会造成初始化速度变得很慢

2. 对于Server_name的初始化相当快, 对初始化性能无影响

一、测试内容

脚本创建3类配置文件, 规则如下：

1. 共创建2万条Server{}配置

2. server_name基本定长, PerformanceTestxxx

3. 第1类是listen的IP完全一致，port全不同, 配置文件实例:

http{ 
server{ 
listen 192.168.0.1:8080; 
server_name PerformanceTest8080; 
} 
… 
server{ 
listen 192.168.0.1:8081; 
server_name PerformanceTest8081; 
…. 
} 
}

3. 第2类是listen的Port完全一致，IP全不同, 配置文件实例:

http{ 
server{ 
listen 192.168.0.1:80; 
server_name PerformanceTest1; 
} 
… 
server{ 
listen 192.168.0.2:80; 
server_name PerformanceTest2; 
…. 
} 
}

4. 第3类是listen的IP:PORT完全一致, server_name全不同, 配置文件实例:

http{ 
server{ 
listen 192.168.0.1:80; 
server_name PerformanceTest001; 
} 
… 
server{ 
listen 192.168.0.1:80; 
server_name PerformanceTest002; 
…. 
} 
}

二、测试数据

对于3类配置, 再加入3组变量:

1. 不配置server_name

2. server_name全配置一样

3. server_name全配置不一样

看server_name对于初始化速度的影响

9种组合的性能如下：

nginx 启动时间：time ./nginx -c /root/nginx.conf.sameport.noloc

nginx reload时间：time ./nginx -c /root/nginx.conf.sameport.noloc –s reload

从测试数据可以看出, 对nginx启动速度影响的因素为server{}中listen的port， server_name指令基本无影响。

三、原因分析

3.1 http{}初始化流程简单介绍：

解析配置文件是递归地调用ngx_conf_parse函数完成的, http{}配置块的解析流程：

1. 解析到http指令, 执行ngx_http_block函数, 创建http module的配置上下文后, 继续ngx_conf_parse解析http{}内部的内容;

2. 解析到server指令, 执行ngx_http_core_server函数, 创建该server{}的配置上下文后, 继续ngx_conf_parse解析server{}内部的内容;

3. 解析到listen指令, 添加到cscf以及cmcf配置中, 如下图：

1. cmcf->servers数组保存了所有监听的server数据

2. cmcf->ports数组保存了所有port汇聚的ip的数据. listen同一个ip:port, server_name不同的srv_conf会挂在ngx_http_conf_addr_t的servers数组下。

一个配置好的样子可能是这样：

3.2 耗时位置定位

代码中加变量记录函数耗时总时间, 得到启动时耗时在2个步骤:

1) 解析配置文件, 对应ngx_conf_parse函数

2) 初始化socket, 对应ngx_open_listening_sockets函数

3.3 ngx_conf_parse耗时分析

主要是ngx_http_block函数的耗时, 分为以下2个部分：

很明显, ngx_http_add_addresses函数的性能消耗在对相同port已存在ip的查找上面, 这里用的是线性的遍历查找,

且需要进行字符串比较ngx_memcmp被执行了2w*2w共4亿次：

for (i = 0; i < port->addrs.nelts; i++) { 
// 遍历查找, 如果配置文件中,相同port的IP过多,字符串比较带来较大性能问题, 2w个listen,这一块耗时需要8s左右 
if (ngx_memcmp(p, addr[i].opt.u.sockaddr_data + off, len) != 0) { 
continue; 
} 
/* the address is already in the address list */ 
// 找到对应的ip, 添加cscf到IP 
if (ngx_http_add_server(cf, cscf, &addr[i]) != NGX_OK) { 
return NGX_ERROR; 
}

3.4 ngx_open_listening_sockets耗时分析

函数中初始化所有listening的socket

/* for each listening socket */ 
ls = cycle->listening.elts; 
for (i = 0; i < cycle->listening.nelts; i++) { 
if (bind(s, ls[i].sockaddr, ls[i].socklen) == -1) { 
… 
… 
if (listen(s, ls[i].backlog) == -1) { 
}

对于同1个IP，新建不同port的socket相比新建多个不同IP的socket更省时间。

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