성능을 위한 NGINX 튜닝

NGINX는 고성능 로드 밸런서 , 캐시 및 웹 서버 로 잘 알려져 있으며, 전 세계에서 가장 바쁜 웹사이트의 40% 이상에 사용됩니다. 대부분의 사용 사례에서는 기본 NGINX 및 Linux 설정이 잘 작동하지만 최적의 성능을 얻으려면 때때로 약간의 조정이 필요합니다. 이 블로그 게시물에서는 시스템을 튜닝할 때 고려해야 할 NGINX 및 Linux 설정 중 일부에 대해 설명합니다.

거의 모든 설정을 조정할 수 있지만, 이 글에서는 조정이 가장 많은 사용자에게 도움이 되는 몇 가지 설정에 집중하겠습니다. NGINX와 Linux에 대한 깊은 이해가 있거나 지원 또는 전문 서비스 팀의 지시에 따라서만 변경하는 것이 좋은 설정이 있으며, 여기서는 해당 내용을 다루지 않습니다. 전문 서비스 팀은 세계에서 가장 바쁜 웹사이트와 협력하여 최대 수준의 성능을 위해 NGINX를 조정했으며, 고객이 NGINX 또는 NGINX Plus 배포를 최대한 활용할 수 있도록 협력할 준비가 되어 있습니다.

소개

NGINX 아키텍처와 구성 개념에 대한 기본적인 이해가 있다고 가정합니다. 이 게시물에서는 NGINX 설명서를 반복하려는 것이 아니라, 다양한 옵션에 대한 개요와 관련 설명서에 대한 링크를 제공합니다.

튜닝할 때 따라야 할 좋은 규칙은 한 번에 하나의 설정을 변경하고, 변경해도 성능이 향상되지 않으면 기본값으로 다시 설정하는 것입니다.

NGINX 구성을 튜닝하는 방법은 일부 운영 체제 설정 값에 따라 결정되므로 Linux 튜닝에 대한 논의부터 시작해 보겠습니다.

Linux 구성 조정

최신 Linux 커널(2.6+)의 설정은 대부분의 목적에 적합하지만, 일부 설정을 변경하는 것이 유익할 수 있습니다. 설정이 너무 낮다는 오류 메시지가 있는지 커널 로그를 확인하고, 조언에 따라 조정하세요. 여기에서는 일반적인 작업 부하에서 튜닝을 통해 이점을 얻을 수 있는 설정만 다룹니다. 이러한 설정을 조정하는 방법에 대한 자세한 내용은 Linux 설명서를 참조하세요.

백로그 큐

다음 설정은 연결과 연결 대기 방식과 관련이 있습니다. 수신 연결 수가 많고 성능 수준이 고르지 않은 경우(예를 들어, 일부 연결이 중단되는 것처럼 보이는 경우) 이러한 설정을 변경하면 도움이 될 수 있습니다.

• net.core. somaxconn – NGINX에서 수락을 위해 대기할 수 있는 최대 연결 수입니다. 기본값은 종종 매우 낮고 NGINX가 연결을 매우 빠르게 수락하기 때문에 일반적으로 허용되지만 웹사이트에 트래픽이 많으면 늘리는 것이 좋습니다. 커널 로그의 오류 메시지가 값이 너무 작다고 나타내는 경우 오류가 더 이상 발생하지 않을 때까지 값을 늘리세요.

  메모: 이 값을 512보다 큰 값으로 설정하는 경우 백로그 매개변수를 일치하도록 NGINX listen 지시어로 변경합니다.

• net.core. netdev_max_backlog – 패킷이 CPU에 전달되기 전에 네트워크 카드에서 버퍼링되는 속도입니다. 값을 높이면 대역폭이 큰 머신의 성능이 향상될 수 있습니다. 이 설정과 관련된 오류는 커널 로그에서 확인하고, 네트워크 카드 설명서를 참조하여 해당 설정을 변경하세요.

파일 설명자

파일 설명자는 연결과 열린 파일 등을 나타내는 데 사용되는 운영 체제 리소스입니다. NGINX는 연결 당 최대 2개의 파일 설명자를 사용할 수 있습니다. 예를 들어, NGINX가 프록싱하는 경우 일반적으로 클라이언트 연결에 하나의 파일 설명자를 사용하고 프록시된 서버에 대한 연결에 다른 파일 설명자를 사용하지만 HTTP keepalives를 사용하는 경우 이 비율은 훨씬 낮아집니다. 많은 수의 연결을 제공하는 시스템의 경우 다음 설정을 조정해야 할 수도 있습니다.

• sys.fs.file -max – 파일 설명자에 대한 시스템 전체 제한
• nofile – /etc/security/limits.conf 파일에 설정된 사용자 파일 기술자 제한

임시 포트

NGINX가 프록시 역할을 할 때 업스트림 서버에 대한 각 연결은 임시 포트나 임시 포트를 사용합니다. 이 설정을 변경하고 싶을 수도 있습니다.

• net.ipv4.ip_local_port_range – 포트 값 범위의 시작과 끝. 포트가 부족하다고 생각되면 범위를 늘리세요. 일반적인 설정은 포트 1024~65000입니다.

NGINX 구성 튜닝

다음은 성능에 영향을 줄 수 있는 일부 NGINX 지침입니다. 위에서 언급했듯이, 우리는 여러분이 스스로 안전하게 조정할 수 있는 지침에 대해서만 논의합니다. NGINX 팀의 지시 없이 다른 지침의 설정을 변경하지 않는 것이 좋습니다.

작업자 프로세스

NGINX는 여러 개의 작업자 프로세스를 실행할 수 있으며, 각각은 다수의 연결을 동시에 처리할 수 있습니다. 다음 지침을 사용하면 작업자 프로세스의 수와 연결 처리 방법을 제어할 수 있습니다.

• worker_processes – NGINX 작업자 프로세스의 수(기본값은 1) 대부분의 경우 CPU 코어당 하나의 작업자 프로세스를 실행하는 것이 효과적이며, 그렇게 하려면 이 지침을 자동 으로 설정하는 것이 좋습니다. 작업자 프로세스가 많은 디스크 I/O를 수행해야 하는 경우 등, 이 숫자를 늘려야 할 경우가 있을 수 있습니다.
• worker_connections – 각 작업자 프로세스가 동시에 처리할 수 있는 최대 연결 수. 기본값은 512이지만, 대부분의 시스템은 더 큰 숫자를 지원할 만큼 충분한 리소스를 갖추고 있습니다. 적절한 설정은 서버 크기와 트래픽의 특성에 따라 달라지며, 테스트를 통해 알아낼 수 있습니다.

Keepalive 연결

Keepalive 연결은 연결을 열고 닫는 데 필요한 CPU 및 네트워크 오버헤드를 줄여서 성능에 큰 영향을 줄 수 있습니다. NGINX는 모든 클라이언트 연결을 종료하고 업스트림 서버에 대한 별도의 독립적인 연결을 생성합니다. NGINX는 클라이언트와 업스트림 서버 모두에 대한 keepalive를 지원합니다. 다음 지침은 클라이언트 keepalives와 관련이 있습니다.

• keepalive_requests – 클라이언트가 단일 keepalive 연결을 통해 만들 수 있는 요청 수입니다. 기본값은 100이지만, 일반적으로 단일 클라이언트에서 많은 수의 요청을 보내는 부하 생성 도구로 테스트하는 경우 훨씬 더 높은 값이 특히 유용할 수 있습니다.
• keepalive_timeout – 유휴 keepalive 연결이 열려 있는 기간입니다.

다음 지침은 업스트림 keepalives와 관련이 있습니다.

• keepalive – 각 작업자 프로세스에 대해 열려 있는 업스트림 서버에 대한 유휴 keepalive 연결 수입니다. 기본값이 없습니다.

업스트림 서버에 대한 keepalive 연결을 활성화하려면 구성에 다음 지침도 포함해야 합니다.

proxy_http_버전 1.1; proxy_set_header 연결 "";

액세스 로깅

모든 요청을 기록하면 CPU와 I/O 사이클이 모두 소모되고, 영향을 줄이는 한 가지 방법은 액세스 로그 버퍼링을 활성화하는 것입니다. 버퍼링을 사용하면 각 로그 항목에 대해 별도의 쓰기 작업을 수행하는 대신, NGINX는 일련의 항목을 버퍼링하고 이를 단일 작업으로 함께 파일에 씁니다.

액세스 로그 버퍼링을 활성화하려면 access_log 지시문에 buffer= size 매개변수를 포함합니다. 그러면 버퍼가 크기 값에 도달하면 NGINX가 버퍼 내용을 로그에 기록합니다. NGINX가 지정된 시간 후에 버퍼를 쓰게 하려면 flush= time 매개변수를 포함합니다. 두 매개변수가 모두 설정되면, NGINX는 다음 로그 항목이 버퍼에 맞지 않거나 버퍼에 있는 항목이 지정된 시간보다 오래된 경우 로그 파일에 항목을 기록합니다. 작업자 프로세스가 로그 파일을 다시 열거나 종료할 때도 로그 항목이 기록됩니다. 액세스 로깅을 완전히 비활성화하려면 access_log 지시문에 off 매개변수를 포함합니다.

보내기파일

운영 체제의 sendfile() 시스템 호출은 한 파일 설명자에서 다른 파일 설명자로 데이터를 복사하며 종종 무복사를 실현하여 TCP 데이터 전송 속도를 높일 수 있습니다. NGINX에서 이를 사용하려면 http 컨텍스트나 서버 또는 위치 컨텍스트에 sendfile 지시문을 포함해야 합니다. 그러면 NGINX는 사용자 공간으로 컨텍스트를 전환하지 않고도 캐시된 콘텐츠나 디스크 콘텐츠를 소켓에 쓸 수 있어 쓰기 속도가 매우 빨라지고 CPU 사이클을 덜 소모합니다. 하지만 sendfile()을 사용하여 복사된 데이터는 사용자 공간을 우회하므로 일반 NGINX 처리 체인이나 gzip 과 같이 콘텐츠를 변경하는 필터의 영향을 받지 않습니다. 구성 컨텍스트에 sendfile 지시문과 콘텐츠 변경 필터를 활성화하는 지시문이 모두 포함된 경우 NGINX는 해당 컨텍스트에 대해 sendfile을 자동으로 비활성화합니다.

제한

클라이언트가 너무 많은 리소스를 소비하여 시스템 성능과 보안, 사용자 경험에 부정적인 영향을 미치는 것을 방지하는 데 도움이 되는 다양한 제한을 설정할 수 있습니다. 관련 지침 중 일부는 다음과 같습니다.

• limit_conn 및 limit_conn_zone – NGINX가 허용하는 클라이언트 연결 수(예: 단일 IP 주소에서)를 제한합니다. 이를 설정하면 개별 클라이언트가 너무 많은 연결을 열어서 할당된 리소스 이상을 소비하는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.
• limit_rate – 연결 당 클라이언트에 응답이 전송되는 속도를 제한합니다(따라서 여러 연결을 여는 클라이언트는 각 연결에 대해 이 양의 대역폭을 사용할 수 있음). 한도를 설정하면 특정 클라이언트로 인해 시스템이 과부하되는 것을 방지하여 모든 클라이언트에게 보다 균등한 서비스 품질을 보장할 수 있습니다.
• limit_req 및 limit_req_zone – NGINX에서 처리되는 요청 속도를 제한합니다. 이는 limit_rate를 설정하는 것과 동일한 이점이 있습니다. 또한, 특히 로그인 페이지의 경우 요청 속도를 인간 사용자에게는 적당한 값으로 제한하지만, 요청을 통해 애플리케이션을 압도하려는 프로그램(예: DDoS 공격 의 봇)에게는 너무 느린 값으로 제한하여 보안을 향상할 수도 있습니다.
• 업스트림 구성 블록의 서버 지시문에 대한 max_conns 매개변수 – 업스트림 그룹의 서버가 허용하는 최대 동시 연결 수를 설정합니다. 제한을 적용하면 업스트림 서버가 과부하되는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 값을 0(기본값은 0)으로 설정하면 제한이 없음을 의미합니다.
• queue (NGINX Plus) – 업스트림 그룹의 모든 사용 가능한 서버가 max_conns 한도에 도달하면 요청이 배치되는 큐를 생성합니다. 이 지시어는 대기열에 있는 최대 요청 수를 설정하고, 선택적으로 오류가 반환되기 전에 대기하는 최대 시간(기본값 60초)을 설정합니다. 이 지시어를 생략하면 요청이 대기열에 추가되지 않습니다.

캐싱 및 압축으로 성능 향상 가능

웹 애플리케이션의 성능을 높이는 데 사용할 수 있는 NGINX의 일부 추가 기능은 실제로 튜닝이라는 범주에 속하지 않지만 그 영향이 상당할 수 있으므로 언급할 가치가 있습니다. 여기에는 캐싱과 압축이 포함됩니다.

캐싱

웹 또는 애플리케이션 서버의 부하를 분산하는 NGINX 인스턴스에서 캐싱을 활성화하면 백엔드 서버의 부하를 크게 줄이는 동시에 클라이언트에 대한 응답 시간을 획기적으로 향상시킬 수 있습니다. 캐싱은 그 자체로 하나의 주제이므로 여기서는 다루지 않겠습니다. NGINX Plus 관리자 가이드를 참조하세요.

압축

클라이언트에 전송되는 응답을 압축하면 응답 크기가 크게 줄어들어 네트워크 대역폭 사용량이 줄어듭니다. 하지만 데이터를 압축하면 CPU 리소스가 소모되므로 대역폭 사용량을 줄이는 것이 정말 필요할 때 가장 유용합니다. JPEG 파일과 같이 이미 압축된 객체에 대해서는 압축을 활성화해서는 안 된다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 자세한 내용은 NGINX Plus 관리자 가이드를 참조하세요.

자세한 내용은 다음을 참조하세요.

• NGINX 벤치마킹: 더 나은 정확도와 의미 있는 결과 (주문형 웨비나)
• nginx.org의 NGINX 참조 문서
• NGINX 모델 비교
• NGINX Plus 기술 사양

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