高性能 Nginx HTTPS 调优

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本文全部设置位于 nginx.conf 文件中,每个调整选项的说明请阅读原文

简介

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。

调整项

开启 HTTP/2

HTTP/2 标准是从 Google 的 SPDY 上进行的改进,比起 HTTP 1.1 提升了不少性能,尤其是需要并行多个请求的时候可以显著减少延迟。在现在的网络上,一个网页平均需要请求几十次,而在 HTTP 1.1 时代浏览器能做的就是多开几个连接(通常是 6 个)进行并行请求,而 HTTP 2 中可以在一个连接中进行并行请求。HTTP 2 原生支持多个并行请求,因此大大减少了顺序执行的请求的往返程,可以首要考虑开启。

如果你想自己看一下 HTTP 1.1 和 HTTP 2.0 的速度差异,可以试一下:https://www.httpvshttps.com/。我的网络测试下来 HTTP/2 比 HTTP 1.1 快了 66%。

HTTP 1.1 与 HTTP 2.0 速度对比

在 Nginx 中开启 HTTP 2.0 非常简单,只需要增加一个 http2 标志即可

listen 443 ssl;

# 改为
listen 443 ssl http2;

如果你担心你的用户用的是旧的客户端,比如 Python 的 requests,暂时还不支持 HTTP 2 的话,那么其实不用担心。如果用户的客户端不支持 HTTP 2,那么连接会自动降级为 HTTP 1.1,保持了后向兼容。因此,所有使用旧 Client 的用户,仍然不受影响,而新的客户端则可以享受 HTTP/2 的新特性。

调整 Cipher 优先级

尽量挑选更新更快的 Cipher,有助于减少延迟:

# 手动启用 cipher 列表
ssl_prefer_server_ciphers on;  # prefer a list of ciphers to prevent old and slow ciphers
ssl_ciphers 'EECDH+AESGCM:EDH+AESGCM:AES256+EECDH:AES256+EDH';

启用 OCSP Stapling

在国内这可能是对使用 Let's Encrypt 证书的服务或网站影响最大的延迟优化了。如果不启用 OCSP Stapling 的话,在用户连接你的服务器的时候,有时候需要去验证证书。而因为一些不可知的原因(这个就不说穿了)Let's Encrypt 的验证服务器并不是非常通畅,因此可以造成有时候数秒甚至十几秒延迟的问题,这个问题在 iOS 设备上特别严重

解决这个问题的方法有两个:

  1. 不使用 Let's Encrypt,可以尝试替换为阿里云提供的免费 DV 证书
  2. 开启 OCSP Stapling

开启了 OCSP Stapling 的话,跑到证书验证这一步可以省略掉。省掉一个 roundtrip,特别是网络状况不可控的 roundtrip,可能可以将你的延迟大大减少。

在 Nginx 中启用 OCSP Stapling 也非常简单,只需要设置:

ssl_stapling on;
ssl_stapling_verify on;
ssl_trusted_certificate /path/to/full_chain.pem;

调整 ssl_buffer_size

ssl_buffer_size 控制在发送数据时的 buffer 大小,默认设置是 16k。这个值越小,则延迟越小,而添加的报头之类会使 overhead 会变大,反之则延迟越大,overhead 越小。

启用 SSL Session 缓存

启用 SSL Session 缓存可以大大减少 TLS 的反复验证,减少 TLS 握手的 roundtrip。虽然 session 缓存会占用一定内存,但是用 1M 的内存就可以缓存 4000 个连接,可以说是非常非常划算的。同时,对于绝大多数网站和服务,要达到 4000 个同时连接本身就需要非常非常大的用户基数,因此可以放心开启。

这里 ssl_session_cache 设置为使用 50M 内存,以及 4 小时的连接超时关闭时间 ssl_session_timeout

# Enable SSL cache to speed up for return visitors
ssl_session_cache   shared:SSL:50m; # speed up first time. 1m ~= 4000 connections
ssl_session_timeout 4h;

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