1 概述

都说nginx的负载均衡能力很强，最近出于好奇对nginx的实际并发能力进行了简单的测试，主要测试了TCP/IP层的长链接负载均衡

2 原理

准备netty服务器与客户端，netty-client每秒向netty-server发送1条数据，netty-server接收各netty-client的数据，检查数据序号的连续性从而检查是否丢包，然后将数据发到内存，再由各数据存储线程将数据存储到本地磁盘，通过数据检查程序也可以检查并提取单个客户端的所有数据，通过随机抽样检查单个客户端发送的数据是否正常

3 环境

3.1 设备与部署

设备	操作系统	部署服务
服务器1	centos7	nginx
服务器2	centos7	netty-server
服务器3	centos7	netty-server
PC1	win10/7	netty-client（10000个）
PC1	win10/7	netty-client（10000个）
PC1	win10/7	netty-client（10000个）
PC1	win10/7	netty-client（10000个）
PC1	win10/7	netty-client（10000个）
PC1	win10/7	netty-client（10000个）
PC1	win10/7	netty-client（10000个）

3.2 nginx配置/服务器配置

若nginx报错accept() failed (24: Too many open files)，基本是应为系统对同时打开的文件数做了限制，需要对系统以及nginx都进行配置

系统配置：

查看当前用户可同时打开的文件句柄数

ulimit -n

通过命令进行设置(这样设置服务器重启会失效，但可以在/etc/profile文件追加ulimit -n 65535，只针对当前用户有效)

ulimit -n 65535

通过修改系统配置文件进行设置

修改/etc/security/limits.conf文件，追加如下内容
在这里插入图片描述
*代表所有用户,如果想代表某个用户的话，则user soft nofile 65535
soft代表软连接 hard代表硬限制

具体可以参考这篇文章： http://t.csdn.cn/MKZkR

nginx配置

worker_processes 指令控制工作进程数，其默认值为1，这意味着NGINX只运行一个worker。该值应根据可用内核数，磁盘，网络子系统，服务器负载等更改为最佳值。一般设置为可用的(cpu)核心数。或者，可以将其设置为auto。这样nginx会自动根据核心数为生成对应数量的worker进程。
worker_rlimit_nofile 同时连接的数量受限于系统上可用的文件描述符的数量，因为每个套接字将打开一个文件描述符。如果NGINX尝试打开比可用文件描述符更多的套接字，会发现error.log中出现Too many opened files的信息。
worker_connections 该指令设置单个worker进程最大打开的连接数

配置例子内容如下：
在这里插入图片描述
其中worker_rlimit_nofile = worker_processes*worker_connections，worker_rlimit_nofile受限于系统的文件句柄数

若nginx报错no live upstreams while connecting to upstream
//后续补充///
一般情况下nginx配置对优化比较有作用的为一下几项：

1	worker_processes	nginx进程数，建议按照cpu 数目来指定，一般为它的倍数
2	worker_cpu_affinity	为每个进程分配cpu，或者将一个进程分配到多个cpu
3	worker_rlimit_nofile	这个指令是指当一个nginx 进程打开的最多文件描述符数目，理论值应该是系统最多打开文件数
4	worker_rlimit_nofile	这个指令是指当一个nginx 进程打开的最多文件描述符数目，理论值应该是系统最多打开文件数
5	use epoll	使用epoll 的I/O 模型
6	worker_connections	每个进程允许的最多连接数，理论上每台nginx 服务器的最大连接数为worker_processes*worker_connections。
7	keepalive_timeout	超时时间
8	client_header_buffer_size	客户端请求头部的缓冲区大小，这个可以根据你的系统分页大小来设置，一般一个请求头的大小不会超过1k，不过由于一般系统分页都要大于1k，所以这里设置为分页大小。分页大小可以用命令getconf PAGESIZE 取得。
9	open_file_cache	这个将为打开文件指定缓存，默认是没有启用的，max 指定缓存数量，建议和打开文件数一致，inactive 是指经过多长时间文件没被请求后删除缓存。
10	open_file_cache_valid	这个是指多长时间检查一次缓存的有效信息
11	open_file_cache_min_uses	open_file_cache 指令中的inactive 参数时间内文件的最少使用次数，如果超过这个数字，文件描述符一直是在缓存中打开的，如上例，如果有一个文件在inactive 时间内一次没被使用，它将被移除

内核参数优化

1	net.ipv4.tcp_max_tw_buckets	timewait 的数量，默认是180000
2	net.ipv4.ip_local_port_range	允许系统打开的端口范围。
3	net.ipv4.tcp_tw_recycle	启用timewait 快速回收
4	net.ipv4.tcp_tw_reuse	开启重用。允许将TIME-WAIT sockets 重新用于新的TCP 连接。
5	net.ipv4.tcp_syncookies	开启SYN Cookies，当出现SYN 等待队列溢出时，启用cookies 来处理。
6	net.core.somaxconn	web 应用中listen 函数的backlog 默认会给我们内核参数的net.core.somaxconn 限制到128，而nginx 定义的NGX_LISTEN_BACKLOG 默认为511，所以有必要调整这个值。
7	net.core.netdev_max_backlog	每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时，允许送到队列的数据包的最大数目。
8	net.ipv4.tcp_max_orphans	系统中最多有多少个TCP 套接字不被关联到任何一个用户文件句柄上。如果超过这个数字，孤儿连接将即刻被复位并打印出警告信息。这个限制仅仅是为了防止简单的DoS 攻击，不能过分依靠它或者人为地减小这个值，更应该增加这个值(如果增加了内存之后)。
9	net.ipv4.tcp_max_syn_backlog	记录的那些尚未收到客户端确认信息的连接请求的最大值。对于有128M 内存的系统而言，缺省值是1024，小内存的系统则是128。
10	net.ipv4.tcp_timestamps	时间戳可以避免序列号的卷绕。一个1Gbps 的链路肯定会遇到以前用过的序列号。时间戳能够让内核接受这种“异常”的数据包。这里需要将其关掉。
11	net.ipv4.tcp_synack_retries	为了打开对端的连接，内核需要发送一个SYN 并附带一个回应前面一个SYN 的ACK。也就是所谓三次握手中的第二次握手。这个设置决定了内核放弃连接之前发送SYN+ACK 包的数量。
12	net.ipv4.tcp_syn_retries	在内核放弃建立连接之前发送SYN 包的数量。
13	net.ipv4.tcp_fin_timeout	如果套接字由本端要求关闭，这个参数决定了它保持在FIN-WAIT-2 状态的时间。对端可以出错并永远不关闭连接，甚至意外当机。缺省值是60 秒。2.2 内核的通常值是180 秒，3你可以按这个设置，但要记住的是，即使你的机器是一个轻载的WEB 服务器，也有因为大量的死套接字而内存溢出的风险，FIN- WAIT-2 的危险性比FIN-WAIT-1 要小，因为它最多只能吃掉1.5K 内存，但是它们的生存期长些。
14	net.ipv4.tcp_keepalive_time	当keepalive 起用的时候，TCP 发送keepalive 消息的频度。缺省是2 小时。

4 netty服务

https://github.com/Abstract-Class/netty-test

netty-server
代码放到了GitHub
netty-client
代码放到了GitHub

5 步骤

部署nginx服务并配置反向代理
部署netty-server
逐个开启netty-client
逐个关闭netty-client
查看客户端数据连续性统计结果
通过数据检查程序抽样检查单个netty-client数据的正确性

6 结果

使用两台服务器

连接数	服务器具体的状态	数据情况
60000	服务器正常	数据自检正常，抽样检查正常
70000	nginx报错no live upstreams while connecting to upstream	数据自检正常，数据抽样检查正常