使用NGINX还是访问慢？速来，一文搞定NGINX缓存

一、背景

在当今数字化时代，Web服务已成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。无论是日常浏览的新闻资讯网站，还是便捷的在线购物平台，背后都离不开强大的Web服务器支持。随着互联网的迅速发展，网站面临的访问量日益增大，用户对于网站访问速度的要求也越来越高。网站的性能直接影响着用户体验和满意度，良好的性能不仅能够提升用户粘性，还能提高业务的竞争力和盈利能力。相反，性能不佳的网站可能会导致用户流失、业务受损。

在这样的背景下，Nginx凭借其卓越的性能、丰富的功能和出色的稳定性，在Web服务领域占据了举足轻重的地位。Nginx是一款高性能的HTTP和反向代理服务器，它采用了事件驱动的异步非阻塞模型，能够高效地处理大量并发连接，大大提升了Web服务的响应速度和吞吐量。然而，为了进一步优化网站性能，Nginx的gzip缓存功能就显得尤为重要。开启Gzip压缩功能有助于减小CSS、JS、XML、HTML等静态资源的传输大小，从而提高访问速度，进而优化Nginx性能。同时，合理利用缓存机制可以显著减少对后端服务器的请求，降低服务器负载，提高数据的访问速度，改善用户体验。

二、什么是NGINX

2.1 定义与起源

Nginx（发音同 “engine X” ）是一款由俄罗斯程序设计师伊戈尔・赛索耶夫（Igor Sysoev）开发的高性能软件。它诞生于2004年，最初是为了解决传统Web服务器在处理高并发请求时的性能瓶颈问题。Nginx既是HTTP服务器，也是反向代理服务器，同时还可用作负载平衡器、HTTP缓存以及IMAP/POP3/SMTP服务器。它以类BSD许可证的形式发布，具有免费且开源的特点，这使得广大开发者和企业能够自由地使用和定制它，以满足不同的业务需求。

2.2 工作原理与架构

Nginx采用了独特的Master - Worker架构，这是其能够高效处理并发请求的关键所在。

Master进程：在Nginx中扮演着管理者的角色。当Nginx启动或重新加载时，Master进程会读取和验证配置文件，配置文件中包含了Nginx的各种设置，如服务器的监听端口、虚拟主机的配置、反向代理的规则等。它还负责管理Worker进程的生命周期，在Nginx启动时创建多个Worker进程，当需要停止Nginx时，优雅地停止所有Worker进程。此外，当Nginx需要平滑升级或重新加载配置时，Master进程会有条不紊地管理Worker进程的重启，确保服务的连续性。最后，Master进程还负责接收和处理来自操作系统或管理员的信号，如启动、停止、重新加载配置等信号，从而实现对Nginx服务器的控制。
Worker进程：是实际处理客户端请求的执行者。每个Worker进程都是独立的，它们通过监听相同的端口来接收客户端的请求。在处理请求时，Worker进程展现出了强大的能力，它能够接收和处理客户端的所有HTTP、HTTPS以及其他协议的请求，并根据Nginx的配置执行相应的请求处理逻辑，包括访问控制、URL重写、代理请求、静态文件服务等。Worker进程采用了异步非阻塞I/O模型，通过事件驱动机来高效处理大量并发连接。

2.3 主要功能与优势

高性能：Nginx采用事件驱动的异步非阻塞架构，能够在处理大量并发请求时保持高效，大大减少了内存和CPU的消耗，使得它能够在同一时间处理数以万计的并发请求。例如，在一些高流量的电商网站中，Nginx能够轻松应对“双11”等购物狂欢节的海量用户访问。
反向代理和负载均衡：作为反向代理服务器，Nginx可以将客户端请求转发到后端不同的服务器上，并将后端服务器的响应返回给客户端，实现对后端服务器的隐藏和保护。同时，它还具备强大的负载均衡功能，通过多种负载均衡算法（如轮询、最少连接、IP哈希等）将用户的请求均匀地分配到多台服务器上，确保没有一台服务器过载，提高系统的可用性和可靠性，还能很好地抵御DDoS攻击。
静态文件处理：在处理静态文件（如图片、CSS、JavaScript文件）方面，Nginx表现得尤为出色。它能够高效地处理和传输这些文件，通过优化的算法和高效的I/O操作，快速地将静态资源发送给客户端，提高网站的加载速度。
可扩展性和模块化：Nginx具有高度的可扩展性和模块化设计，用户可以根据实际需求，动态地加载或卸载特定的功能模块。这种设计使得Nginx能够灵活适应不同的业务场景和需求。
简洁的配置：Nginx的配置文件格式简洁明了，易于阅读和管理。即使是新手也可以在短时间内上手，轻松配置出一个高效稳定的服务器。

三、如何提升访问速度

3.1 基础配置优化

3.1.1 调整worker_processes和worker_connections

Nginx使用多进程模型来处理请求，worker_processes定义了Nginx使用的工作进程数，worker_connections定义了每个工作进程可以处理的最大连接数。将worker_processes设置为auto，可以让Nginx自动根据CPU核心数来分配工作进程数。例如，如果服务器有4个CPU核心，Nginx会启动4个工作进程。而worker_connections的值可以根据服务器的内存和网络带宽来调整，通常1024是一个常见的起点，也可以调整到2048。示例配置如下：

worker_processes auto;  # 自动根据CPU核心数设置工作进程数
events {
    worker_connections 1024;  # 每个工作进程的最大连接数
}

3.1.2 启用keepalive连接

HTTP协议中的keepalive机制允许客户端和服务器在同一个连接上发送多个请求，减少了TCP连接的建立和关闭开销。可以通过设置keepalive_timeout和keepalive_requests来启用该机制。keepalive_timeout定义了客户端与服务器保持连接的时间，keepalive_requests定义了单个连接上允许的最大请求数。示例配置如下：

http {
    keepalive_timeout 65;  # 保持连接的超时时间
    keepalive_requests 100;  # 单个连接上允许的最大请求数
}

3.1.3 调整buffer大小

Nginx使用缓冲区来存储请求和响应数据，如果缓冲区设置过小，Nginx可能会频繁地进行磁盘I/O操作，影响性能。可以通过设置client_body_buffer_size、client_header_buffer_size和large_client_header_buffers来调整缓冲区大小。示例配置如下：

http {
    client_body_buffer_size 10K;  # 客户端请求体缓冲区大小
    client_header_buffer_size 1k;  # 客户端请求头缓冲区大小
    large_client_header_buffers 4 8k;  # 大型请求头的缓冲区
}

3.2 使用缓存提升性能

3.2.1 启动静态资源缓存

对于静态资源（如图片、CSS、JavaScript文件），启用缓存可以显著减少服务器的负载。可以通过设置expires和Cache-Control来实现静态资源缓存。expires定义了资源的缓存时间，Cache-Control指定资源的缓存策略。示例配置如下：

location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js)$ {
    expires 30d;  # 缓存30天
    add_header Cache-Control "public, no-transform";
}

3.2.2 使用代理缓存

如果使用Nginx作为反向代理，可以启用代理缓存来缓存后端服务器的响应。通过proxy_cache_path定义缓存存储的路径、缓存键的存储区域、缓存的最大大小以及缓存的有效期，使用proxy_cache启用缓存并指定缓存区域，使用proxy_cache_valid定义不同状态码的缓存时间。示例配置如下：

proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=1g inactive=60m use_temp_path=off;

server {
    location / {
        proxy_cache my_cache;
        proxy_pass http://backend;
        proxy_cache_valid 200 302 10m;  # 缓存200和302状态码的响应10分钟
        proxy_cache_valid 404 1m;  # 缓存404状态码的响应1分钟
    }
}

3.2.3 使用gzip压缩减少网络传输量

Gzip压缩可以显著减少传输的数据量，从而加快页面加载速度。可以通过在http块内添加相关配置来启用Gzip压缩，并设置压缩级别和需要进行压缩的文件类型。示例配置如下：

http {
    gzip on;  # 启用gzip压缩
    gzip_comp_level 5;  # 设置压缩级别
    gzip_types text/plain text/html text/css application/javascript image/jpeg image/png image/svg+xml;  # 指定需要压缩的文件类型
}

3.3 其它优化技巧

3.3.1 使用HTTP/2

HTTP/2是HTTP协议的下一代版本，旨在提高性能、减少延迟并优化现代网络环境中的通信效率。通过Nginx配置HTTP/2，可以充分利用其多路复用、头部压缩和流量优先级功能，为用户提供更快更安全的访问体验。配置时需要确保Nginx版本支持HTTP/2，通常推荐使用1.21或更高版本，同时还需要配置HTTPS。示例配置如下：

server {
    listen  443 ssl http2;  # 启用SSL和HTTP/2
    ssl_protocols TLSv1.3 TLSv1.2;  # 仅使用TLS 1.3和1.2
    ssl_prefer_server_ciphers off;   # 优先使用服务器端的加密套件
    ssl_ciphers ECDHE - RSA - AES128 - SHA256:ECDHE - RSA - AES256 - SHA384:ECDHE - RSA - AES128 - GCM - SHA256:ECDHE - RSA - AES256 - GCM - SHA384:ECDHE - ECDSA - AES128 - SHA256:ECDHE - ECDSA - AES256 - SHA384:ECDHE - ECDSA - AES128 - GCM - SHA256:ECDHE - ECDSA - AES256 - GCM - SHA384;
    ssl_certificate /yourpath/server.crt;     # 替换证书文件路径
    ssl_certificate_key /yourpath/server.key; # 替换私钥文件路径

    # HTTP/2参数优化
    http2_max_concurrent_streams 128;
    large_client_header_buffers 4 32k;

    server_name  example.com;
    root /usr/share/nginx/html/dist/;
    # 其他配置
    # ……
}

3.3.2 限制请求速率

通过限制请求速率，可以防止服务器因过多的请求而过载，保证系统的稳定性。可以使用limit_req_zone和limit_req指令来实现请求速率限制。示例配置如下：

http {
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=mylimit:10m rate=10r/s;  # 定义请求速率限制区域

    server {
        location / {
            limit_req zone=mylimit;  # 应用请求速率限制
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}

3.3.3 负载均衡

Nginx的负载均衡功能可以将用户的请求均匀地分配到多台服务器上，提高系统的可用性和可靠性。可以通过upstream指令定义一组后端服务器，并选择合适的负载均衡算法（如轮询、最少连接、IP哈希等）。示例配置如下：

http {
    upstream backend {
        server 192.168.1.101;
        server 192.168.1.102;
        server 192.168.1.103;
    }

    server {
        listen 80;
        server_name example.com;

        location / {
            proxy_pass http://backend;
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_set_header X - Real - IP $remote_addr;
            proxy_set_header X - Forwarded - For $proxy_add_x_forwarded_for;
        }
    }
}

3.3.4 日志优化

日志记录会消耗服务器的资源，通过合理配置日志，可以减少不必要的日志记录，提高服务器性能。可以选择记录必要的日志信息，或者调整日志的存储方式和级别。示例配置如下：

http {
    access_log /var/log/nginx/access.log combined;  # 记录访问日志
    error_log /var/log/nginx/error.log error;  # 记录错误日志
}

四、如何做缓存优化

4.1 理解Nginx的缓存机制

Nginx的缓存主要分为磁盘缓存和内存缓存两种类型。磁盘缓存用于存储较大的数据，而内存缓存则用于存储较小且频繁访问的数据。当一个请求到达Nginx时，它会首先检查内存缓存中是否存在所需的数据，如果没有，再去磁盘缓存中查找，如果还是没有找到，才会将请求转发到后端服务器进行处理。

4.2 优化缓存策略

4.2.1 设置合理的缓存时间

缓存时间的设置至关重要，如果设置得太短，数据频繁过期，会导致大量请求需要重新从后端服务器获取，增加服务器的负担；如果设置得太长，数据可能会过时，影响用户体验。对于一些不经常变化的静态资源，如图片、CSS和JavaScript文件，可以设置较长的缓存时间，比如几天甚至几个月；而对于动态生成的内容，如商品价格、库存信息等，缓存时间则应该设置得较短，可能只有几分钟甚至几秒钟。示例配置如下：

# 静态资源缓存
location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|css|js)$ {
    expires 30d;
    add_header Cache - Control "public";
}

# 动态内容缓存
location /api/product/price {
    proxy_cache_valid 5m;
    add_header Cache - Control "private, no - cache";
}

4.2.2 区分不同类型的缓存

可以根据数据的重要性、访问频率和更新频率，将缓存分为不同的类型。对于一些关键的、访问频率极高且很少更新的数据，可以设置为“强缓存”，即在缓存有效期内，客户端无需与服务器进行任何通信，直接使用缓存数据；而对于一些相对不那么重要，但又需要保持一定新鲜度的数据，可以设置为“协商缓存”，客户端在使用缓存前需要先与服务器进行通信，确认缓存是否仍然有效。示例配置如下：

# 强缓存
location / {
    expires 1h;
    add_header Cache - Control "public, max - age=3600";
}

# 协商缓存
location /user/profile {
    etag on;
    last_modified on;
    add_header Cache - Control "private, must - revalidate";
}

4.2.3 使用缓存键

通过合理设置缓存键，可以更精确地控制缓存的存储和命中。例如，如果网站有多个语言版本，可以将语言作为缓存键的一部分，这样不同语言的页面就可以分别缓存，避免相互干扰。示例配置如下：

map $http_accept_language $cache_key {
    default "";
    "zh - CN" "zh";
    "en - US" "en";
}

location / {
    proxy_cache_key "$uri$is_args$args$cache_key";
}

4.3 优化缓存存储

4.3.1 选择合适的存储介质

需要根据服务器的资源和业务需求来选择合适的存储介质。如果服务器的内存资源充足，可以适当增大内存缓存的大小，将更多频繁访问的数据存储在内存中，以提高访问速度；如果内存有限，则可以主要使用磁盘缓存。

4.3.2 优化缓存目录结构

合理的缓存目录结构可以提升缓存查找和读取效率。可以通过proxy_cache_path指令的levels参数来设置缓存目录的层级。例如：

proxy_cache_path /data/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=10g inactive=7d use_temp_path=off;

4.3.3 定期清理过期缓存

Nginx自带的缓存机制并不会自动清理过期的缓存条目，为了避免缓存目录不断增长，可以通过proxy_cache_path中的inactive参数来设置缓存清理的周期。示例配置如下：

http {
    proxy_cache_path /var/cache/nginx keys_zone=cache_zone:10m max_size=1g inactive=60m;
    
    server {
        listen 80;
        server_name example.com;

        location / {
            proxy_cache cache_zone;
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}

4.4 监控和分析缓存命中率

可以利用upstream_cache_status变量监控缓存命中状态，通过分析缓存命中率数据来调整缓存策略，持续改进缓存效率。例如，可以在响应头中添加缓存状态信息：

location / {
    add_header Nginx - Cache - Status $upstream_cache_status;  # 把缓存状态设置为头部信息，响应给客户端
    proxy_pass http://backend;
}

4.5 结合实际业务场景进行优化

不同的业务场景对缓存的需求不同，需要根据实际情况进行优化。例如，对于内容发布场景，在发布新内容时，需要确保用户能够立即看到更新，此时可以设置较短的缓存时间或者手动清理相关缓存；对于用户会话场景，对于包含用户会话信息的动态内容，应避免使用缓存或设置较短的缓存时间。

五、小结

Nginx作为一款高性能的Web服务器和反向代理服务器，在当今的互联网应用中发挥着重要作用。通过合理利用Nginx的gzip缓存功能以及相关的优化策略，可以显著提升网站的访问速度，改善用户体验，减轻服务器的负载，提高系统的性能和稳定性。

在实际应用中，需要根据网站的具体情况和业务需求，综合运用上述的优化方法。例如，对于静态资源较多的网站，可以重点优化静态资源缓存和Gzip压缩；对于高并发的网站，需要合理调整基础配置参数和负载均衡策略。同时，还需要不断监控和分析网站的性能指标，及时调整优化策略，以适应不断变化的业务需求和用户访问模式。总之，深入理解和掌握Nginx的gzip缓存及相关优化技术，对于提升网站的整体性能具有重要意义。

如果觉得文章对你有用，请随意赞赏

NGINX gzip缓存性能优化 Web服务器反向代理负载均衡 HTTP/2 静态资源缓存代理缓存请求速率限制日志优化缓存策略

使用NGINX还是访问慢？速来，一文搞定NGINX缓存

https://www.fengyege.top/archives/6c6b7f1c-a86b-4a51-ab8e-248113b3d90a

作者

枫夜求索阁

发布于

2025-05-26

更新于

2025-05-26

许可协议

CC BY 4.0

使用NGINX还是访问慢？速来，一文搞定NGINX缓存

一、背景

二、什么是NGINX

2.1 定义与起源

2.2 工作原理与架构

2.3 主要功能与优势

三、如何提升访问速度

3.1 基础配置优化

3.1.1 调整worker_processes和worker_connections

3.1.2 启用keepalive连接

3.1.3 调整buffer大小

3.2 使用缓存提升性能

3.2.1 启动静态资源缓存

3.2.2 使用代理缓存

3.2.3 使用gzip压缩减少网络传输量

3.3 其它优化技巧

3.3.1 使用HTTP/2

3.3.2 限制请求速率

3.3.3 负载均衡

3.3.4 日志优化

四、如何做缓存优化

4.1 理解Nginx的缓存机制

4.2 优化缓存策略

4.2.1 设置合理的缓存时间

4.2.2 区分不同类型的缓存

4.2.3 使用缓存键

4.3 优化缓存存储

4.3.1 选择合适的存储介质

4.3.2 优化缓存目录结构

4.3.3 定期清理过期缓存

4.4 监控和分析缓存命中率

4.5 结合实际业务场景进行优化

五、小结

作者

发布于

更新于

许可协议

评论