简介
Nginx是一款高性能的开源Web服务器和反向代理服务器，它可以处理大量的并发连接，同时还支持负载均衡、动态HTTP内容缓存和压缩，以及支持SSL和TLS加密。NGINX可以提供非常高的性能和可靠性，是世界上领先的Web服务器，超过35%的活跃网站是基于NGINX的。对比Apache Httpd、NodeJS、PHP、Tomcat等Web 服务方案，NGINX具有更高并发能力、性能和可靠性。
以下我们在阿里云 ECS基于 G8y 实例（基于 Armv9 的倚天 710 处理器）和 G7 实例（基于最新一代x86处理器）对NGINX的吞吐量做了测试对比，评估了倚天ECS性能优势。
基础环境
我们使用开源的wrk作为负载生成器和性能基准测试工具，wrk部署在单独的G8y.8xlarge ECS实例上；
服务端使用两种类型阿里云ECS 2xlarge实例，部署了NGINX，并配置8个worker。
图1. NGINX 测试模型
两种被测ECS实例类型配置如下：
Processor |
ECS type |
CPU |
Memory |
Disk |
倚天710 |
G8y.2xlarge |
8vcpu |
32GB |
ESSD PL2 500G |
x86处理器 |
G7.2xlarge |
8vcpu |
32GB |
ESSD PL2 500G |
表1. 测试实例配置
ECS硬件信息，通过lscpu查看
[root@Yitian]#
基准测试使用以下软件版本和测试参数。
Component name |
Version |
NGINX |
1.20.1 |
GCC version |
10.2.1 20200825 (Alibaba 10.2.1-3 2.32) |
Wrk |
4.0.2 |
Operating System |
Alibaba Cloud Linux 3.2104 LTS |
Test config parameter |
Value |
Number of threads |
32 |
Number of connections |
1000 |
表2. 软件版本和测试参数
测试方案
配置 /etc/nginx/nginx.conf 修改
}
测试文件
--latency
性能优化
网络优化
- RPS
RPS（Receive Packet Steering）收包中断亲和性，在内核态中通过软件方式把softIRQ的均衡到各个CPU。未配置RPS时，单个网卡接收IRQ和softIRQ是在同一个CPU上，通过设置RPS，网卡驱动通过四元组生成一个hash，然后根据hash将softirq分配到对应的CPU上进行处理，从而充分发挥倚天710物理多核的能力，进而提高网络性能。
图2. RPS原理示意图
压缩优化
Nginx支持brotli和gzip的压缩算法，在倚天ECS上我们针对gzip做了深度定制优化，以提高gzip算法性能。通过利用倚天710 CPU支持SVE和SVE2 SIMD扩展指令，结合其他优化方案，使得gzip在压缩/解压缩上的显著性能提升。优化后的gzip版本单核下性能相比x86性能1.6倍，多核场景下2.3倍。
图4. gzip 优化前后性能对比
实测性能
通过上述优化，我们在倚天ECS实例与同规格的x86 ECS 实例进行对比，未开压缩场景NGINX吞吐量性能优势高达 32% ，开启压缩场景下，倚天性能优势达74%。下表中显示的结果是 10次连续测试运行的汇总结果。
NGINX 在 G8y 和 G7 实例上的性能数据。
Test Type |
G7.2x (Requests/sec) |
G8y.2x (Requests/sec) |
Performance benifit gain (%) |
HTTP persistent connection |
937k |
1187k |
27% |
HTTPS persistent connection |
623k |
820k |
32% |
表3. （G8y vs. G7） NGINX吞吐量性能数据
开启gzip压缩，测试数据大小9K。
Test Type |
G7.2x (Requests/sec) |
G8y.2x (Requests/sec) |
Performance benifit gain (%) |
HTTP persistent connection with gzip |
45.8K |
80K |
74% |
表4. （G8y vs. G7） NGINX开启gzip吞吐量性能数据
Booster
ECS Booster是阿里云针对倚天ECS性能优化研发推出的一键式优化服务产品，针对不同都业务场景通过勾选相应优化配置可以一键开启ECS性能加速功能。NGINX场景下，我们只需在实例创建阶段，选择倚天实例G8y，选择Alinux操作系统，勾选加速选项“nginx加速”即可，如下图所示。
图5. ECS Booster一键加速功能开启
总结
对比x86 ECS，基于倚天710 CPU的G8y ECS示例，具有真正的物理多核，CPU核数和性能增长具有更好的线性度关系，同时倚天ECS 实例具备更好的CPU安全水位，更低的功耗。
在NGINX应用场景下，与同规格的x86 的 ECS 实例相比，倚天ECS 实例表现出了更高的吞吐量性能优势，Http长连接场景性能收益27%，开启gzip压缩时性能收益达到74%。 此外，基于倚天710的G8y实例售价比G7实例低23%，更好的性能更低价格，综合性价比超过1.5倍，是Web网关客户降本增效的最佳选择。
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