如何通过移除Nginx提高TPS效率

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1. 为什么移除或使用 Nginx?

在某些情况下,大家仍然会坚持使用 Nginx 这样的代理,我会在下面给你列举出来。对于 Raygun,我们的 API 服务器仅托管了一个应用程序,然后仅通过负载均衡设备公开到互联网。这意味着对端口共享的限制并不适用于我们,开放给外部的服务已经被最小化了。

我们可能要使用代理的一些原因(来自微软的一篇博文),列举如下:

  • 限制其托管应用程序的对外公开部分

  • 提供附加的配置和防御层

  • 方便与现有基础架构更好地集成

  • 简化负载平衡和安全通信(HTTPS)配置。只有反向代理服务器需要 X.509 证书,并且该服务器可以使用 HTTP 与内部网络上的应用服务器进行通信。

https://docs.microsoft.com/en-us/aspnet/core/fundamentals/servers/kestrel?view=aspnetcore-3.1#when-to-use-kestrel-with-a-reverse-proxy

2. 移除 Nginx 后的业务表现

对于我们的 API 节点,从配置中删除 Nginx 可以使我们处理更多的请求而无需额外费用。

通过负载测试,我们还发现请求的平均响应时间和第 99 百分位响应时间得到显著改善。这意味着我们的客户对 API 服务的请求更快,并允许他们在单位时间内发送更多数据。

自从将新的服务器配置投入生产以来,我们的负载均衡设备报告 5xx 错误也大大减少了。现在,我们可以支撑处理更高的客户端负载,而且用户遇到的错误问题也更少了。

3. 我们如何测试.NET Core 性能

我们在亚马逊的 AWS c5.large 实例 Ubuntu 18.04 环境下进行了测试。基准服务器运行了 Nginx 和 Kestrel Web 服务,Nginx 作为 Kestrel Web 服务代理;作为对比,在另一台服务器上,服务请求直接由 Kestrel 处理。

我们使用 Apache JMeter 将 Raygun Crash Reporting 样本有效负载发布到服务 API。JMeter 可以模拟非常高的并发请求负载。我们对此不断进行调整,让每台服务器都最大程度地利用 CPU,逼近服务过载即将不能支撑处理所有请求的极限(但是仍然保证请求的成功率为 100%)。

https://raygun.com/platform/crash-reporting

使用 JMeter 运行多次测试,每个测试持续 10 分钟,每次测试结束时生成保存测试摘要报告。

最后,我们将多次测试的结果取平均值,最终得出下面的测试结果。

4. 移除 Nginx 后的结果展示

响应时间(毫秒)

平均响应时间(该值越小性能越好)从 1.2ms 减少到 0.8ms,相当于降低了 33%;第 99 百分位响应时间从 6ms 减少到 4ms,相当于降低了 33%。

如何通过移除Nginx提高TPS效率

TPS

TPS(该值越大性能越好)从 3783 个增加到 5461 个,相当于提升了 44%。

如何通过移除Nginx提高TPS效率

5. 在生产环境运行新配置服务的观察结果

内存使用情况

使用 Nginx 运行该服务实例时,每个实例使用的平均内存非常一致,内存使用率在 13%和 16%之间。

自从删除 Nginx 以来,我们已经看到服务进程的内存使用率变大,在 15%到 30%之间,平均值趋近为 22%。我们确信这是由于 Nginx 限制了 Kestrel 处理的请求数量。

因此,Kestrel 在高并发下始终会以一定的速率处理请求,这意味着内存使用量几乎没有很大变化。消除这一瓶颈后,由于 Kestrel 会处理数量不等的请求,我们现在可以看到更多的内存使用和变化情况。

Nginx + Kestrel

如何通过移除Nginx提高TPS效率

Kestral only

如何通过移除Nginx提高TPS效率

平均活跃节点数

活跃节点的平均数量从 5.35 下降到 4.66。现在,我们可以看到相当长的时间内仅仅运行着四个服务器;而在同一时段的高峰时期,相比之前使用 Nginx,我们同样运行着更少的服务器。

Nginx + Kestrel

如何通过移除Nginx提高TPS效率

Kestral only

如何通过移除Nginx提高TPS效率

负载均衡设备的 5xx 错误率

一段时间以来,我们发现通过负载均衡设备统计的信息报告中,5xx 错误率很高,如下图所示。这些错误并不是来自我们应用程序,而且在 Raygun 也没有对其认定为故障并进行报告。

原来,这些错误来自 Nginx,并且通过删除此代理,我们现在可以更好地处理满负载,而且大大减少了故障的发生。

总体而言,由于我们服务器处理的请求量很大,即使是以下较高的数量也仅占我们处理的总请求量的很小一部分。注意到通过删除 Nginx 层可以得到显著的性能提升,这一点是值得肯定的。我们并不是对 Nginx 进行批评和否定,当然也有可能是我们 Nginx 最终的配置问题,但是,简化配置似乎可以更好地解决这个问题。

如何通过移除Nginx提高TPS效率

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