Nginx

(제가 조사한 내용이 틀릴 수 있으니. 틀린 부분은 수정 부탁드리겠습니다.)

 

회사에서는 Nginx를 표준 웹 서버로 지정하고 있으며 사용할 수 있도록 장려하고 있습니다.

관련해서 어떤 솔루션이 있는지, 간단하게 언급하고 넘어가려고 합니다.

 

netcraft는 전 세계의 웹 서버를 대상으로 사용 소프트웨어 정보를 취합해서 정보를 보여주고 있습니다.

http://news.netcraft.com/

 

2011년 9월 현재 그래프를 보여주고 있습니다.

Apache >> MS  > Nginx > Google(구글은 오픈하지 않은 자체 웹서버가 있습니다.)  의 상태를 볼 수 있습니다.

재미있는 것은 한 때  lighthttpd 라는 녀석은 이번에 목록에 빠졌다는 것입니다.. Other안으로 들어가버렸습니다.

 

 

 

 

 

 

Market Share for Top Servers Across the Million Busiest Sites
September 2008 - September 2011

Developer	August 2011	Percent	September 2011	Percent	Change
Apache	655,553	65.91%	655,308	65.88%	-0.03
Microsoft	154,685	15.55%	153,015	15.38%	-0.17
nginx	71,517	7.19%	72,511	7.29%	0.10
Google	21,871	2.20%	21,804	2.19%	-0.01

 

 

W3Tech.com에 따르면, nginx 는 6.9%의 점유율을 가진다고 합니다.

 

 

nginx(www.nginx.net)의 증가세는 유일할 정도로 눈에 튑니다.

nginx가 도대체 무엇이길래 사내에서 표준으로 결정되고 여러 부서에서도 쓰고 있을까? 하는 생각을 하실텐데요.

무시 못할 정도로 상승세가 일어나고 있다는 사실은 주목할 이유가 있습니다. 

 

nginx 에 대해서 간단히 설명드리겠습니다.  현재는 1.1.4(2011.9.27일 기준)까지 release 되었으며, 빠르게 relase 가 되고 있습니다.

 

nginx는 Apache 재단에서 밀고 있는 반면, nginx는 러시아 개발자(Igor Sysoev)가 혼자서 만들 프로젝트이지만,  메모리와 성능이 좋아 입소문으로 많이 사람들이 알게 되었습니다. 2002년부터 시작되어 지금은 9년이 되어갑니다.

 

특히 nginx는 wordpress.com 에 적용되면서 많이 유명해졌습니다.  지금은 대륙의 인기 싸이트인 qq.com, taobao.com과 트윗터의 3rd party 업체인 twitpic.com과 sourceforge.net,  hulu.com이 nginx를 사용하고 있습니다.

 

설정을 간단히 보겠습니다. Apache Http 서버의 설정과 비슷합니다.

 

user www;
worker_processes  2;
error_log  /home/www/log/nginx/error.log;
pid        /home/www/log/nginx.pid;
events {
    worker_connections  1024;
    # multi_accept on;
}
http {
    include       /home/www/nginx/mime.types;
    access_log	off;
    open_file_cache max=1000 inactive=20s;
    open_file_cache_valid 30s;
    open_file_cache_min_uses 2;
    sendfile        off;
    #tcp_nopush     on;
    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;
    tcp_nodelay        on;
    gzip  off;
    gzip_disable "MSIE [1-6]\.(?!.*SV1)";
    include /home/www/nginx/conf.d/*.conf;
    include /home/www/sites-enabled/*;
}

server {
        listen   80; 
        server_name  ngix.google.com; // 그냥 제가 대충 만든 싸이
         access_log  off;
        location / {
                root   /home/www/html;
                index  index.html;
        }
}

 

 

nginx 는 비동기(async) 이벤트 기반(ioctl, send, recv, epoll)으로 만들어졌고, Apache Http 서버는 프로세스 또는 쓰레드를 태생으로 만들어졌습니다. 

 

Apache Http 서버는 요청 하나당 프로세스(뜨는 쓰레드)가 처리하는 구조이다 보니, 만약 Apache Http 서버의 프로세스가 blocking(DB나 파일)이 되면 요청을 계속 처리하지 못하고 처리 완료때까지 대기하는 일이 생깁니다. 그래서 Timeout이나 Keep Alive 체크를 정말 잘써야 하는 이슈가 생기게 되었습니다.

또한 MaxClient의 수치를 높여 dos 공격에 대해서 조금이라도 막을 수 있는 형태를 취하게 됩니다. 따라서 프로세스(또는 쓰레드) 메모리를 많이 할당/해제하는 상황이 생길 수 있습니다.

 

반면, nginx는 쓰레드를 적게 사용하는 구조입니다. 또한 쓰레드를 적게 쓰다보니 쓰레드당 할당되는 메모리도 적게 되면서 메모리도 적게 사용되는 구조가 됩니다.  하나의 쓰레드에서 이벤트를 처리하다 보니 blocking이 되는 일이 없는 셈이 됩니다. 또한 쓰레드를 적게 쓴 다는 것은 context swithing 비용도 적게 되기 때문에 cpu의 소모도 상대적으로 작게 됩니다.  하나의 프로세서는 하나의 쓰레드처럼 사용하여 적은 worker에서 동작이 됩니다. 다만 많은 요청을 처리하기 위해서 client  개수는 늘릴 필요는 있습니다.

 

그러나 요청에 대한 상태(socket status)를 잘 가지고 있어야 하는등.. 비동기 서버 구현 자체가 다양한 팩터로 인해서 코드에 대한 복잡성이 높습니다.

 

최대한 system call을 적게 하고 비동기 이벤트 처리를 통해서 높은 성능이 있다는 큰 장점과 함께 백엔드와 ajp 통신이 어렵고, 모듈 개발이 어려우며, Apache Http 서버처럼 다양한 모듈이 없다는 단점이 있습니다.

 

그러나 공식적이지 않지만, ajp 통신 모듈이 오픈 소스로 이미 나온 것이 있으니 연동이 가능합니다.

https://github.com/yaoweibin/nginx_ajp_module

 

그리고 3rd party nginx module을 공개하며 다양하게 지원하고 있습니다.

http://wiki.nginx.org/3rdPartyModules

 

최근에는 0.8.11부터는 리눅스 AIO(Asynchronous Input-Output) 기능을 적용하여 최적화를 통해서 속도향상을 꾀했습니다. 또한, tomcat 과 같은 backend 통신시 keep alive 기능이 없어서 문제가 있었는데, 1.1.4부터는 모듈이 추가 개발되어 keep alive 기능을 사용할 수 있게 되었습니다. 이를 통해서 nginx-tomcat의 조합이 가능할 수 있게 될 것으로 생각됩니다.

http://www.nginx.org/en/CHANGES

 

nginx는  name, ip virual host나 기본적인 기능외에. 다음 기능이 있습니다.

- SSL

- load balancing

- gzip

- url rewriting

- webdav

- access authentication

- smtp, pop3, imap

- flv/mp4 streaming

- speed limitation

 

성능 외에 제가 관심을 가지고 있는 것 중 두개의 부분이 유독 눈에 띄었습니다.

바로 flv와 mp4 스트리밍이 된다는 것과 를 속도를 제한할 수 있다는 것입니다. 

 

속도 제한하는 예를 보겠습니다. 

limit_req_zone  $binary_remote_addr  zone=one:10m   rate=1r/s;
 
    server {
        location /search/ {
            limit_req   zone=one  burst=5;
        }

 

mp4 에 대한 스트리밍 예제입니다.

location /video/ {
    mp4;
    mp4_buffer_size     1m;
    mp4_max_buffer_size 5m;
}

http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_mp4_module.html

 

특정 위치부터 시작하라고 하려면,  http://example.com/elephants_dream.mp4?start=238.88 이렇게 호출하면 됩니다.

 

부족한 부분들은 점차 활성화되면서 refernece들에 대한 자료는 꾸준히 나오리라 생각됩니다.

 

 

이번에는 성능과 관련된 내용을 보도록 하겠습니다.

내부 테스트시 nginx 단독으로 쓰였을 때는 성능이 좋을 뿐 더러 cpu와 memory 가 apache http 서버보다 엄청 나게 적게 나오지만,   그러나 tomcat 을 붙인 경우는 apache http 서버와 nginx간의 성능은 크게 바뀌지 않습니다. 역시 바틀렉이 있을 때는 성능은 바틀렉이 있는 것으로 떨어지게 마련입니다.

 




이번에는 Nginx 관련한 성능 테스트한 자료가 있어서 소개합니다.

http://nbonvin.wordpress.com/2011/03/24/serving-small-static-files-which-server-to-use/

 

이 문서는 nginx뿐 아니라, 웹 서버로 유명한 제품군들에 대해서 varnish, G-wan, Lighthttpd, apache traffic server에 대한 비교 성능 테스트 자료입니다.  결과는 다양한 의견들을 부를 수 있겠지만, 간단히 설명하도록 하겠습니다.

 

 

다음의 서버 셋팅으로 테스트하였습니다.

 

http keep alive를 on

tcp ip 셋팅은 OS 디폴트

서버 셋팅은 디폴트 (필요한 것만 수정)

concurrenty는 0부터 1000까지 10씩 증가

요청은 백만 (1,000,000)

TIME_WAIT 때문에 /etc/sysctl.conf를 다음과 같이 수정. net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65535

 

 

그리고, client는 apache bench를 이용했습니다.

 

테스트를 보면, G-wan 이 가장 높은 성능을 가지고 있으며, lighthttpd나 nginx는 비슷하게 나옵니다.

 

 

cpu 정보를 보겠습니다. G-wan이 가장 완승이고, nginx도 상당히 좋은 결과를 보입니다.

 

 

 

G-Wan이 생각보다 cpu 소진율에 비해서 많이 먹는 편이고, nginx 는 메모리를 가장 적게 사용하고 있습니다.

 

 

 

 

Apache Traffic server와 Varnish는 너무 메모리를 많이 먹거나 cpu 소진율이 높게 나와서 쓰기에는 어중간하긴 합니다만.

G-wan의 경우는 성능이 아주 잘나오는 데 반해, 시간을 흐를수록 메모리를 많이 먹는 현상이 있습니다.

반면, nginx는 성능이 lighthttpd와 비슷하게 나오지만, g-wan의 반정도밖에 나오지 않지만,  cpu나 메모리는 훨씬 적게 사용한다는 장점이 있습니다. jvm과 같은 머신으로 사용하기에는 굉장히 적절해 보입니다.

 

 

G-wan(http://www.gwan.ch/)은 최근에 나온 free 웹 서버이며 오픈소스는 아니며, 사용층이 적은 편이지만, 계속 주목할만한 솔루션이다.