Серверные решения →Linux/Unix

Настройка производительности и безопасности Nginx

Тюним Nginx

Апрель 05, 2020 Мерион Нетворкс

14 минут чтения

В этом руководстве узнаем, как настроить сервер Nginx для производственной среды.

Тестовый веб-сервер отличается от рабочего сервера в планах безопасности и производительности.

По умолчанию, веб-сервер Ngnix готов к работе сразу после установки. Тем не менее, настройки по умолчанию недостаточны для рабочего севера. Поэтому мы сфокусируемся на настройке сервера для большей производительности в случае высокой и нормальной нагрузки, а также на настройках безопасности в целях защиты от любопытного пользователя.

Если у вас не установлен веб-сервер, можете узнать, как сделать это перейдя по ссылке. Здесь показано как установить Ngnix на Unix платформы. Рекомендуется выбирать установку из исходного кода, так как обычный релиз не включает некоторые модули, используемые в этом руководстве.

Настройка производительности и безопасности Nginx

Требования

У вас должны быть установлены нижеследующие компоненты и убедитесь, что веб-сервер запущен на системе на базе Debian, например Ubuntu.

• Ubuntu или любая система семейства Debian
• wget
• Vim (текстовый редактор)

Также имейте ввиду, что некоторые команды из этого руководства придется запускать от имени привилегированного пользователя пользуясь командой sudo.

Разбор структуры конфигурации Nginx

• Структура Nginx
• Разделы событий, HTTP и Mail
• Правильный синтаксис Nginx

В конце раздела узнаете об структуре конфигурационного файла Nginx, роль и назначение каждого раздела и как задавать директивы внутри разделов.

Весь файл конфигурации Nginx разделен на такие разделы, как event section, http section, mail section и т.д.

Основной конфигурационный файл расположен по пути /etc/ngnix/ngnix.conf, а другие - /etc/nginx.

Основная секция

В этой секции расположены директивы, для которых нет специальных разделов. Такие директивы как user nginx, worker_processes 1, error_log /var/log/nginx/error.log warn, pid /var/run/nginx.pid могут быть расположены в этом разделе.

Но некоторые из этих директив могут быть в секции event, например werker_processes.

Разделы (Секции)

В Nginx разделы используются для определения конфигурации разных модулей. Например, секция http section содержит настройки ngx_http_core module, секция even section определяет настройки ngx_event module, а секция mail хранит настройки модуля ngx_mail module.

Список доступных разделов можно просмотреть по этой ссылке.

Директивы

Директивы в Nginx состоят из имени переменной и ряда аргументов. Например, директива worker_processes – имя переменной, а auto – значение:

worker_processes  auto;

В конце каждой директивы обязательно нужно поставить точку с запятой ;

Наконец, файл конфигурации Nginx должен соответствовать определенному набору правил. Ниже приведен допустимый синтаксис конфигурации Nginx:

• Директивы начинаются с имени переменной, а затем следуют один или несколько аргументов
• Директивы заканчиваются точкой с запятой ;
• Разделы определяются фигурными скобками {}
• Раздел может быть внутри другого раздела
• Конфигурация вне любого раздела является частью глобальной конфигурации Nginx.
• Строки, начинающиеся со знака #, являются комментариями.

Настройка производительности Nginx

В этой части мы сконфигурируем Nginx для лучшей работы как во время интенсивного трафика, так и во время пиковой нагрузки. Будут рассмотрены следующие настройки:

• Workers
• Активность Ввода/вывода диска
• Сетевой активности
• Буферов
• Сжатия
• Кеширования
• Времени ожидания

Итак, в терминале введите следующую команду, чтобы перейти в директорию nginx и показать ее содержимое:

cd nginx && ls

Найдите папку conf. В этой папке и находится файл nginx.conf. Мы используем этот файл для настройки Nginx.

Теперь, чтобы перейти в папку conf и открыть файл nginx.conf с помощью редактора vim, выполните следующие команды:

cd conf
sudo vim nginx.conf

Ниже на скриншоте показан как выглядит файл nginx.conf

Workers

Чтобы улучшить работу веб-сервера Nginx нужно настроить должным образом так называемые воркеры. Это своего рода потоки ядра, которые управляют параллельным выполнением процессов. Настройка воркеров дает возможность эффективней обрабатывать запросы клиентов.

Если все еще не закрыли vim, нажмите i чтобы перейти к режиму редактирования nginx.conf. Скопируйте и вставьте код указанный ниже в раздел events:

events {
    worker_processes    auto;
    worker_connections  1024;
    worker_rlimit_nofile 20960;
    multi_accept        on;
    mutex_accept        on;
    mutex_accept_delay  500ms;
    use                 epoll;
    epoll_events        512;
}

• worker_processes: Эта директива регулирует количество воркеров в Nginx. Значение этой директивы устанавливается на auto, чтобы разрешить Nginx определять количество доступных ядер, дисков, загрузки сервера и сетевой подсистемы. Однако можно определить количество ядер, выполнив команду lscpu на терминале.
• worker_connections: Эта директива задает значение количества одновременных подключений, которые могут быть открыты воркером. Значение по умолчанию - 512, но здесь оно установлено 1024, что позволяет одному воркеру одновременно принимать соединение от клиента.
• worker_rlimit_nofile: Эта директива как-то связана с worker_connections. Для обработки большого одновременного соединения устанавливается большое значение.
• multi_accept: Эта директива позволяет воркеру принимать множество соединений в очереди одновременно. Очередь в этом контексте просто означает последовательность объектов данных, ожидающих обработки.
• mutex_accept: Эта директива отключена по умолчанию. Но поскольку мы настроили много работников в Nginx, мы должны включить его, как показано в коде выше, чтобы позволить работникам принимать новые соединения один за другим.
• mutex_accept_delay: Эта директива определяет время ожидания воркера перед принятием нового подключения. После включения accept_mutex воркеру назначается блокировка mutex на период, указанный в accept_mutex_delay. По истечении этого периода следующий воркер готов принять новые подключения.
• use: Эта директива указывает метод обработки подключения от клиента. В этом руководстве мы решили установить значение epoll, потому что мы работаем на платформой Ubuntu. Метод epoll является наиболее эффективным методом обработки для платформ Linux.
• epoll_events: Значение этой директивы указывает количество событий, которые Nginx передаст ядру.

Чтение/запись диска

В этом разделе мы настроим асинхронные операции ввода-вывода в Nginx для обеспечения эффективной передачи данных и повышения эффективности кэширования.

Дисковый ввод-вывод относится к операциям записи и чтения между жестким диском и ОЗУ. Мы будем использовать функцию sendfile() внутри ядра для отправки небольших файлов.

Для задания директив можно использовать http section, location section и server section.

location section и server section могут быть вложены в разделе http section, чтобы сделать конфигурацию более читабельной.

Скопируйте и вставьте следующий код в location section, расположенный в http section:

location /pdf/  {
   sendfile on;
   aio      on;
  }

location /audio/ {
    directio    4m
    directio_alignment 512
}

• Sendfile: Чтобы использовать ресурсы операционной системы, установите для этой директивы значение on. Sendfile передает данные между дескрипторами файлов в пространстве ядра ОС, не отправляя их в буферы приложений. Эта директива будет использоваться для обслуживания небольших файлов.
• Directio: Эта директива повышает эффективность кэширования, позволяя выполнять чтение и запись непосредственно в приложение. Directio - это функция файловой системы каждой современной операционной системы. Эта директива будет использоваться для обслуживания больших файлов, например видео.
• Aio: Эта директива обеспечивает многопоточность для операций записи и чтения. Многопоточность - это модель выполнения, позволяющая выполнять несколько потоков отдельно друг от друга при совместном использовании ресурсов процесса хостинга.
• directio_alignment: В этой директиве для переноса данных назначается значение размера блока. Она касалась директивы directio.

Сетевой уровень

В этом разделе мы используем такие директивы, как tcp_nodelay и tcp_nopush, чтобы небольших пакеты не ждали в очереди перед отправкой.

Обычно, когда пакеты передаются в "частях", они имеют тенденцию заполнять высоконагруженную сеть. Джон Нагл построил алгоритм буферизации для решения этой проблемы. Целью алгоритма буферизации Nagle является предотвращение заполнения высоконагруженной сети небольшими пакетами.

Скопируйте и вставьте следующий код в раздел HTTP:

http {

  tcp_nopush  on;
  tcp_nodelay on;

  }

• tcp_nodelay: Эта директива по умолчанию отключена, чтобы позволить небольшим пакетам ждать указанный период времени, прежде чем они будут отправлены одновременно. Для немедленной отправки всех данных эта директива включена.
• tcp_nopush: Поскольку tcp_nodelay директива включена, небольшие пакеты отправляются одновременно. Однако, если вы все еще хотите использовать алгоритм буферизации Джона Нагле, мы также можем включить
• tcp_nopush, чтобы собрать пакеты в одну пачку и отправлять их все одновременно.

Буфер

Рассмотрим, как настроить буферы запросов в Nginx для эффективной обработки запросов. Буфер - это временное хранилище, где данные хранятся в течение некоторого времени и обрабатываются.

Можно скопировать код указанный ниже в раздел server.

server {

   client_body_buffer_size 8k;
   client_max_body_size 2m;
   client_body_in_single_buffer on;
   client_body_temp_pathtemp_files 1 2;
   client_header_buffer_size  1m;
   large_client_header_buffers 4 8k;

 }

Важно четко понимать, функции указанных директив

• client_body_buffer_size: Эта директива задает размер буфера для тела запроса. Если планируется запустить веб-сервер на 64-разрядных системах, необходимо установить значение 16k. Если требуется запустить веб-сервер в 32-разрядной системе, установите значение 8k.
• client_max_body_size: Если вы собираетесь обрабатывать большие загрузки файлов, необходимо установить для этой директивы значение не менее 2m или более. По умолчанию установлено значение 1m.
• client_body_in_file_only: Если вы отключили директиву, закомментировав ее client_body_buffer_size, а директива client_body_in_file_only включена, Nginx будет сохранять буферы запросов во временный файл. Это не рекомендуется для производственной среды.
• client_body_in_single_buffer: Иногда не все тело запроса хранится в буфере. Остальная часть сохраняется или записывается во временный файл. Однако если предполагается сохранить или хранить все запросы в буфер запросов в одном буфере, необходимо включить эту директиву.
• client_header_buffer_size: Эту директиву можно использовать чтобы дать заголовков запросов доступ к буферу. Это значение можно задать равным 1m.
• large_client_header_buffers: Эта директива используется для задания максимального количества и размера для чтения заголовков больших запросов. Максимальное число и размер буфера можно точно установить в 4 и 8k.

Сжатие

Еще одним способом оптимизации работы веб-сервера является сжатие объема данных, передаваемых по сети, является. В этом разделе мы используем директивы, такие как gzip, gzip_comp_level, и gzip_min_length, чтобы сжать данные.

Вставьте следующий код в раздел http, как показано ниже:

http {

  gzip on;
  gzip_comp_level  2;
  gzip_min_length  1000;
  gzip_types  text/xml text/css;
  gzip_http_version 1.1;
  gzip_vary  on;
  gzip_disable "MSIE [4-6] \.";

}

• gzip: Если требуется включить сжатие ответа, установите значение этой директивы в on. По умолчанию он отключен.
• gzip_comp_level: Эту директиву можно использовать для установки степени сжатия ответа. Чтобы не тратить ресурсы ЦП, не нужно устанавливать слишком высокий уровень сжатия. По шкале от 1 до 9 лучше установить уровень сжатия 2 или 3.
• gzip_min_length: Устанавливает минимальную длину ответа, который будет сжиматься методом gzip. Длина определяется только из поля content-length заголовка ответа. Можно установить значение более 20 байт.
• gzip_types: Эта директива разрешает сжатие ответа методом gzip для указанных MIME-типов. По умолчанию, тип text/html всегда сжимается. Можно добавить другой тип, например, text/css, как показано в коде выше
• gzip_http_version: Эта директива позволяет выбрать минимальную HTTP-версию запроса, необходимую для сжатия ответа. Можно использовать значение по умолчанию 1.1.
• gzip_vary: Разрешает или запрещает выдавать в ответе поле заголовка Vary: Accept Encoding, если директива gzip включена.
• gzip_disable: Некоторые браузеры, такие как Internet Explorer 6, не поддерживают сжатие gzip. Эта директива использует поле User-Agent заголовка для отключения сжатия методом gzip для определенных браузеров.

Кеширование

Используйте функции кэширования, чтобы сократить количество обращений для многократной загрузки одних и тех же данных. Nginx предоставляет функции кэширования метаданных статического содержимого через директиву open_file_cache.

Эту директиву можно поместить в разделы server, location и http:

http {

open_file_cache max=1,000 inactive=30s;
open_file_cache_valid 30s;
open_file_cache_min_uses 4;
open_file_cache_errors on;

 }

• open_file_cache: Эта директива по умолчанию отключена. Включите его, если требуется внедрить кэширование в Nginx. В нем могут храниться дескрипторы открытых файлов, информация об их размерах и времени модификации, информация о существовании каталогов, информация об ошибках поиска файла — “нет файла”, “нет прав на чтение”
• open_file_cache_valid: Эта директива определяет время, через которое следует проверять актуальность информации об элементе в open_file_cache.
• open_file_cache_min_uses: Задаёт минимальное число обращений к файлу в течение времени, заданного параметром inactive директивы open_file_cache, необходимых для того, чтобы дескриптор файла оставался открытым в кэше.
• open_file_cache_errors: Эту директиву можно использовать, чтобы разрешить Nginx кэшировать ошибки, такие как “нет файла”, “нет прав на чтение” при доступе к файлам. Таким образом, каждый раз, когда к ресурсу обращается пользователь, не имеющий на это права, Nginx отображает тот же самый отчет об ошибке «в доступе отказано»

Время ожидания

Настройте время ожидания, используя директивы, такие как keepalive_timeout и keepalive_requests, чтобы предотвратить растрачивание ресурсов при длительном ожидании подключений.

В разделе HTTP скопируйте и вставьте следующий код:

http {

 keepalive_timeout  30s;
 keepalive_requests 30;
 send_timeout      30s;

}

• keepalive_timeout: Сохраняйте связь в течение 30 секунд. Значение по умолчанию - 75 секунд.
• keepalive_requests: Настройка количества запросов для поддержания активности в течение определенного времени. Количество запросов можно задать равным 20 или 30.
• keepalive_disable: если вы хотите отключить поддержку keepalive для определенной группы браузеров, используйте эту директиву.
• send_timeout: Установка времени ожадания для передачи данных клиенту.

Настройки безопасности Nginx

• Ограничение доступа к файлам и каталогам
• Настройка журналов для мониторинга подозрительных действий
• Защиту от DDoS атак
• Отключение вывода списка файлов и директорий

Ограничение доступа к файлам и каталогам

Давайте рассмотрим как можно ограничить доступ к важным и чувствительным файлам системы с помощью следующих методов.

Использование HTTP Аутентификации

С ее помощью мы можем ограничить доступ к конфиденциальным файлам или разделам системы, не предназначенных для публичного доступа, запросив аутентификацию у пользователей или даже администраторов. Выполните следующую команду, чтобы установить утилиту создания файлов паролей, если она не установлена.

apt-get install -y apache-utils

Далее создайте файл паролей и пользователя с помощью утилиты htpasswd. htpasswd входит в набор утилит apache2-utils.

sudo  htpasswd  -c  /etc/apache2/ .htpasswd mike

Проверить результат работы можно командой:

cat  etc/apache2/ .htpasswd

Скопируйте и вставьте следующий код в разделе location:

location /admin {

 basic_auth "Admin Area";
 auth_basic_user_file /etc/apache2/ .htpasswd;

}

Используя директиву Allow

В дополнение к директиве basic_auth мы можем использовать директиву allow для ограничения доступа к указанным каталогам.

Чтобы разрешить доступ как конкретным каталогам только с указанных адресов вставьте нижеследующий код в раздел location:

location /admin {
 allow 192.168.34.12;
 allow 192.168.12.34;
}

Настройка журналирования подозрительных действий

В этом разделе настроим error и access логи, чтобы вести мониторинг запросов. Их можно использовать для определения кто заходил систему в указанный период времени или какой пользователь открывал конкретный файл и т.д.

• error_log: Позволяет настроить запись событий в определенный файл, например syslog или stderr. Можно также указать уровень журналирования, которые требуется записывать.
• access_log: Позволяет регистрировать запросы пользователей в файле access.log

Для этого в разделе http введите следующие изменения:

http {

  access_log  logs/access.log   combined;
  error_log   logs/warn.log     warn;

}

Предотвращение DDoS атак

DDoS атаки один из самых легкореализуемых и потому часто применяемых видов атак. Защитить свой веб-сервер от атак такого вида можно поменяв следующие настройки.

Ограничение запросов пользователей

Для ограничения числа запросов от пользователей можно использовать директивы limit_req_zone и limit_req. Следующий код нужно добавить в раздел location, который вложен в раздел server

limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=30r/m;

server {
 location /admin.html {
   limit_req zone=one;
       }

}

Ограничение на число подключений

Директивы limit_conn и limit_conn_zone можно использовать для ограничения числа подключение к конкретным зонам. Например, код указанный ниже ограничивает число подключений десятью.

Код должен располагаться в разделе location раздела server

server {

    location /products/ {
        limit_conn addr 10;

    }
}

Разрыв медленных соединений

Директива как client_body_timeout задаёт таймаут при чтении тела запроса клиента. Таймаут устанавливается не на всю передачу тела запроса, а только между двумя последовательными операциями чтения. Если по истечении этого времени клиент ничего не передаст, обработка запроса прекращается с ошибкой 408 (Request Time-out). А client_header_timeout задаёт таймаут при чтении заголовка запроса клиента. Если по истечении этого времени клиент не передаст полностью заголовок, обработка запроса прекращается с ошибкой 408 (Request Time-out).

Добавьте следующее в раздел server.

server {
    client_body_timeout 5s;
    client_header_timeout 5s;
}

Отключение вывода списка директорий

Чтобы отключить вывод директорий на странице можно использовать директиву auto_index. Она располагается в разделе location, а значение должно быть установлено в off.

location / {
 auto_index  off;
}

Заключение

Итак, в этом руководстве показали, как можно настроить веб-сервер Nginx для более безопасной и оптимальной работы. На этом, конечно, работа не заканчивается. Если на Nginx крутится какое-то приложение с доступом в Интернет, то можно прибегнуть к облачным решениям защиты и оптимизации.