Nginx 缓冲区调优：优化 `client_body_buffer_size` 和 `proxy_buffer_size`

Nginx 以其高性能、高效率和可扩展性而闻名，常被用作强大的反向代理、负载均衡器或 Web 服务器。实现最佳性能的一个关键方面在于正确配置其内部缓冲机制。缓冲区决定了 Nginx 如何处理传入的请求体（用于上传或 POST 数据）和传出的上游响应。配置不当可能导致内存消耗过多，反之也可能导致缓慢的磁盘 I/O 操作，从而抵消 Nginx 的速度优势。

本指南深入探讨了主要的缓冲区指令——client_body_buffer_size、proxy_buffer_size 及相关设置——解释它们的功能、影响，并提供可操作的步骤，以根据您的特定工作负载进行调优。有效的缓冲区调优可以防止不必要的数据交换到磁盘，直接提高响应延迟和整体吞吐量。

理解 Nginx 缓冲基础

Nginx 使用缓冲区来临时保存流经其进程的数据，无论是从客户端到服务器的数据，还是从服务器到后端上游应用程序的数据。

当缓冲区填满时，Nginx 必须决定是继续在内存中缓冲，还是将多余的数据溢出到磁盘上的临时文件。磁盘 I/O 明显慢于内存访问，因此调优的目标是确保典型的请求/响应大小能够舒适地容纳在内存缓冲区中。

关键缓冲区指令概述

有几个指令控制着缓冲，通常取决于上下文（客户端通信、代理或 FastCGI）：

client_body_buffer_size：控制用于读取客户端请求体（用于 POST 请求、文件上传等）的缓冲区大小。
proxy_buffer_size：Nginx 作为反向代理时，控制用于从上游服务器读取响应的缓冲区大小。
proxy_buffers：当数据超出 proxy_buffer_size 时，定义用于从上游服务器读取响应的缓冲区数量和大小。
fastcgi_buffer_size 和 fastcgi_buffers：与 FastCGI 通信（例如 PHP-FPM）相关的类似指令。

调优 `client_body_buffer_size`

当 Nginx 直接处理大文件上传或大量表单提交时，此指令至关重要。

默认行为和影响

默认情况下，Nginx 通常将 client_body_buffer_size 设置为一个相对较小的值（通常为 8k 或 16k，具体取决于版本）。如果客户端请求体超出此大小，Nginx 会开始将多余的数据写入磁盘上的临时文件（client_body_temp_path）。

影响：如果您预计处理的请求大于默认缓冲区大小，但小于您的可用 RAM 允许的大小，增加此值可以防止缓慢的磁盘写入。

配置示例

此指令在 http、server 或 location 上下文中设置：

http {
    # 将客户端请求体的缓冲区大小设置为 128KB
    client_body_buffer_size 128k;
    ...
}

最佳实践：根据您预期 最大典型 的 POST 数据大小来设置此值，而不是允许的绝对最大上传大小。如果您将其全局设置得过高，并且许多客户端同时发送中等大小的请求，您可能会面临所有 worker 进程消耗过多内存的风险。

优化反向代理缓冲区：`proxy_buffer_size` 和 `proxy_buffers`

当 Nginx 作为反向代理时，主要关注点转移到缓冲来自上游服务器（例如 Apache、Tomcat 或 Node.js 应用程序）的响应。

`proxy_buffer_size`

这定义了用于从上游服务器读取响应头和响应体第一个数据块的初始缓冲区大小。

`proxy_buffers`（数量和大小）

如果上游响应体较大，Nginx 会使用由 proxy_buffers 定义的一组缓冲区。此指令接受两个参数：

缓冲区的数量。
每个缓冲区的大小。

如果响应数据超出了分配的总缓冲区空间（数量 * 大小），Nginx 将开始将剩余数据写入 proxy_temp_path 目录下的磁盘。

配置示例（代理上下文）

为了确保来自上游服务器的大型响应保留在内存中，您可以按如下方式配置代理缓冲区：

location /api/ {
    proxy_pass http://backend_servers;

    # 将初始缓冲区大小设置为 64k
    proxy_buffer_size 64k;

    # 为响应的其余部分使用 8 个缓冲区，每个缓冲区大小为 128k。
    # 总缓冲区容量：8 * 128k = 1MB
    proxy_buffers 8 128k;

    # 设置在 Nginx 开始向客户端发送数据之前，可以临时写入磁盘的最大大小
    proxy_max_temp_file_size 10m;
}

提示：如果您的后端通常返回大型 JSON 有效载荷或大型静态文件，请调查典型的响应大小，并设置足够大的 proxy_buffers 来覆盖其中 95% 的响应。如果上游服务器发送大型响应头，您可能需要增加 proxy_buffer_size。

管理磁盘溢出（`proxy_max_temp_file_size`）

如果 Nginx 的内存缓冲区空间不足（由 proxy_buffers 或 client_body_buffer_size 定义），它会将溢出部分写入磁盘。控制何时发生这种情况的指令是 *_temp_file_size。

默认情况下，Nginx 允许临时文件无限增长，这在重负载下可能迅速耗尽磁盘空间。

`proxy_max_temp_file_size`

这限制了 Nginx 在缓冲上游响应时可以创建的临时文件大小。将其设置为 0 会完全禁用临时文件使用，强制 Nginx 在缓冲区超出时要么在内存中缓冲，要么返回错误（或关闭连接，取决于上下文）。

# 示例：如果缓冲超出内存，在达到 20MB 后停止写入磁盘
proxy_max_temp_file_size 20m;

# 示例：完全禁用磁盘溢出（谨慎使用，并确保充足的 RAM）
proxy_max_temp_file_size 0;

关于 proxy_max_temp_file_size 0 的警告：虽然这消除了磁盘 I/O，但如果您的 worker 进程处理的并发请求数量过多，且超出了分配的总缓冲区空间，那么如果 Nginx 无法处理数据流，您可能会面临内存耗尽错误或意外的连接关闭。

调优 FastCGI 缓冲区（`fastcgi_buffer_size`）

对于通过 FastCGI（如 PHP）进行通信的应用程序，缓冲逻辑类似，但使用专用的指令。

fastcgi_buffer_size 设置用于读取 FastCGI 响应头和初始部分的缓冲区大小。fastcgi_buffers 定义了用于读取后续主体数据的一组缓冲区。

location ~ \.php$ {
    include fastcgi_params;
    fastcgi_pass unix:/var/run/php/php8.1-fpm.sock;

    # 将 FastCGI 缓冲区设置为 16 个，每个 16k
    fastcgi_buffers 16 16k;

    # 如果响应非常大，请调整此大小
    fastcgi_buffer_size 128k;
}

总结和调优策略

有效的缓冲区调优是系统内存可用性和工作负载特性之间的一种平衡艺术。

分析工作负载：确定客户端请求体和上游响应的典型大小。
客户端请求体：将 client_body_buffer_size 设置为覆盖 最大典型 的 POST/上传大小。
代理响应：将 proxy_buffers（数量和大小）设置得足够大，以便在 RAM 中容纳大多数后端响应。
限制溢出：使用 proxy_max_temp_file_size 来限制因缓冲区溢出导致的磁盘使用，或者仅在您确定内存分配充足的情况下才将其设置为 0。

请记住，在配置更改后务必彻底测试性能，并监控系统内存利用率。

# 修改 nginx.conf 后，在重新加载前务必测试语法
nginx -t

# 然后重新加载 Nginx 以应用更改，而不会中断连接
systemctl reload nginx

Nginx 缓冲区调优：优化 client_body_buffer_size 和 proxy_buffer_size

理解 Nginx 缓冲基础

关键缓冲区指令概述

调优 client_body_buffer_size

默认行为和影响

配置示例

优化反向代理缓冲区：proxy_buffer_size 和 proxy_buffers

proxy_buffer_size

proxy_buffers（数量和大小）