提高 Node.js 应用性能的 5 个技巧

Node.js是全球领先的用JavaScript——世界上最流行的编程语言建立服务器应用程序的工具。提供web服务器和应用服务器的功能，Node.js被认为是各类以微服务为基础的开发和交付的关键工具。

Node.js能够替代或加强Java和.NET用于后端应用程序的开发。

Node.js是单线程的，而且使用非阻塞I / O，容许它扩展并支持数以万计的并行操做。它和NGINX共享这些架构特性，并解决C10K问题——支持超过10000个并发链接——NGINX也能够解决并行操做问题。 Node.js以它的高性能和高开发效率享誉全球。

那么，哪里会出问题呢？

Node.js有一些薄弱环节和漏洞，这些薄弱环节和漏洞会使得基于Node的系统容易出现性能不佳，甚至崩溃的现象。尤为是当基于Node.js的web应用程序碰到访问量高速增加的时候，问题就会出现得更加频繁。

此外，Node.js是用于建立和运行产生核心可变网页内容逻辑的强大工具。但它在服务静态内容——例如图像和JavaScript文件——以及平衡多个服务器上的负载这些方面还没那么强大。

为了最有效地使用Node.js，你须要缓存静态内容，代理和平衡多个应用程序服务器负载，并管理客户端、Node.js和助手——如运行Socket.IO的服务器——之间的端口竞争。 NGINX可用于解决这些问题，从而使得它成为了一个Node.js性能优化的伟大工具。

使用这些技巧能够提升Node.js应用性能：

1. 实现反向代理服务器
2. 缓存静态文件
3. 多服务器的负载均衡
4. 代理WebSocket链接
5. 实现SSL / TLS和HTTP / 2

注：Node.js应用性能的快速解决办法是修改你的Node.js配置，以充分利用现代多核服务器的优点。你也能够读一读另外一篇关于如何让Node.js生成单独子进程的文章。

1.实现反向代理服务器

咱们在NGINX.Inc的时候，若是看到有应用程序服务器直接接触传入的访问流量，用于高性能网站核心的时候，总会不自觉地有点担心。这包括许多基于WordPress的网站，也包括Node.js网站。

Node.js专为可扩展性而设计，它比大多数应用服务器更易于扩展，它的web服务器端能够处理好大量的访问流量。可是web服务并非Node.js存在的理由——Node.js并非由于这个目的而被构建的。

若是你有一个大流量网站，提升应用程序性能的第一步是在你的Node.js服务器前放一个反向代理服务器。这样能够保护Node.js服务器直接接触外部访问流量，还能让你灵活使用多个应用程序服务器，平衡负载服务器，缓存内容。

在现有的服务器设置前放NGINX做为一个反向代理服务器，是NGINX的核心用例，全世界各地已经有数以千万计的网站实施了。

使用NGINX做为Node.js的反向代理服务器还有一些特定的优点，其中包括：

• 简化操做权限和端口分配
• 更有效地服务于静态图像（见第二个小窍门）
• 成功管理Node.js崩溃的状况
• 减轻DoS攻击

注意：这些教程介绍了如何使用NGINX做为在Ubuntu 14.04或CentOS环境中的反向代理服务器，并且能够总览NGINX置于node.js以前的总体状况。

2.缓存静态文件

随着基于Node.js的网站的使用量的增加，服务器的压力开始愈来愈大。这时候你要作这两件事情：

1. 充分利用Node.js服务器。
2. 使得添加应用程序服务器和负载均衡变得容易。

这实际上是很容易作到的。一开始就实施NGINX做为反向代理服务器，就像第一点技巧中所描述的那样。这样就能轻易实现高速缓存、负载平衡（若是有多个Node.js服务器的话）等。

针对Modulus，一个应用程序容器平台，有一篇很是有用的关于利用NGINX增压Node.js应用程序性能的文章。因为Node.js都是靠本身完成全部的工做的，因此咱们的网站平均每秒只能服务将近900个请求。使用NGINX做为反向代理服务器，提供静态内容，一个站点每秒可服务超过1600个请求——性能提高了近2倍。

性能的提高能让你有时间采起额外措施以适应进访问量的增加，如审查（或提升）网站设计，优化程序代码，部署更多的应用程序服务器。

如下配置代码适用运行于Modulus的网站：

server {
  listen 80;
  server_name static-test-47242.onmodulus.net;
  root /mnt/app;
  index index.html index.htm;
  location /static/ {
   try_files $uri $uri/ =404;
  }
  location /api/ {
   proxy_pass http://node-test-45750.onmodulus.net;
  }
}

例如，在Nginx位置块中，你可能不想要缓存某些内容。例如，你一般不会想要缓存博客平台的管理界面的。如下就是禁用[或免除]缓存Ghost管理界面的配置代码：

location ~ ^/(?:ghost|signout) { 
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header Host $http_host;
        proxy_pass http://ghost_upstream;
        add_header Cache-Control "no-cache, private, no-store,
        must-revalidate, max-stale=0, post-check=0, pre-check=0";
    }

缓存NGINX服务器上的静态文件能够显著减轻Node.js应用程序服务器的负载，让它可以达到更佳性能。

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3.实现Node.js负载平衡

Node.js应用高性能的真正关键运行多个应用程序服务器和平衡负载。

Node.js负载平衡可能特别棘手，由于Node.js容许运行在web浏览器上的JavaScript代码和运行在Node.js应用服务器上的JavaScript代码作高水平的交互，同时使用JSON对象做为数据交换的介质。这意味着，一个给定的客户会话会持续运行在特定的应用程序服务器上，而且会话持久性用多个应用程序服务器自然地难以实现。

Internet和web的主要优势之一就是高度无国界，其中包括经过任意服务器访问请求文件来知足客户端请求。Node.js颠覆了无国界，而且在有状态的环境中——同一服务器始终如一地响应来自任意特定客户端的请求——效果最好。

经过NGINX Plus，而非开源NGINX软件，能够最好地知足这个需求。NGINX的两个版本颇为类似，但一个主要区别就是它们对负载平衡算法的支持不一样。

NGINX支持无状态的负载均衡方法：

• 循环。新的请求会去往列表中的下一个服务器。
• 最少的链接。新的请求会去到活跃链接最少的服务器。
• IP Hash。新的请求会去往哈希分配客户端IP地址的服务器。

只是这些方法中的一种，IP Hash，可靠地发送指定客户端请求到同一服务器，有利于Node.js应用程序。然而，IP Hash很容易致使某台服务器收到的请求数量不成比例，在牺牲其余服务器的代价下，正如这一篇博客中描述的负载均衡技术那样。此方法支持的有状态是以牺牲潜在不理想的跨服务器资源的请求分配为代价的。

不一样于NGINX，NGINX Plus支持会话持久性。在使用会话持久性的时候，同一服务器还能可靠地接收来自指定客户端的全部请求。 Node.js的优点——在客户端和服务器之间有状态的通讯，以及NGINX Plus的优点——高级负载均衡能力，都达到最大化。

因此，你可使用NGINX或NGINX Plus来支持多个Node.js服务器的负载均衡。只有NGINX才有可能让你最大化地实现负载均衡性能和友好的Node.js有状态性。内置于NGINX的应用健康检查以及监控功能也颇有用。

NGINX Plus还支持会话维持，所以容许应用程序服务器在它采起中止服务的请求以后，还能优雅地完成当前会话。

4.代理WebSocket链接

HTTP，在全部版本里，是专为“pull”通讯——来自于服务器的客户端请求文件设计的。WebSocket是一个容许“push”和“push/pull”通讯的工具，即服务器能够主动发送客户端没有请求的文件。

WebSocket协议能够更容易地支持客户端和服务器之间更坚固的相互做用，同时减小传输的数据量并最小化等待时间。当须要时，能够实现全双工传输链接，也就是说根据须要客户和服务器均可以发起并接收请求。

WebSocket协议具备强大的JavaScript接口，所以很是适合做为应用服务器的Node.js——并且，对于事务量很少的web应用程序，也能够做为web服务器。当事务量增长，那么在客户端和Node.js web服务器之间，多个应用服务器之间使用NGINX或NGINX Plus插入NGINX就有必要了。

Node.js一般与Socket.IO联合使用，Socket.IO是一个WebSocket API，它在Node.js应用程序中很受欢迎。这可能会致使port 80（对于HTTP）或port 443（对于HTTPS）变得至关拥挤，而解决方法就是代理Socket.IO服务器。你可使用NGINX做为代理服务器中，就像前面说的那样，而且还得到其余的功能，例如静态文件缓存，负载均衡等。

如下就是做为server.js node应用程序文件监听port 5000的代码。它担当了代理服务器（而不是web服务器）的角色，并路由请求到正确的端口：

var io = require('socket.io').listen(5000);
io.sockets.on('connection', function (socket) {
  socket.on('set nickname', function (name) {
    socket.set('nickname', name, function () {
      socket.emit('ready');
    });
  });
  socket.on('msg', function () {
    socket.get('nickname', function (err, name) {
      console.log('Chat message by ', name);
    });
  });
});

var socket = io(); // 这是你的初始化代码。

有关完整的介绍，包括NGINX配置，请参阅此博客文章。有关这一类更深刻的web应用程序潜在架构和基础设施问题，请参阅此博客文章。

5.实现SSL / TLS和HTTP / 2

愈来愈多的网站使用SSL / TLS来保护网站上全部用户的交互。你能够决定是否以及什么时候作出这个举动，但若是你选择了这么作，那么NGINX有两种方式来支持这个转变：

1. 你能够在NGINX里终止SSL / TLS链接到客户端，若是你设置了NGINX做为反向代理的话。 Node.js服务器使用Nginx反向代理服务器来来回回地发送和接收未加密的请求和内容。
2. 早期迹象代表，使用HTTP / 2——新的HTTP协议的新版本——能够在很大程度上或彻底抵消使用SSL / TLS强加的性能损失。 NGINX支持HTTP / 2，你能够终止HTTP / 2和SSL，而在Node.js应用服务器中无需作任何改变。

在你采起这些实现步骤的时候，你还须要更新在Node.js配置文件中的URL，创建和完善在NGINX配置中的安全链接，必要时还可使用SPDY或HTTP / 2。添加HTTP / 2支持意味着浏览器版本使用新的协议支持HTTP / 2与应用程序进行通讯：老版本的浏览器使用HTTP / 1.x。

下面的配置代码适用于使用SPDY的Ghost博客。它包括一些高级功能，如OCSP stapling。使用NGINX用于SSL终端，包括OCSP stapling选项，看这里。对于同一主题的概述，看这里。

你须要作的轻微改动就是配置Node.js应用程序，从SPDY升级到HTTP / 2，时间能够是如今，也能够是2016年初SPDY支持消失的时候。

server {
   server_name domain.com;
   listen 443 ssl spdy;
   spdy_headers_comp 6;
   spdy_keepalive_timeout 300;
   keepalive_timeout 300;
   ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/domain.key;
   ssl_certificate /etc/nginx/ssl/domain.crt;
   ssl_session_cache shared:SSL:10m;  
   ssl_session_timeout 24h;           
   ssl_buffer_size 1400;              
   ssl_stapling on;
   ssl_stapling_verify on;
   ssl_trusted_certificate /etc/nginx/ssl/trust.crt;
   resolver 8.8.8.8 8.8.4.4 valid=300s;
   add_header Strict-Transport-Security 'max-age=31536000; includeSubDomains';
   add_header X-Cache $upstream_cache_status;
   location / {
        proxy_cache STATIC;
        proxy_cache_valid 200 30m;
        proxy_cache_valid 404 1m;
        proxy_pass http://ghost_upstream;
        proxy_ignore_headers X-Accel-Expires Expires Cache-Control;
        proxy_ignore_headers Set-Cookie;
        proxy_hide_header Set-Cookie;
        proxy_hide_header X-powered-by;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_set_header X-Forwarded-Proto https;
        proxy_set_header Host $http_host;
        expires 10m;
    }
    location /content/images {
        alias /path/to/ghost/content/images;
        access_log off;
        expires max;
    }
    location /assets {
        alias /path/to/ghost/themes/uno-master/assets;
        access_log off;
        expires max;
    }
    location /public {
        alias /path/to/ghost/built/public;
        access_log off;
        expires max;
    }
    location /ghost/scripts {
        alias /path/to/ghost/core/built/scripts;
        access_log off;
        expires max;
    }
    location ~ ^/(?:ghost|signout) { 
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header Host $http_host;
        proxy_pass http://ghost_upstream;
        add_header Cache-Control "no-cache, private, no-store,
        must-revalidate, max-stale=0, post-check=0, pre-check=0";
        proxy_set_header X-Forwarded-Proto https;
    }
}

结论

本文介绍了一些最重要的能够在Node.js应用程序布置的性能改进。它着重于添加到应用程序的NGINX以及Node.js——经过使用NGINX做为反向代理服务器，缓存静态文件，负载均衡，代理WebSocket链接，并终止SSL / TLS和HTTP / 2协议。

NGINX和Node.js的结合，被普遍认为是一种建立新的微服务型应用程序或增长灵活性和性能到现有的基于SOA的使用Java或Microsoft .NET应用的方法。这篇文章能够帮助你优化Node.js应用程序，让Node.js和NGINX的伙伴关系为你所用。

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