NGINX Performance Tuning

6 Kernkonzepte

Die wichtigsten NGINX-Direktiven für Performance-Optimierung: worker_processes · worker_connections · gzip · caching · buffer · keepalive Diese Direktiven optimieren die Leistung von NGINX – von der Worker-Prozess-Konfiguration über Komprimierung und Caching bis hin zu Verbindungsmanagement und Buffering.

Worker Processes – worker_processes & worker_connections

worker_processes auto · worker_connections 1024

worker_processes auto; worker_connections 1024; worker_rlimit_nofile 65536; use epoll;

Worker Processes steuern, wie viele NGINX-Arbeitsprozesse laufen. worker_connections begrenzt die Anzahl gleichzeitiger Verbindungen pro Worker.

Wichtige Direktiven

Direktive	Beschreibung	Empfehlung
worker_processes	Anzahl der Worker-Prozesse	auto (entspricht CPU-Kernen)
worker_connections	Max. Verbindungen pro Worker	1024 - 4096 (je nach RAM)
worker_rlimit_nofile	Max. offene Dateien pro Worker	65536 (oder höher)
use	Event-Methode	epoll (Linux), kqueue (BSD)
multi_accept	Mehrere Verbindungen gleichzeitig	on (für hohe Last)

Beispiele

# Optimale Worker-Konfiguration

worker_processes auto;

worker_connections 4096;

worker_rlimit_nofile 65536;

use epoll;

multi_accept on;

# Maximale Verbindungen berechnen

# max_connections = worker_processes * worker_connections

# Bei 4 Workers * 4096 = 16.384 gleichzeitige Verbindungen

# CPU-Affinität (welche CPU-Kerne genutzt werden)

worker_cpu_affinity auto;

Tipp: Mit worker_processes auto nutzt NGINX automatisch alle verfügbaren CPU-Kerne. Die maximale Anzahl Verbindungen ist worker_processes * worker_connections.

gzip – Komprimierung aktivieren

gzip on · gzip_types · gzip_comp_level

gzip on; gzip_types text/plain text/css application/json; gzip_comp_level 6; gzip_min_length 1000;

gzip komprimiert Antworten, bevor sie an den Client gesendet werden – das reduziert die Bandbreitennutzung und verbessert die Ladezeit.

Wichtige gzip-Direktiven

Direktive	Beschreibung	Empfehlung
gzip on	Komprimierung aktivieren	on
gzip_types	MIME-Typen, die komprimiert werden	text/*, application/json, application/javascript
gzip_comp_level	Komprimierungsstufe (1-9)	5-6 (gute Balance)
gzip_min_length	Mindestgröße für Komprimierung	1000 (Bytes)
gzip_proxied	Komprimierung für Proxy-Antworten	any
gzip_disable	Deaktivierung für bestimmte User-Agents	"msie6"
gzip_vary	Vary-Header setzen	on

Beispiele

# Optimale gzip-Konfiguration

gzip on;

gzip_comp_level 6;

gzip_min_length 1000;

gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml;

gzip_proxied any;

gzip_vary on;

gzip_disable "msie6";

# Zusätzlich: Static Assets vorkomprimieren

gzip_static on;

Tipp: Die Komprimierungsstufe 6 bietet eine gute Balance zwischen CPU-Last und Komprimierungsrate. Für statische Assets empfiehlt sich gzip_static on, um vorkomprimierte .gz-Dateien auszuliefern.

Caching – Cache-Konfiguration

proxy_cache · expires · cache-control

proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=mycache:10m; proxy_cache mycache; expires 1d;

Caching reduziert die Last auf Backend-Server und verbessert die Antwortzeiten erheblich. NGINX kann sowohl Proxy-Caching als auch Browser-Caching steuern.

Beispiele

# Proxy-Cache einrichten

proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=mycache:100m inactive=60m max_size=1g;

# Cache nutzen

location /api/ {

proxy_cache mycache;

proxy_cache_key $scheme$proxy_host$request_uri;

proxy_cache_valid 200 302 1h;

proxy_cache_valid 404 1m;

proxy_pass http://backend;

}

# Browser-Caching für statische Assets

location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js)$ {

expires 1y;

add_header Cache-Control "public, immutable";

access_log off;

}

# Cache-Status-Header (Debugging)

add_header X-Cache-Status $upstream_cache_status;

Tipp: Der Cache-Status-Header (X-Cache-Status) hilft beim Debugging – mögliche Werte: HIT, MISS, BYPASS, EXPIRED.

Buffer & Timeouts – proxy_buffer, client_header_timeout

client_body_buffer_size · proxy_buffers · keepalive_timeout

client_header_timeout 60; proxy_buffers 8 16k; keepalive_timeout 65;

Buffer und Timeouts steuern, wie NGINX mit eingehenden und ausgehenden Daten umgeht – sie verhindern Speicherprobleme und hängende Verbindungen.

Wichtige Direktiven

Direktive	Beschreibung	Empfehlung
client_header_timeout	Timeout für Header	60s
client_body_timeout	Timeout für Body	60s
client_body_buffer_size	Buffer für Body	128k
client_max_body_size	Maximale Body-Größe	1m-100m (je nach Anwendung)
proxy_buffers	Anzahl/Größe der Proxy-Buffer	8 16k oder 32 16k
proxy_buffer_size	Größe für Proxy-Header	16k
proxy_busy_buffers_size	Buffer für aktive Verbindungen	32k
send_timeout	Timeout für Senden	60s

Beispiele

# Buffer-Konfiguration für große Uploads

client_body_buffer_size 128k;

client_max_body_size 100m;

client_header_timeout 60;

client_body_timeout 60;

# Proxy-Buffer für schnelle Backends

proxy_buffers 32 16k;

proxy_buffer_size 16k;

proxy_busy_buffers_size 32k;

# Keep-Alive und Timeouts

keepalive_timeout 65;

keepalive_requests 100;

Tipp: Für Proxy-Setups mit langsamen Backends können Sie proxy_buffering off verwenden, um Daten direkt an den Client zu streamen (z.B. für große Dateien oder Server-Sent Events).

Keepalive & Connections – Verbindungen optimieren

keepalive · keepalive_requests · keepalive_timeout

keepalive_timeout 65; keepalive_requests 100; upstream backend { keepalive 32; }

Keepalive reduziert den Overhead durch den Aufbau neuer Verbindungen, indem bestehende Verbindungen wiederverwendet werden – sowohl für Client-Verbindungen als auch für Upstream-Verbindungen.

Beispiele

# Client Keep-Alive

keepalive_timeout 65;

keepalive_requests 100;

# Upstream Keep-Alive (Proxy)

upstream backend_servers {

server 192.168.1.10:8080;

server 192.168.1.11:8080;

keepalive 32;

}

# Proxy-Konfiguration mit Keep-Alive

location / {

proxy_http_version 1.1;

proxy_set_header Connection "";

proxy_pass http://backend_servers;

}

Tipp: Für Upstream-Keepalive muss proxy_http_version 1.1 und proxy_set_header Connection "" gesetzt werden. Die Anzahl der Keepalive-Verbindungen sollte der Anzahl der Worker-Prozesse entsprechen.

Limits & Security – Ratenbegrenzung & Schutz

limit_req · limit_conn · client_max_body_size

limit_req_zone $binary_remote_addr zone=mylimit:10m rate=10r/s; limit_req zone=mylimit burst=20 nodelay; client_max_body_size 10m;

Limits schützen Ihren Server vor Überlastung und Missbrauch – durch Ratenbegrenzung, Verbindungslimits und maximale Body-Größen.

Beispiele

# Ratenbegrenzung (Rate Limiting)

limit_req_zone $binary_remote_addr zone=api_limit:10m rate=5r/s;

# Ratenbegrenzung anwenden

location /api/ {

limit_req zone=api_limit burst=10 nodelay;

proxy_pass http://backend;

}

# Verbindungslimit pro IP

limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;

limit_conn addr 10;

# Maximale Body-Größe (Uploads)

client_max_body_size 20m;

# Logging von limit-Überschreitungen

limit_req_log_level warn;

limit_conn_log_level warn;

# Statuscode bei Ablehnung

limit_req_status 429;

limit_conn_status 503;

Tipp: limit_req mit burst und nodelay ermöglicht eine sanftere Ratenbegrenzung – kurze Spitzen werden erlaubt, langfristig wird die Rate begrenzt.

Performance-Tuning im Überblick

worker Worker-Prozesse
worker_processes, worker_connections

gzip Komprimierung
Bandbreite sparen

cache Caching
proxy_cache, expires

buffer Buffer & Timeouts
proxy_buffers, keepalive_timeout

keepalive Connection-Management
keepalive, keepalive_requests

limit Ratenbegrenzung
limit_req, limit_conn

Quick Summary

worker

Worker-Prozesse

gzip

Komprimierung

cache

Caching

buffer

Buffer

keepalive

Verbindungen

limit

Ratenbegrenzung

worker_processes auto · gzip on · proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=mycache:10m