Nginx&uWSGI静态文件性能对比

前言

在实际部署Python Web应用时，我们往往会采用类似Nginx->uWSGI/Gunicorn->Python的三层架构。使用Nginx而不是直接使用uWSGI来处理HTTP请求的理由主要有以下几点：

• Nginx更安全；
• 需要实现负载均衡/URL转发；
• Nginx处理静态文件更快，缓存头更完善。

但在某些诸如简单Web应用、外部统一网关、单机单容器、内网环境等部署场景，Nginx的优势并不一定那么明显。本文着重分析Nginx、uWSGI的静态文件性能问题，辅助判断是否需要使用Nginx。

性能测试流程

1. 创建测试文件
   生成大小为4k~512k的随机字符串文件作为测试样本

openssl rand -hex $(bc <<< 2^11-1) > 4k.hex
openssl rand -hex $(bc <<< 2^12-1) > 8k.hex
...
openssl rand -hex $(bc <<< 2^18-1) > 512k.hex

2. 启动测试容器

   docker run -d -v $(pwd):/static --name pytest python:3.6-jessie tail -f /dev/null
   docker exec -it pytest bash

3. 配置并启动Nginx和uWSGI

   apt update && apt install -y nginx apache2-utils
   pip install uwsgi
   
   cat >/etc/nginx/conf.d/default.conf<<EOF
   server {
       listen 81 default_server;
   
       location / {
           root /static;
       }
   }
   EOF
   # 启动nginx和uWSGI
   service nginx start
   uwsgi --master --http 0.0.0.0:82 --static-map /=/static

4. 开始测试
   使用Apache Benchmark对Nginx和uWSGI的静态文件进行测试，并发数为100，共请求20000次。提取测试结果中的关键参数：Requests per second。

   cd /static
   for fn in *.hex; do
     echo -e "\n$fn"
     echo "nginx (keep alive)"
     ab -q -k -c 100 -n 20000 127.0.0.1:81/$fn | grep -Po 'Requests per second:[ \d]+'
     echo "nginx"
     ab -q -c 100 -n 20000 127.0.0.1:81/$fn | grep -Po 'Requests per second:[ \d]+'
     echo "uwsgi"
     ab -q -c 100 -n 20000 127.0.0.1:82/$fn | grep -Po 'Requests per second:[ \d]+'
   done

测试结果

其中nginx (keep-alive)项为理论最好情况，实际应用中很难达到。uWSGI在处理静态文件时不支持keep-alive模式。

假设将未使用keep-alive的Nginx性能作为基准，可得出下表：

文件大小	nginx(keep-alive)	nginx	uwsgi
4k	157%	100%	43%
8k	204%	100%	42%
16k	202%	100%	34%
32k	207%	100%	26%
64k	173%	100%	20%
128k	160%	100%	14%
256k	151%	100%	11%
512k	125%	100%	10%

由此可以看出，uWSGI在处理小体积静态文件上的效率能达到Nginx的三、四成，但当静态文件体积增加到64k及以上时，其效率就远比不上Nginx了。