目前基于虚拟技术的流行，越来越多的企业基于容器云技术来部署工作负载。而作为边缘节点最重要的一个服务可能会基于Nginx作为业务流量的入口。这样就面临一个选择对于入口的Nginx服务器是采用实体机呢？还是采用容器呢？

针对这个问题Nginx官方对两种情况下性能表现做了基准测试，请跟虫虫一起学习一下测试的结果。

测试方法

使用两种架构来衡量和比较Nginx在不同环境下的性能。对于每个架构，运行单独的测试集来衡量两个关键指标：每秒请求数 (RPS) 和每秒SSL/TLS事务数 (TPS)。

传统架构

Nginx在两种条件下进行测试，其被测系统(SUT)为：在裸机和管理程序环境中运行。在这两种情况下，四个Ixia客户端生成请求，NGINX 负载均衡到四个Ixia Web服务器。Web服务器返回一个128字节的文件响应每个请求。

基准测试中使用的软硬件如下：

Ixia客户端和Web服务器使用IxLoad进行测试，硬件环境为Axia Xcellon-Ultra? XT80v2 应用刀片机。

两种情况下的SUT，CentOS 7 配备英特尔PowerEdge服务器上的操作系统。

管理程序是 VMWare ESXi 7.0.0 版。

Kubernetes 架构

SUT是运行在Rancher Kubernetes Engine (RKE)裸机平台上的NGINX Ingress Controller（基于 NGINX Open Source）。四个Ixia客户端生成请求，Nginx入口控制器将这些请求定向到后端Kubernetes部署，这是一个Web服务器，返回一个1KB的文件响应每个请求。

测试中使用的软硬件如下：

Ixia客户端使用IxLoad进行测试，硬件环境为Axia Xcellon-Ultra? XT80v2 应用刀片机。节点上不需Ixia Web服务器。

SUT 和托管后端应用程序的节点的操作系统都是CentOS 7。SUT和后端应用程序运行在两个带有Intel的独立PowerEdg服务器节点上。

Nginx Ingress Controller版本是1.11.0。

测试指标

基准测试中共收集两个性能指标：

每秒请求数 (RPS) — Nginx每秒可以处理的请求数，在固定时间段内平均。来自Ixia客户端的请求使用http方案。

SSL/TLS 每秒事务数 (TPS) —Nginx每秒可以建立和服务的新HTTPS连接数。 在这种情况下，来自Ixia客户端的请求使用了https方案：RSA 2048 位密钥大小和完美前向保密的。

Ixia 客户端发送了一系列HTTPS请求，每个请求都在一个新连接上。Ixia客户端和Nginx执行TLS握手以建立安全连接，然后Nginx将请求代理到后端。请求满足后连接关闭。

性能分析

下一节中的表格报告了在传统和Kubernetes架构中Nginx可用不同数量的CPU实现的RPS和SSL TPS数量。

传统的本地架构

Nginx在裸机上的性能呈线性增长，直到可用CPU数量达到8个。由Ixia客户端限制无法测试更多的内核，当有8个或更多内核时，Ixia客户端无法生成足够的请求来使SUT饱和（达到100% CPU 利用率）。

与裸机相比，虚拟化使性能下降了很小但可以衡量的程度。管理程序中的CPU指令比裸机上的相同指令需要更多的时钟周期，这会导致额外的开销。

Kubernetes架构

当将内核数量扩展到8个时，Kubernetes中Nginx Ingress Controller性能会线性扩展。

与传统架构的结果进行比较，发现在Kubernetes中运行Nginx（Nginx Ingress Controller）会极大降低network?bound操作（如服务请求的性能，以RPS衡量）。这是由于他要连接到其他服务的底层容器网络堆栈。

另一方面，传统环境和Kubernetes环境对于CPU密集型操作（如SSL/TLS握手（以TPS 衡量）之间没有性能差异——实际上，Kubernetes中的TPS稍好一些。

此外，当启用超线程 (HT) 时，看到TPS大约增加了10%。

结论

如果应用程序基础设施为network?bound操作（在测试中以RPS衡量），那么传统裸机环境中运行Nginx是性能的最佳选择。由于环境中使用的底层容器网络堆栈，在Kubernetes中运行Nginx Ingress Controller 会导致network?bound操作的性能成本最高。

虚拟机管理程序为网络和CPU密集型操作引入了少量但可衡量的性能成本（RPS 约为裸机价值的 80%）。

如果应用程序基础架构为CPU 密集型操作（测试中以TPS衡量），则NGINX在传统环境和 Kubernetes 环境中几乎没有性能差异。

在测试中，超线程将可并行化CPU密集型操作（如加密）的性能提高了大约10%。