Debian Nginx SSL与HTTP性能对比如何

Debian 上 Nginx 的 HTTP 与 SSL/TLS 性能对比

结论概览

• 在同等硬件与网络条件下，启用 SSL/TLS 会比 HTTP 增加一定的 CPU 计算与连接建立开销，主要体现在 TLS 握手与加解密阶段。通过现代配置（如 TLS 1.3、ECDHE、HTTP/2、会话复用），这一开销可被显著摊薄，很多场景下的实际性能差异很小，接近原生 HTTP。
• 在 高并发/长连接 与 移动弱网 场景，TLS 的握手与往返次数对延迟更敏感；启用 HTTP/2 多路复用 与 会话复用 能有效降低首包与页面加载时间。
• 在 CPU 受限 或 证书链复杂 的场景，HTTPS 吞吐会低于 HTTP；优化 密码套件、启用 硬件加速（AES-NI） 与 OCSP Stapling 可明显改善。

关键差异与原因

• 协议栈与握手：HTTP 仅需 TCP 三次握手；HTTPS 在此基础上增加 TLS 握手（常见为 2 个往返），首次连接需要额外的往返时间（RTT）。TLS 1.3 将握手往返降至 1-RTT，显著减少延迟。
• 计算开销：TLS 包含密钥交换、证书校验与记录层加解密。选择 ECDHE + AES-GCM 等高效套件、开启 硬件加速（如 AES-NI） 能降低 CPU 占用；使用 RSA 2048/4096 密钥交换或禁用硬件加速时开销明显上升。
• 并发与多路复用：HTTP/1.1 常依赖多连接并行；HTTP/2 在同一连接上多路复用，减少队头阻塞与连接开销，通常使 HTTPS 在多请求页面中的体验优于 HTTP/1.1，并缩小与 HTTP 的差距。
• 会话复用：启用 Session ID / Session Ticket 与 ssl_session_cache 可减少完整握手次数，显著降低重复访问的握手延迟与 CPU 消耗。

影响对比的关键因素

• 硬件与内核：是否启用 AES-NI/NEON 等指令集加速、CPU 主频与核数、内核网络栈（如 epoll）与中断亲和性。
• TLS 配置：优先 TLS 1.2/1.3；套件以 ECDHE-ECDSA/ RSA + AES-GCM/CHACHA20-POLY1305 为主；禁用 RC4/DES/MD5 等弱套件；开启 ssl_prefer_server_ciphers。
• HTTP 版本：启用 HTTP/2（listen 443 ssl http2），必要时配合 HSTS 减少 301 跳转与协议降级。
• 证书与链路：减少不必要的证书链层级；启用 OCSP Stapling 避免客户端在线校验证书状态造成的卡顿。
• 连接与复用：合理设置 ssl_session_cache shared:SSL:10m–20m; ssl_session_timeout 10–20m; ；长连接与连接复用（keepalive）对 HTTPS 更关键。

快速自测方法

• 基线测试：ab/wrk/hey 对 HTTP（port 80）与 HTTPS（port 443）分别压测，固定并发与请求总量，记录 RPS、P95/P99 延迟、CPU 占用。示例：wrk -t4 -c100 -d30s https://yourdomain/。
• 会话复用对比：在 HTTPS 场景对比开启/关闭 ssl_session_cache 与 Session Ticket 的 RPS 与握手耗时（可用 tcpdump/ssldump 观察握手轮次）。
• 协议与套件：切换 HTTP/1.1 ↔ HTTP/2、更换 ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256 ↔ ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384，观察延迟与 CPU 差异。
• 证书与 OCSP：对比开启/关闭 OCSP Stapling 的首次握手延迟（尤其移动网络与 Let’s Encrypt 证书）。
• 硬件加速验证：用 openssl speed aes-128-gcm 与系统监控确认 AES-NI 是否生效；对比软件/硬件路径性能差异。

Debian 上的推荐 Nginx 配置片段

• 启用 HTTP/2、TLS 1.3、ECDHE、会话复用与 OCSP Stapling：

listen 443 ssl http2;
    
ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
    
ssl_ciphers ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-ECDSA-CHACHA20-POLY1305:ECDHE-RSA-CHACHA20-POLY1305:ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256;
    
ssl_prefer_server_ciphers on;
    

ssl_session_cache shared:SSL:20m;
    
ssl_session_timeout 20m;
    
ssl_session_tickets on;
    

ssl_certificate /etc/letsencrypt/live/yourdomain/fullchain.pem;
    
ssl_certificate_key /etc/letsencrypt/live/yourdomain/privkey.pem;
    

ssl_stapling on;
    
ssl_stapling_verify on;
    
resolver 1.1.1.1 8.8.8.8 valid=300s;
    
add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000;
     includeSubDomains;
     preload" always;
    

• 若需兼容旧客户端，可在 ssl_protocols 中临时保留 TLSv1.1，但长期建议仅保留 TLSv1.2/1.3。

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