提高NodeJS中SSL服务的性能

在浏览互联网时，我们都知道，通过SSL进行加密是非常重要的。在贝宝（PayPal），安全是我们的首要任务。我们使用端到端的加密，不仅只是我们的公共网站，对于我们的内部服务调用也同样如此。SSL加密技术将在很大程度上影响node.js的性能。我们已经花时间调整我们的对外服务，并充分地利用他们。下面是一些我们发现能显著地提高SSL对外性能的SSL配置调整清单。

SSL密码

开箱即用，Node.js 的SSL使用一组非常强大的密码算法。特别是，迪菲赫尔曼密钥交换和椭圆曲线算法是极其昂贵的。而且当你在默认配置中用了太多的对外SSL调用，Node.js的性能将从根本上得到削弱。为了得到它到底有多慢这个结论，这儿有个服务调用的CPU样本：

918834.0ms 100.0% 0.0 node (91770)
911376.0ms 99.1% 0.0  start
911376.0ms 99.1% 0.0  node::Start
911363.0ms 99.1% 48.0  uv_run
909839.0ms 99.0% 438.0  uv__io_poll
876570.0ms 95.4% 849.0   uv__stream_io
873590.0ms 95.0% 32.0    node::StreamWrap::OnReadCommon
873373.0ms 95.0% 7.0     node::MakeCallback
873265.0ms 95.0% 15.0     node::MakeDomainCallback
873125.0ms 95.0% 61.0     v8::Function::Call
873049.0ms 95.0% 13364.0    _ZN2v88internalL6InvokeEbNS0
832660.0ms 90.6% 431.0     _ZN2v88internalL21Builtin
821687.0ms 89.4% 39.0      node::crypto::Connection::ClearOut
813884.0ms 88.5% 37.0       ssl23_connect
813562.0ms 88.5% 54.0       ssl3_connect
802651.0ms 87.3% 35.0        ssl3_send_client_key_exchange
417323.0ms 45.4% 7.0         EC_KEY_generate_key
383185.0ms 41.7% 12.0        ecdh_compute_key
1545.0ms 0.1% 4.0          tls1_generate_master_secret
123.0ms 0.0% 4.0           ssl3_do_write
...

让我们重点关注一下密钥的生成：

802651.0ms 87.3% 35.0 ssl3_send_client_key_exchange
417323.0ms 45.4% 7.0 EC_KEY_generate_key
383185.0ms 41.7% 12.0 ecdh_compute_key

这个调用87%的时间都花在了生成密钥上！

这些密码能被改变以减少密集的计算。这个想法已经在https（或代理）得以实现了。例如：

var agent = new https.Agent({
  "key": key,
  "cert": cert,
  "ciphers": "AES256-GCM-SHA384"
});

上面的密钥已经没用昂贵的迪菲赫尔曼密钥交换。用相似的东西代替之后，在下面的样例中我们能看到显著的变化：

...
57945.0ms 32.5% 16.0 ssl3_send_client_key_exchange
28958.0ms 16.2% 9.0 generate_key
26827.0ms 15.0% 2.0 compute_key
...

通过OpenSSL文档，你可以学习更多关于密码串的东西。

SSL会话恢复
 
如果您的服务器支持SSL会话恢复，那么你可以通过https（或代理）来传递会话。你也可以将代理的createConnection函数包裹起来：

var createConnection = agent.createConnection;

agent.createConnection = function (options) {
  options.session = session;
  return createConnection.call(agent, options);
};

通过给连接增加简短的握手机制，会话恢复能降低连接数的使用。

保持活动
 
允许代理保持活动将缓和SSL握手。一个保持活动的代理，比如agentkeepalive可以修复结点保持活动的问题，但在Node0.12中它是非必须的。

另一个需要铭记在心的东西是代理的maxSockets，这个值高的话能对性能造成负面的影响。在你创建的对外连接数量的基础上控制你的maxSockets值。

Slab的大小
 
tls.SLAB_BUFFER_SIZE决定了被tls客户端（服务器）使用的slab缓冲区的分配大小。它的大小默认为10MB。

这些分配的区间将会扩展你的rss且会增加垃圾回收的时间。这意味着高容量将会影响到性能。把这个容量调整到一个比较低的值可以改善内存和垃圾收集的性能。在0.12 版本中，slab的分配已经得到改善了，没有必须再调整了。

SSL在0.12中近期的改变
 
测试Fedor的SSL增强版。

测试说明

运行一个作为SSL服务代理的http服务，全部运行在本机上。

v0.10.22

Running 10s test @ http://127.0.0.1:3000/
20 threads and 20 connections
Thread Stats Avg Stdev Max +/- Stdev
Latency 69.38ms 30.43ms 268.56ms 95.24%
Req/Sec 14.95 4.16 20.00 58.65%
3055 requests in 10.01s, 337.12KB read
Requests/sec: 305.28
Transfer/sec: 33.69KB

v0.11.10-pre (从主版本构建)

Running 10s test @ http://127.0.0.1:3000/
20 threads and 20 connections
Thread Stats Avg Stdev Max +/- Stdev
Latency 75.87ms 7.10ms 102.87ms 71.55%
Req/Sec 12.77 2.43 19.00 64.17%
2620 requests in 10.01s, 276.33KB read
Requests/sec: 261.86
Transfer/sec: 27.62KB

这没有太多的区别，但这应归于默认密码，所以让我们调整密码的代理选项。例如：

var agent = new https.Agent({
  "key": key,
  "cert": cert,
  "ciphers": "AES256-GCM-SHA384"
});

v0.10.22

Running 10s test @ http://localhost:3000/
20 threads and 20 connections
Thread Stats Avg Stdev Max +/- Stdev
Latency 59.85ms 6.77ms 95.71ms 77.29%
Req/Sec 16.39 2.36 22.00 61.97%
3339 requests in 10.00s, 368.46KB read
Requests/sec: 333.79
Transfer/sec: 36.83KB

v0.11.10-pre (从主版本构建)

Running 10s test @ http://localhost:3000/
20 threads and 20 connections
Thread Stats Avg Stdev Max +/- Stdev
Latency 38.99ms 5.96ms 71.87ms 86.22%
Req/Sec 25.43 5.70 35.00 63.36%
5160 requests in 10.00s, 569.41KB read
Requests/sec: 515.80
Transfer/sec: 56.92KB

正如我们所见，经过Fedor的修改，这有着巨大的区别：从0.10到0.12性能差不多差着2倍左右！

总结

有人可能会问“为什么不仅仅只是关掉SSL呢，关了之后它就会变得快起来”，且对于一些人来说这也是一种选择。实际上，当我问别人他们是如何解决SSL性能问题的时候这是比较有代表性的答案。但是，如果企业SSL要求的任何东西只增加不减少；且尽管已经做了很多来改善Node.js中的SSL，性能调整仍然还是需要的。我希望上述的一些技艺能够帮助你调整SSL用例性能。