干货！总结很长，建议先收藏慢慢看！

前言

早期的单机服务，主要存在两个问题：

①单体结构的部署方式无法承载日益增长的业务流量。

②当后端节点宕机后，整个系统会陷入瘫痪，导致整个项目不可用。

因此引入负载均衡技术的必要性就来了：

• 「系统的高可用」 即多服务时，当某个服务宕机后可快速转移请求至其他服务。
• 「系统的高性能」 多服务器提高系统更高规模的吞吐量。
• 「系统的拓展性」 当业务突骤增或剧减时，可再加/减节点，高灵活伸缩。

主要有两种负载方案：硬件层面与软件层面 ，都知道硬件方面老贵了，老板们肯定是尽量技术层面解决的就技术解决。

一、Nginx概念浅析

Nginx是一个轻量级的高性能HTTP反向代理服务器，同时它也是一个通用类型的代理服务器，支持绝大部分协议，如TCP、UDP、SMTP、HTTPS等。

Nginx是基于多路复用模型构建出来的，具备资源占用少、并发支持高的特点。

官方解释理论上单节点Nginx同时支持5W并发连接，当然实际生产环境中除非硬件跟上才能达到这个峰值的。

用Nginx代理后，客户端的请求由其进行分发到服务器处理，服务器处理完后再返回Nginx，由Nginx结果返回给客户端。

下面我们建一下环境，了解一下Nginx的高级特性，如动静分离、资源压缩、缓存配置、IP黑名单、高可用保障等等。

二、Nginx搭建

服务器相关搭建就省略了，直接上ng。

❶服务器创建Nginx目录并进入：

[root@localhost]# mkdir /soft && mkdir /soft/nginx/  
[root@localhost]# cd /soft/nginx/  

❷下载Nginx安装包

可以服务器远程工具上传已经下载好的压缩包，也用wget命令服务器在线下载压缩包：

[root@localhost]# wget https://nginx.org/download/nginx-1.21.6.tar.gz  

wget命令的可通过yum命令安装：

不支持wget命令的，需要用yum命令安装wget支持：

[root@localhost]# yum -y install wget  

❸命令解压Nginx压缩包：

[root@localhost]# tar -xvzf nginx-1.21.6.tar.gz  

❹下载并安装Nginx所需的依赖库和包：

[root@localhost]# yum install --downloadonly --downloaddir=/soft/nginx/ gcc-c++  
[root@localhost]# yum install --downloadonly --downloaddir=/soft/nginx/ pcre pcre-devel4  
[root@localhost]# yum install --downloadonly --downloaddir=/soft/nginx/ zlib zlib-devel  
[root@localhost]# yum install --downloadonly --downloaddir=/soft/nginx/ openssl openssl-devel 

也可yum命令一键安装：

[root@localhost]# yum -y install gcc zlib zlib-devel pcre-devel openssl openssl-devel  

完成后ls查看，所有需要依赖都在里面：

然后用rpm命令依次构建每个依赖包；或用以下下指令一键安装全部依赖包：

[root@localhost]# rpm -ivh --nodeps *.rpm  

❺cd到nginx目录，执行Nginx配置脚本，提前配置好环境便于后面安装，默认位于/usr/local/nginx/目录：

[root@localhost]# cd nginx-1.21.6  
[root@localhost]# ./configure --prefix=/soft/nginx/  

❻执行命令编译并安装Nginx：

[root@localhost]# make && make install  

❼回到/soft/nginx/目录，用ls可看到安装nginx后生成的文件。

❽修改安装后conf目录下的nginx.conf：

[root@localhost]# vi conf/nginx.conf  
修改端口号：listen    80;  
修改IP地址：server_name  你当前机器的本地IP(线上配置域名);  

❾制定Nginx配置文件并启动：

[root@localhost]# sbin/nginx -c conf/nginx.conf  
[root@localhost]# ps aux | grep nginx  

Nginx其他操作命令：

sbin/nginx -t -c conf/nginx.conf # 检测配置文件是否正常  
sbin/nginx -s reload -c conf/nginx.conf # 修改配置后平滑重启  
sbin/nginx -s quit # 优雅关闭Nginx，会在执行完当前的任务后再退出  
sbin/nginx -s stop # 强制终止Nginx，不管当前是否有任务在执行  

❿放开80端口，刷新服务器防火墙：

[root@localhost]# firewall-cmd --zone=public --add-port=80/tcp --permanent  
[root@localhost]# firewall-cmd --reload  
[root@localhost]# firewall-cmd --zone=public --list-ports  

⓫浏览器输入Nginx配的IP或域名访问：

如果你看到了Nginx欢迎界面，那么恭喜你安装成功。

三、Nginx反向代理-负载均衡

先用SpringBoot+Freemarker搭建一个简单的WEB项目，然后在该项目中，控制层接口如下：

@Controller  
public class IndexNginxController {  
    @Value("${server.port}")  
    private String port;  
  
    @RequestMapping("/")  
    public ModelAndView index(){  
        ModelAndView model = new ModelAndView();  
        model.addObject("port", port);  
        model.setViewName("index");  
        return model;  
    }  
}  

前端index.html源码：

  
      
          
          
      
      
          
              
                
欢迎来，我是竹子${port}号！
  
              
          
      
  

准备工作做好了，再调整一下nginx.conf

upstream nginx_boot{  
   # 30s内检查心跳发送两次包，未回复就代表该机器宕机，请求分发权重比为1:2  
   server 192.168.0.000:8080 weight=100 max_fails=2 fail_timeout=30s;   
   server 192.168.0.000:8090 weight=200 max_fails=2 fail_timeout=30s;  
   # 这里的IP请配置成你WEB服务所在的机器IP  
}  
  
server {  
    location / {  
        root   html;  
        # 配置一下index的地址，最后加上index.ftl。  
        index  index.html index.htm index.jsp index.ftl;  
        proxy_set_header Host $host;  
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;  
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;  
        # 请求交给名为nginx_boot的upstream上  
        proxy_pass http://nginx_boot;  
    }  
}  

实现负载均衡准备工作做完了，然后重启Nginx，再发布两个web服务，第一个WEB服务启动时，一个服务的端口改为8080，另外一服务端口号改为8090。

浏览器访问看看效果：

这里采用轮询及配置了权重，因此8080一次、8090两次...

Nginx分发请求原理

请求流程如下：

请求分发原理

• Nginx监听了服务器80端口，因此请求先到Nginx；
• Nginx会根据location配置规则匹配，再根据请求路径/，定位到location /{}规则；
• 然后根据location配置的proxy_pass再找到名为nginx_boot的upstream；
• 再根据upstream配置信息，把客户端请求转发到WEB服务器处理，（多台机器时因Nginx会根据权重比分发请求的次数）

四、Nginx动静分离

先思考一下：「为什么要做动静分离？它的优点是什么？」

以淘宝网分析为例：

当浏览器访问淘宝首页时，F12可以看到，就首页加载就出现100+的请求数，而静态资源一般在项目resources/static/目录下：

不采用ng动静分离情况下，一个客户端请求淘宝首页，就有100+的并发请求到服务器。这样是不是后端服务器的压力就是非常的大了。

不难看出首页100+的请求中，至少有60+是属于*.js、*.css、*.html、*.jpg.....这类静态资源的请求呢?。

大多数静态资源长时间是不会变的，如果静态资源的请求在向服务端发起请求之前处理了呢？「动静分离处理后，后端服务器可以减少一半以上的并发量」。

该怎么实现动静分离呢？

①在Nginx目录下创建一个放静态资源目录static_resources：

mkdir static_resources  

②把项目的静态资源全放到该目录下，然后后端项目中删除静态资源再打包。

③再微调nginx.conf配置文件，加一条location匹配规则：

location ~ .*.(html|htm|gif|jpg|jpeg|bmp|png|ico|txt|js|css){  
    root   /soft/nginx/static_resources;  
    expires 7d;  
}  

重启nginx和WEB服务，再访问发现原来的静态资源效果依然还在，如下：

static下的nginx_style.css文件已被移除，但效果依然还在：

来解释一下location规则配置：

location ~ .*.(html|htm|gif|jpg|jpeg|bmp|png|ico|txt|js|css)

• ~表示匹配时区分大小写
• .*表示任何字符都可出现零或多次，（资源名不受限制）
• .表示匹配后缀分隔符.
• (html|...|css)表示匹配括号中全部该类型的静态资源

「友情提示：也可把静态资源传到oos上，location配置新的upstream指向」

五、Nginx资源压缩

有了前面的动静分离，试想一下静态资源的Size越小，其传输速度肯定也更快，也会更节省带宽。

因此在部署静态资源时，也用Nginx来压缩静态资源传输，不仅节省带宽资源，也加快响应速度从而并提高系统整体吞吐量。

Nginx提供了三个资源压缩模块：ngx_http_gzip_module；ngx_http_gzip_static_module；ngx_http_gunzip_module；

其中ngx_http_gzip_module是Nginx内置的，可直接用该模块的压缩指令，其实后续的资源压缩操作都是基于它的。

Nginx压缩配置的一些参数和指令：

在Nginx中简单配置使用一下：

http{
    # 开启压缩机制
    gzip on;
    # 指定会被压缩的文件类型(也可自己配置其他类型)
    gzip_types text/plain application/javascript text/css application/xml text/javascript image/jpeg image/gif image/png;
    # 设置压缩级别，越高资源消耗越大，但压缩效果越好
    gzip_comp_level 5;
    # 在头部中添加Vary: Accept-Encoding（建议开启）
    gzip_vary on;
    # 处理压缩请求的缓冲区数量和大小
    gzip_buffers 16 8k;
    # 对于不支持压缩功能的客户端请求不开启压缩机制
    gzip_disable "MSIE [1-6]."; # 低版本的IE浏览器不支持压缩
    # 设置压缩响应所支持的HTTP最低版本
    gzip_http_version 1.1;
    # 设置触发压缩的最小阈值
    gzip_min_length 2k;
    # 关闭对后端服务器的响应结果进行压缩
    gzip_proxied off;
}

其中gzip_proxied有多种选择，可根据系统的实际情况决定，释意如下：

• off：关闭Nginx对后台服务的响应压缩。
• expired：响应头中包含Expires信息，则压缩。
• no-cache：响应头中包含Cache-Control:no-cache信息，则压缩。
• no-store：响应头中包含Cache-Control:no-store信息，则压缩。
• private：响应头中包含Cache-Control:private信息，则压缩。
• no_last_modified：响应头中不包含Last-Modified信息，则压缩。
• no_etag：响应头中不包含ETag信息，则压缩。
• auth：响应头中包含Authorization信息，则压缩。
• any：无条件对后端的响应结果开启压缩机制。

配置好了，在原本的index页面中引入一个jquery-3.6.0.js文件测试一下：

对比下压缩前后的差异：

从对比结果看，未开启压缩机制前，js文件原始大小为230K，当配置了压缩后重启Nginx，会发现文件大小从230KB 69KB，这就是差距！

注意点：

①如果是图片、视频类型的数据，ng会默认开启压缩机制。

②如果.js文件，需指定压缩类型为application/javascript。

六、Nginx缓冲区

先举个例子，接入Nginx后：“客户端 Nginx 服务端”，在这个过程中存在：“客户端 Nginx、Nginx 服务端”两个连接，这两个连接速度肯定不一样的，这样是不是用户的体验感就极差了。

Nginx有一个缓冲区的机制，主要就是为了解决：「两个连接之间速度不匹配造成的问题」 ，有了缓冲后，Nginx代理就暂时把后端的响应存了起来，然后按需供数据给用户端。

我们来了解一下关于缓冲区的配置项：

• proxy_buffering：是否启用缓冲机制，默认为on关闭状态。
• client_body_buffer_size：设置缓冲客户端请求数据的内存大小。
• proxy_buffers：为每个请求/连接设置缓冲区的数量和大小，默认4 4k/8k。
• proxy_buffer_size：设置用于存储响应头的缓冲区大小。
• proxy_busy_buffers_size：在后端数据没有完全接收完成时，Nginx可以将busy状态的缓冲返回给客户端，该参数用来设置busy状态的buffer具体有多大，默认为proxy_buffer_size*2。
• proxy_temp_path：当内存缓冲区存满时，可以将数据临时存放到磁盘，该参数是设置存储缓冲数据的目录。
• 语法：proxy_temp_path path; path是临时目录的路径
• proxy_temp_file_write_size：设置每次写数据到临时文件的大小限制。
• proxy_max_temp_file_size：设置临时的缓冲目录中允许存储的最大容量。
• 非缓冲参数项：
• proxy_connect_timeout：设置与后端服务器建立连接时的超时时间。
• proxy_read_timeout：设置从后端服务器读取响应数据的超时时间。
• proxy_send_timeout：设置向后端服务器传输请求数据的超时时间。

具体nginx.conf配置可参考以下：

http{  
    proxy_connect_timeout 10;  
    proxy_read_timeout 120;  
    proxy_send_timeout 10;  
    proxy_buffering on;  
    client_body_buffer_size 512k;  
    proxy_buffers 4 64k;  
    proxy_buffer_size 16k;  
    proxy_busy_buffers_size 128k;  
    proxy_temp_file_write_size 128k;  
    proxy_temp_path /soft/nginx/temp_buffer;  
}  

缓冲区参数，是基于每个请求分配的空间，而并不是所有请求的共享空间。

ng缓冲也可以适当减少即时传输带来的带宽消耗。

七、Nginx缓存机制

缓存都很熟悉了吧，就性能优化而言，缓存是能大幅度提升性能的方案之一（缓存包含客户端缓存、代理缓存、服务器缓存等）。Nginx的缓存则属于代理缓存。

缓存的好处：

• 减少了再次向后端或文件服务器请求资源的带宽消耗。
• 降低了下游服务器的访问压力，提升系统整体吞吐量。
• 缩短了响应时间，提升了页面加载速度。

先来熟悉一下Nginx中缓存的配置：

proxy_cache_path：代理缓存的路径。

proxy_cache_path path [levels=levels] [use_temp_path=on|off] keys_zone=name:size [inactive=time] [max_size=size] [manager_files=number] [manager_sleep=time] [manager_threshold=time] [loader_files=number] [loader_sleep=time] [loader_threshold=time] [purger=on|off] [purger_files=number] [purger_sleep=time] [purger_threshold=time];

解释一下各参数的意义：

• path：缓存的路径地址。
• levels：缓存存储的层次结构，最多允许三层目录。
• use_temp_path：是否使用临时目录。
• keys_zone：指定一个共享内存空间来存储热点Key(1M可存储8000个Key)。
• inactive：设置缓存多长时间未被访问后删除（默认是十分钟）。
• max_size：允许缓存的最大存储空间，超出后会基于LRU算法移除缓存，Nginx会创建一个Cache manager的进程移除数据，也可以通过purge方式。
• manager_files：manager进程每次移除缓存文件数量的上限。
• manager_sleep：manager进程每次移除缓存文件的时间上限。
• manager_threshold：manager进程每次移除缓存后的间隔时间。
• loader_files：重启Nginx载入缓存时，每次加载的个数，默认100。
• loader_sleep：每次载入时，允许的最大时间上限，默认200ms。
• loader_threshold：一次载入后，停顿的时间间隔，默认50ms。
• purger：是否开启purge方式移除数据。
• purger_files：每次移除缓存文件时的数量。
• purger_sleep：每次移除时，允许消耗的最大时间。
• purger_threshold：每次移除完成后，停顿的间隔时间。

proxy_cache：开启或关闭代理缓存，开启时需要指定一个共享内存区域。

proxy_cache zone | off;

zone表示内存区域的名称，即上面中keys_zone设置的名称。

proxy_cache_key：如何生成缓存的键。

proxy_cache_key string;

string则为Key的规则，例如：$scheme$proxy_host$request_uri。

proxy_cache_valid：缓存生效的状态码与过期时间。

proxy_cache_valid [code ...] time;

code为状态码，time为有效时间，可根据状态码设置不同的缓存时间。

例如：proxy_cache_valid 200 302 30m;

proxy_cache_min_uses：设置资源被请求多少次后被缓存。

proxy_cache_min_uses number;

number为次数，默认为1。

proxy_cache_use_stale：当后端出现异常时，是否允许Nginx返回缓存作为响应。

proxy_cache_use_stale error;

error为错误类型，可配置timeout|invalid_header|updating|http_500...。

proxy_cache_lock：对于相同的请求，是否开启锁机制，只允许一个请求发往后端。

proxy_cache_lock on | off;

proxy_cache_lock_timeout：配置锁超时机制，超出规定时间后会释放请求。

proxy_cache_lock_timeout time;

proxy_cache_methods：设置对于那些HTTP方法开启缓存。

proxy_cache_methods method;

method为请求方法类型，如GET、HEAD等。

「proxy_no_cache」：定义不存储缓存的条件，符合时不会保存。

proxy_no_cache string...;

string为条件，例如$cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;

proxy_cache_bypass：定义不读取缓存的条件，符合时不会从缓存中读取。

proxy_cache_bypass string...;

和proxy_no_cache的配置类似。

add_header：响应头中添加字段信息。

add_header fieldName fieldValue;

$upstream_cache_status：记录了缓存是否命中的信息，存在多种情况：

• MISS：请求未命中缓存。
• HIT：请求命中缓存。
• EXPIRED：请求命中缓存但缓存已过期。
• STALE：请求命中了陈旧缓存。
• REVALIDDATED：Nginx验证陈旧缓存依然有效。
• UPDATING：命中的缓存内容陈旧，但正在更新缓存。
• BYPASS：响应结果是从原始服务器获取的。

注：这是Nginx内置变量并不是参数项。

接下来实操配置Nginx代理缓存：

http{  
    # 设置缓存的目录，并且内存中缓存区名为hot_cache，大小为128m，  
    # 三天未被访问过的缓存自动清楚，磁盘中缓存的最大容量为2GB。  
    proxy_cache_path /soft/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=hot_cache:128m inactive=3d max_size=2g;  
      
    server{  
        location / {  
            # 使用名为nginx_cache的缓存空间  
            proxy_cache hot_cache;  
            # 对于200、206、304、301、302状态码的数据缓存1天  
            proxy_cache_valid 200 206 304 301 302 1d;  
            # 对于其他状态的数据缓存30分钟  
            proxy_cache_valid any 30m;  
            # 定义生成缓存键的规则（请求的url+参数作为key）  
            proxy_cache_key $host$uri$is_args$args;  
            # 资源至少被重复访问三次后再加入缓存  
            proxy_cache_min_uses 3;  
            # 出现重复请求时，只让一个去后端读数据，其他的从缓存中读取  
            proxy_cache_lock on;  
            # 上面的锁超时时间为3s，超过3s未获取数据，其他请求直接去后端  
            proxy_cache_lock_timeout 3s;  
            # 对于请求参数或cookie中声明了不缓存的数据，不再加入缓存  
            proxy_no_cache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;  
            # 在响应头中添加一个缓存是否命中的状态（便于调试）  
            add_header Cache-status $upstream_cache_status;  
        }  
    }  
}  

测试看一下效果，如下：

第一次访问缓存中没数据，因此没有命中缓存。第二、三次，依旧没有命中缓存，因为缓存配置了缓存的最低条件为：「资源至少要被请求三次以上才会加入缓存」。直至第四次时才命中缓存。这样做的好处是能减少一些无效缓存占用空间。

缓存清理

既然有了缓存那么肯定就存在清理缓存，好比手机app用久了需要清理缓存一样的道理。

如果缓存过多时，不及时清理那么磁盘空间也就会被“吃光”，因此在前面的proxy_cache_path参数中有purger选项，开启后可以自动清理缓存，但这个是商业版的要付费。

所以我们可采用三方引入的ngx_cache_purge模块来替代，先安装该插件：

①到Nginx安装目录下，创建一个cache_purge目录：

[root@localhost]# mkdir cache_purge && cd cache_purge  

②通过wget命令从github上下载插件压缩文件并解压：

[root@localhost]# wget https://github.com/FRiCKLE/ngx_cache_purge/archive/2.3.tar.gz  
[root@localhost]# tar -xvzf 2.3.tar.gz  

③再去Nginx的解压目录下：

[root@localhost]# cd /soft/nginx/nginx1.21.6  

④重新构建一下Nginx，用--add-module的命令添加该插件：

[root@localhost]# ./configure --prefix=/soft/nginx/ --add-module=/soft/nginx/cache_purge/ngx_cache_purge-2.3/  

⑤再次编译刚刚构建的Nginx，「但切记不要make install」 ：

[root@localhost]# make  

⑥删除之前Nginx的启动文件：

[root@localhost]# rm -rf /soft/nginx/sbin/nginx  

⑦从生成的objs目录中，复制新的Nginx启动文件到原来的位置：

[root@localhost]# cp objs/nginx /soft/nginx/sbin/nginx  

三方缓存清除插件ngx_cache_purge就安装好了，然后微调nginx.conf配置，再添加一条location规则：

location ~ /purge(/.*) {  
  # 配置可以执行清除操作的IP（线上可以配置成内网机器）  
  # allow 127.0.0.1; # 代表本机  
  allow all; # 代表允许任意IP清除缓存  
  proxy_cache_purge $host$1$is_args$args;  
}  

重启Nginx，就可用http://xxx/purge/xx清除缓存了。

八、Nginx实现IP黑白名单功能

Nginx主要是通过allow、deny配置项来实现IP黑白名单的：

allow xxx.xxx.xxx.xxx; # 允许指定的IP访问，可以用于实现白名单。  
deny xxx.xxx.xxx.xxx; # 禁止指定的IP访问，可以用于实现黑名单。  

当IP配置很多时全堆在nginx.conf文件中是不友好的，过于冗余，此时可新建两个文件BlocksIP.conf、WhiteIP.conf：

# --------黑名单：BlocksIP.conf---------  
deny 192.177.12.222; # 屏蔽192.177.12.222访问  
deny 192.177.44.201; # 屏蔽192.177.44.201访问  
deny 127.0.0.0/8; # 屏蔽127.0.0.1到127.255.255.254网段中的所有IP访问  
  
# --------白名单：WhiteIP.conf---------  
allow 192.177.12.222; # 允许192.177.12.222访问  
allow 192.177.44.201; # 允许192.177.44.201访问  
allow 127.45.0.0/16; # 允许127.45.0.1到127.45.255.254网段中的所有IP访问  
deny all; # 除开上述IP外，其他IP全部禁止访问  

将要禁止/开放的IP添加到对应的文件中，再把这两个文件导入nginx.conf中：

http{  
    # 屏蔽该文件中的所有IP  
    include /soft/nginx/IP/BlocksIP.conf;   
 server{  
    location xxx {  
        # 某一系列接口只开放给白名单中的IP  
        include /soft/nginx/IP/blockip.conf;   
    }  
 }  
}  

这两个文件导入注意事项：

如果要整站屏蔽/开放就在http中导入；

如果只需一个域名下屏蔽/开放就在sever中导入；

如果只需要针对于某一系列接口屏蔽/开放IP，那么就在location中导入。

也可以通过ngx_http_geo_module、ngx_http_geo_module第三方库去实现IP黑白名单（这种可按地区、国家来屏蔽，且提供有IP库）。

九、Nginx跨域配置

如果是前后端分离、分布式架构、导入三方sdk，跨域问题就必须解决的了。

跨域问题是如何产生的？

其主要原因就在于 「同源策略」 。为了保证用户信息安全，防止恶意网站窃取数据，同源策略是必须的，否则cookie就可以共享。那么http无状态协议下会导致用户的身份信息被盗取。

同源策略包括三点：「协议+域名+端口」 ，即三者都相同的两个请求，才可被看做是同源的，同源策略会限制了不同源之间的资源交互。

Nginx解决跨域

nginx.conf中添加配置即可解决跨域：

location / {  
    # 允许跨域的请求，可以自定义变量$http_origin，*表示所有  
    add_header 'Access-Control-Allow-Origin' *;  
    # 允许携带cookie请求  
    add_header 'Access-Control-Allow-Credentials' 'true';  
    # 允许跨域请求的方法：GET,POST,OPTIONS,PUT  
    add_header 'Access-Control-Allow-Methods' 'GET,POST,OPTIONS,PUT';  
    # 允许请求时携带的头部信息，*表示所有  
    add_header 'Access-Control-Allow-Headers' *;  
    # 允许发送按段获取资源的请求  
    add_header 'Access-Control-Expose-Headers' 'Content-Length,Content-Range';  
    # 一定要有！！！否则Post请求无法进行跨域！  
    # 在发送Post跨域请求前，会以Options方式发送预检请求，服务器接受时才会正式请求  
    if ($request_method = 'OPTIONS') {  
        add_header 'Access-Control-Max-Age' 1728000;  
        add_header 'Content-Type' 'text/plain; charset=utf-8';  
        add_header 'Content-Length' 0;  
        # 对于Options方式的请求返回204，表示接受跨域请求  
        return 204;  
    }  
}  

在nginx.conf中配置后，刷新配置文件，跨域问题就解决了。

后端用分布式架构时，有时RPC调用也要处理跨域，可后端项目中，继承HandlerInterceptorAdapter类、实现WebMvcConfigurer接口、添加@CrossOrgin注解来解决rpc调用跨域问题。

十、Nginx的防盗链设计

什么是盗链？

「盗链即是指外部网站引入当前网站的资源对外展示」

举个例子帮助理解：

比如某图片a站、b站，a站的图片素材是花钱买的，但b站就直接通过方式照搬用a站的所有图片。

这个时候防盗链是不是就能派上用场了。

Nginx的防盗链机制，跟一个头部字段Referer有关。

该字段主要描述了当前请求是从哪里来的，在Nginx中就可以拿到该值，然后判断是否是本站的资源引用请求，如果不是则不允许访问。

Nginx中有一个配置项valid_referers，刚好可以满足这个需求，用法如下：

valid_referers none | blocked | server_names | string ...;

• none：表示接受没有Referer字段的HTTP请求访问。
• blocked：表示允许http://或https//以外的请求访问。
• server_names：资源请求的白名单，也就是可以指定允许访问的域名。
• string：可自定义字符串，支配通配符、正则表达式写法。

按照语法实现如下：

# 在动静分离的location中开启防盗链机制  
location ~ .*.(html|htm|gif|jpg|jpeg|bmp|png|ico|txt|js|css){  
    # 最后面的值在上线前可配置为允许的域名地址  
    valid_referers blocked 192.168.12.129;  
    if ($invalid_referer) {  
        # 可以配置成返回一张禁止盗取的图片  
        # rewrite   ^/ http://xx.xx.com/NO.jpg;  
        # 也可直接返回403  
        return   403;  
    }  
      
    root   /soft/nginx/static_resources;  
    expires 7d;  
}  

重启一下ng，基本都防盗链就好啦！

当然防盗链机制实现这块，也可以用第三方插件ngx_http_accesskey_module，该插件实现了更为完善的设计。

防盗链是无法解决爬虫伪造referers信息来抓取数据。

十一、Nginx大文件传输配置

在一些业务场景下，大文件传输时会存在文件超出限制、传输请求超时等，Nginx也是可以解决的。

文件传输时ng可能会用的配置项：

在传输大文件时，这四个参数值都可以根据自己项目的实际情况来配置。

这里只是作为代理层需要配置的，这里只是把作为网关层的Nginx配置调高一点，调到能够“容纳大文件”传输的程度。

十二、Nginx配置SLL证书

网站接入HTTPS就必须用到SSL证书，因此Nginx中还需监听443端口的请求，HTTPS为了确保通信安全，所以服务端需配置对应的数字证书。

关于SSL证书配置过程：

①先去CA机构或从云控制台中申请对应的SSL证书，审核通过后下载Nginx版本的证书。

②下载数字证书后，完整的文件总共有三个：.crt、.key、.pem：

• .crt：数字证书文件，.crt是.pem的拓展文件，因此有些人下载后可能没有。
• .key：服务器的私钥文件，及非对称加密的私钥，用于解密公钥传输的数据。
• .pem：Base64-encoded编码格式的源证书文本文件，可自行根需求修改拓展名。

③在Nginx目录下新建certificate目录，并将下载好的证书/私钥等文件上传至该目录。

④最后改一下nginx.conf文件，如下：

# ----------HTTPS配置-----------  
server {  
    # 监听HTTPS默认的443端口  
    listen 443;  
    # 配置自己项目的域名  
    server_name www.xxx.com;  
    # 打开SSL加密传输  
    ssl on;  
    # 输入域名后，首页文件所在的目录  
    root html;  
    # 配置首页的文件名  
    index index.html index.htm index.jsp index.ftl;  
    # 配置自己下载的数字证书  
    ssl_certificate  certificate/xxx.pem;  
    # 配置自己下载的服务器私钥  
    ssl_certificate_key certificate/xxx.key;  
    # 停止通信时，加密会话的有效期，在该时间段内不需要重新交换密钥  
    ssl_session_timeout 5m;  
    # TLS握手时，服务器采用的密码套件  
    ssl_ciphers ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE:ECDH:AES:HIGH:!NULL:!aNULL:!MD5:!ADH:!RC4;  
    # 服务器支持的TLS版本  
    ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;  
    # 开启由服务器决定采用的密码套件  
    ssl_prefer_server_ciphers on;  
  
    location / {  
        ....  
    }  
}  
  
# ---------HTTP请求转HTTPS-------------  
server {  
    # 监听HTTP默认的80端口  
    listen 80;  
    # 如果80端口出现访问该域名的请求  
    server_name www.xxx.com;  
    # 将请求改写为HTTPS（这里写你配置了HTTPS的域名）  
    rewrite ^(.*)$ https://www.xxx.com;  
}  

配好后，你的网站即可通过https访问了，并且当客户端使用http的方式访问时，会自动将其改写为HTTPS请求。

十三、Nginx的高可用

如果生产中用单个Nginx节点部署，由于Nginx作为整个系统的网关层接入外部流量，一旦Nginx宕机，最终就会导致整个系统瘫痪，对于生产环境无疑是灾难。

因此也必须保障Nginx的高可用。

通过keepalived的VIP机制，实现Nginx的高可用。VIP是指Virtual IP，即虚拟IP。

keepalived在之前单体架构开发时，是一个用的较为频繁的高可用技术，比如MySQL、Redis、MQ、Proxy、Tomcat等都会通过keepalived提供的VIP机制，实现单节点应用的高可用。

Keepalived+重启脚本+双机热备搭建

①创建一个目录并下载keepalived到Linux中并解压：

[root@localhost]# mkdir /soft/keepalived && cd /soft/keepalived  
[root@localhost]# wget https://www.keepalived.org/software/keepalived-2.2.4.tar.gz  
[root@localhost]# tar -zxvf keepalived-2.2.4.tar.gz  

②进入解压后的keepalived目录并构建安装环境，然后编译并安装：

[root@localhost]# cd keepalived-2.2.4  
[root@localhost]# ./configure --prefix=/soft/keepalived/  
[root@localhost]# make && make install  

③进入安装目录的/soft/keepalived/etc/keepalived/下并编辑配置文件：

[root@localhost]# cd /soft/keepalived/etc/keepalived/  
[root@localhost]# vi keepalived.conf  

④编辑主机的keepalived.conf核心配置文件，如下：

global_defs {  
    # 自带的邮件提醒服务，建议用独立的监控或第三方SMTP，也可选择配置邮件发送。  
    notification_email {  
        root@localhost  
    }  
    notification_email_from root@localhost  
    smtp_server localhost  
    smtp_connect_timeout 30  
    # 高可用集群主机身份标识(集群中主机身份标识名称不能重复，建议配置成本机IP)  
 router_id 192.168.12.129   
}  
  
# 定时运行的脚本文件配置  
vrrp_script check_nginx_pid_restart {  
    # 之前编写的nginx重启脚本的所在位置  
 script "/soft/scripts/keepalived/check_nginx_pid_restart.sh"   
    # 每间隔3秒执行一次  
 interval 3  
    # 如果脚本中的条件成立，重启一次则权重-20  
 weight -20  
}  
  
# 定义虚拟路由，VI_1为虚拟路由的标示符（可自定义名称）  
vrrp_instance VI_1 {  
    # 当前节点的身份标识：用来决定主从（MASTER为主机，BACKUP为从机）  
 state MASTER  
    # 绑定虚拟IP的网络接口，根据自己的机器的网卡配置  
 interface ens33   
    # 虚拟路由的ID号，主从两个节点设置必须一样  
 virtual_router_id 121  
    # 填写本机IP  
 mcast_src_ip 192.168.12.129  
    # 节点权重优先级，主节点要比从节点优先级高  
 priority 100  
    # 优先级高的设置nopreempt，解决异常恢复后再次抢占造成的脑裂问题  
 nopreempt  
    # 组播信息发送间隔，两个节点设置必须一样，默认1s（类似于心跳检测）  
 advert_int 1  
    authentication {  
        auth_type PASS  
        auth_pass 1111  
    }  
    # 将track_script块加入instance配置块  
    track_script {  
        # 执行Nginx监控的脚本  
  check_nginx_pid_restart  
    }  
  
    virtual_ipaddress {  
        # 虚拟IP(VIP)，也可扩展，可配置多个。  
  192.168.12.111  
    }  
}  

⑤克隆一台之前的虚拟机作为备机，编辑备机的keepalived.conf文件，如下：

global_defs {  
    # 自带的邮件提醒服务，建议用独立的监控或第三方SMTP，也可选择配置邮件发送。  
    notification_email {  
        root@localhost  
    }  
    notification_email_from root@localhost  
    smtp_server localhost  
    smtp_connect_timeout 30  
    # 高可用集群主机身份标识(集群中主机身份标识名称不能重复，建议配置成本机IP)  
 router_id 192.168.12.130   
}  
  
# 定时运行的脚本文件配置  
vrrp_script check_nginx_pid_restart {  
    # 之前编写的nginx重启脚本的所在位置  
 script "/soft/scripts/keepalived/check_nginx_pid_restart.sh"   
    # 每间隔3秒执行一次  
 interval 3  
    # 如果脚本中的条件成立，重启一次则权重-20  
 weight -20  
}  
  
# 定义虚拟路由，VI_1为虚拟路由的标示符（可自定义名称）  
vrrp_instance VI_1 {  
    # 当前节点的身份标识：用来决定主从（MASTER为主机，BACKUP为从机）  
 state BACKUP  
    # 绑定虚拟IP的网络接口，根据自己的机器的网卡配置  
 interface ens33   
    # 虚拟路由的ID号，主从两个节点设置必须一样  
 virtual_router_id 121  
    # 填写本机IP  
 mcast_src_ip 192.168.12.130  
    # 节点权重优先级，主节点要比从节点优先级高  
 priority 90  
    # 优先级高的设置nopreempt，解决异常恢复后再次抢占造成的脑裂问题  
 nopreempt  
    # 组播信息发送间隔，两个节点设置必须一样，默认1s（类似于心跳检测）  
 advert_int 1  
    authentication {  
        auth_type PASS  
        auth_pass 1111  
    }  
    # 将track_script块加入instance配置块  
    track_script {  
        # 执行Nginx监控的脚本  
  check_nginx_pid_restart  
    }  
  
    virtual_ipaddress {  
        # 虚拟IP(VIP)，也可扩展，可配置多个。  
  192.168.12.111  
    }  
}  

⑥新建scripts目录并编写Nginx的重启脚本，check_nginx_pid_restart.sh：

[root@localhost]# mkdir /soft/scripts /soft/scripts/keepalived  
[root@localhost]# touch /soft/scripts/keepalived/check_nginx_pid_restart.sh  
[root@localhost]# vi /soft/scripts/keepalived/check_nginx_pid_restart.sh  
  
#!/bin/sh  
# 通过ps指令查询后台的nginx进程数，并将其保存在变量nginx_number中  
nginx_number=`ps -C nginx --no-header | wc -l`  
# 判断后台是否还有Nginx进程在运行  
if [ $nginx_number -eq 0 ];then  
    # 如果后台查询不到`Nginx`进程存在，则执行重启指令  
    /soft/nginx/sbin/nginx -c /soft/nginx/conf/nginx.conf  
    # 重启后等待1s后，再次查询后台进程数  
    sleep 1  
    # 如果重启后依旧无法查询到nginx进程  
    if [ `ps -C nginx --no-header | wc -l` -eq 0 ];then  
        # 将keepalived主机下线，将虚拟IP漂移给从机，从机上线接管Nginx服务  
        systemctl stop keepalived.service  
    fi  
fi  

⑦更改编写的脚本文件的编码格式，并赋予执行权限：

[root@localhost]# vi /soft/scripts/keepalived/check_nginx_pid_restart.sh  
  
:set fileformat=unix # 在vi命令里面执行，修改编码格式  
:set ff # 查看修改后的编码格式  
  
[root@localhost]# chmod +x /soft/scripts/keepalived/check_nginx_pid_restart.sh  

⑧因安装keepalived时，是自定义的安装位置，因此需要拷贝一些文件到系统目录中：

[root@localhost]# mkdir /etc/keepalived/  
[root@localhost]# cp /soft/keepalived/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/  
[root@localhost]# cp /soft/keepalived/keepalived-2.2.4/keepalived/etc/init.d/keepalived /etc/init.d/  
[root@localhost]# cp /soft/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/  

⑨将keepalived加入系统服务并设置开启自启动，然后测试启动是否正常：

[root@localhost]# chkconfig keepalived on  
[root@localhost]# systemctl daemon-reload  
[root@localhost]# systemctl enable keepalived.service  
[root@localhost]# systemctl start keepalived.service  

其他命令：

systemctl disable keepalived.service # 禁止开机自动启动  
systemctl restart keepalived.service # 重启keepalived  
systemctl stop keepalived.service # 停止keepalived  
tail -f /var/log/messages # 查看keepalived运行时日志  

⑩测试一下VIP是否生效，通过查看本机是否成功挂载虚拟IP：

[root@localhost]# ip addr  

可以看见虚拟IP已经成功挂载，但另外一台机器192.168.12.130并不会挂载这个虚拟IP，只有当主机下线后，作为备机的192.168.12.130才会上线，接替VIP。

测试一下外网是否可以和VIP正常通信：

外部通过VIP通信正常，代表虚拟IP配置成功。

Nginx高可用性测试

keepalived的VIP机制主要做了几件事：

• 一、为部署Nginx的机器挂载了VIP。
• 二、通过keepalived搭建了主从双机热备。
• 三、通过keepalived实现了Nginx宕机重启。

如果要配域名改一下nginx.conf的配置：

sever{  
    listen    80;  
    # 这里从机器的本地IP改为虚拟IP  
 server_name 192.168.12.111;  
 # 如果这里配置的是域名，那么则将域名的映射配置改为虚拟IP  
}  

测试一下效果：

在上述过程中，首先分别启动了keepalived、nginx服务，然后通过手动停止nginx的方式模拟了Nginx宕机情况，过了片刻后再次查询后台进程，我们会发现nginx依旧存活。

可以看到，keepalived已经为我们实现了Nginx宕机后自动重启的功能。

接着再模拟一下服务器出现故障情况：

我们手动关闭keepalived服务模拟了机器断电、硬件损坏等情况（因为机器断电等情况=主机中的keepalived进程消失），然后再次查询了一下本机的IP信息，很明显会看到VIP消失了！

在切换到备机：192.168.12.130看看情况：

在主机宕机后，VIP自动从主机转移到了从机上。

十四、Nginx性能优化

最后Nginx的性能优化，主要就简单说说效益最高的几个优化项。

优化一：开启长连接配置

用Nginx作为代理服务时，建议开启HTTP长连接，减少客户端握手的次数，降低服务器损耗，具体如下：

upstream xxx {  
    # 长连接数  
    keepalive 32;  
    # 每个长连接提供的最大请求数  
    keepalived_requests 100;  
    # 每个长连接没有新的请求时，保持的最长时间  
    keepalive_timeout 60s;  
}  

优化二、开启零拷贝技术

零拷贝在大多数性能较好的中间件中都有，如Kafka、Netty等，而Nginx中也可以配置数据零拷贝技术，如下：

sendfile on; # 开启零拷贝机制  

零拷贝读取机制与传统资源读取机制的区别：

• 「传统方式：」 硬件-->内核-->用户空间-->程序空间-->程序内核空间-->网络套接字
• 「零拷贝方式：」 硬件-->内核-->程序内核空间-->网络套接字

优化三、开启无延迟或多包共发机制

Nginx中tcp_nodelay、tcp_nopush两个参数是比较关键的性能参数，如下开启：

tcp_nodelay on;  
tcp_nopush on;  

TCP/IP协议中默认是采用了Nagle算法的，即在网络数据传输过程中，每个数据报文并不会立马发送出去，而是会等待一段时间，将后面的几个数据包一起组合成一个数据报文发送，但这个算法虽然提高了网络吞吐量，但是实时性却降低了。

因此你的项目属于交互性很强的应用，那么可以手动开启tcp_nodelay配置，让应用程序向内核递交的每个数据包都会立即发送出去。但这样会产生大量的TCP报文头，增加很大的网络开销。

相反，有的项目追求的则是更高的吞吐量，对实时性要求并不高，那么则可以开启tcp_nopush配置项。设置该选项后，内核会尽量把小数据包拼接成一个大的数据包（一个MTU）再一起发送出去。

当然若一定时间后（一般为200ms），内核仍然没有积累到一个MTU的量时，也必须发送现有的数据，否则会一直阻塞。

tcp_nodelay、tcp_nopush两个参数是“互斥”的。

如果追求响应速度的应用推荐开启tcp_nodelay参数，如IM、金融等类型的项目。

如果追求吞吐量的应用则建议开启tcp_nopush参数，如调度系统、报表系统等。

①tcp_nodelay一般要建立在开启了长连接模式的情况下使用。

②tcp_nopush参数是必须要开启sendfile参数才可使用的。

优化四、调整Worker工作进程

Nginx启动后默认只会开启一个Worker工作进程处理客户端请求，而我们可以根据机器的CPU核数开启对应数量的工作进程，以此来提升整体的并发量支持，如下：

# 自动根据CPU核心数调整Worker进程数量  
worker_processes auto;  

注意：工作进程的数量最高开到8个就OK了，8个之后就不会有再大的性能提升。

同时也可以稍微调整一下每个工作进程能够打开的文件句柄数：

# 每个Worker能打开的文件描述符，最少调整至1W以上，负荷较高建议2-3W  
worker_rlimit_nofile 20000;  

操作系统内核（kernel）都是利用文件描述符来访问文件，无论是打开、新建、读取、写入文件时，都需要使用文件描述符来指定待操作的文件，因此该值越大，代表一个进程能够操作的文件越多（但不能超出内核限制，最多建议3.8W左右为上限）。

优化五、开启CPU亲和机制

对于并发编程较为熟悉的伙伴都知道，因为进程/线程数往往都会远超出系统CPU的核心数，因为操作系统执行的原理本质上是采用时间片切换机制，也就是一个CPU核心会在多个进程之间不断频繁切换，造成很大的性能损耗。

而CPU亲和机制则是指将每个Nginx的工作进程，绑定在固定的CPU核心上，从而减小CPU切换带来的时间开销和资源损耗，开启方式如下：

worker_cpu_affinity auto;  

优化六、开启epoll模型及调整并发连接数

在最开始就提到过：Nginx、Redis都是基于多路复用模型去实现的程序，但最初版的多路复用模型select/poll最大只能监听1024个连接，而epoll则属于select/poll接口的增强版，因此采用该模型能够大程度上提升单个Worker的性能，如下：

events {  
    # 使用epoll网络模型  
    use epoll;  
    # 调整每个Worker能够处理的连接数上限  
    worker_connections  10240;  
}  

终于完了。。。。