Nginx 知识点一网打尽：动静分离、压缩、缓存、跨域、高可用、性能优化
引言
早期的业务都是基于单体节点部署，由于前期访问流量不大，因此单体结构也可满足需求，但随着业务增长，流量也越来越大，那么最终单台服务器受到的访问压力也会逐步增高。时间一长，单台服务器性能无法跟上业务增长，就会造成线上频繁宕机的现象发生，最终导致系统瘫痪无法继续处理用户的请求。
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从上面的描述中，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。
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因此在这种背景下，引入负载均衡技术可带来的收益：
「系统的高可用：」 当某个节点宕机后可以迅速将流量转移至其他节点。
「系统的高性能：」 多台服务器共同对外提供服务，为整个系统提供了更高规模的吞吐。
「系统的拓展性：」 当业务再次出现增长或萎靡时，可再加入/减少节点，灵活伸缩。
OK~，既然引入负载均衡技术可给我们带来如此巨大的好处，那么又有那些方案可供选择呢？主要有两种负载方案，「「硬件层面与软件层面」」 ，比较常用的硬件负载器有A10、F5等，但这些机器动辄大几万乃至几十万的成本，因此一般大型企业会采用该方案，如银行、国企、央企等。而成本有限，但依旧想做负载均衡的项目，那么可在软件层面实现，如典型的Nginx等，软件层的负载也是本文的重点，毕竟Boss们的准则之一就是：「「能靠技术实现的就尽量不花钱。」」
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当然，如果你认为本文对你而言有帮助，记得点赞、收藏、关注三连噢！
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一、性能怪兽-Nginx 概念深入浅出
Nginx是目前负载均衡技术中的主流方案，几乎绝大部分项目都会使用它，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与 Redis 相同，都是基于多路复用模型构建出的产物，因此它与Redis同样具备 「「资源占用少、并发支持高」」 的特点，在理论上单节点的Nginx同时支持5W并发连接，而实际生产环境中，硬件基础到位再结合简单调优后确实能达到该数值。
先来看看Nginx引入前后，客户端请求处理流程的对比：
原本客户端是直接请求目标服务器，由目标服务器直接完成请求处理工作，但加入Nginx后，所有的请求会先经过Nginx，再由其进行分发到具体的服务器处理，处理完成后再返回Nginx，最后由Nginx将最终的响应结果返回给客户端。
了解了Nginx的基本概念后，再来快速搭建一下环境，以及了解一些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。
二、Nginx 环境搭建
❶首先创建Nginx的目录并进入：
❷下载Nginx的安装包，可以通过FTP工具上传离线环境包，也可通过wget命令在线获取安装包：
没有wget命令的可通过yum命令安装：
❸解压Nginx的压缩包：
❹下载并安装Nginx所需的依赖库和包：
也可以通过yum命令一键下载（推荐上面哪种方式）：
执行完成后，然后ls查看目录文件，会看一大堆依赖：
紧接着通过rpm命令依次将依赖包一个个构建，或者通过如下指令一键安装所有依赖包：
❺进入解压后的nginx目录，然后执行Nginx的配置脚本，为后续的安装提前配置好环境，默认位于/usr/local/nginx/目录下（可自定义目录）：
❻编译并安装Nginx：
❼最后回到前面的/soft/nginx/目录，输入ls即可看见安装nginx完成后生成的文件。
❽修改安装后生成的conf目录下的nginx.conf配置文件：
❾制定配置文件并启动Nginx：
Nginx其他操作命令：
❿开放80端口，并更新防火墙：
⓫在Windows/Mac的浏览器中，直接输入刚刚配置的IP地址访问Nginx：
最终看到如上的Nginx欢迎界面，代表Nginx安装完成。
三、Nginx 反向代理-负载均衡
首先通过SpringBoot+Freemarker快速搭建一个WEB项目：springboot-web-nginx，然后在该项目中，创建一个IndexNginxController.java文件，逻辑如下：
在该Controller类中，存在一个成员变量：port，它的值即是从application.properties配置文件中获取server.port值。当出现访问/资源的请求时，跳转前端index页面，并将该值携带返回。
前端的index.ftl文件代码如下：
从上可以看出其逻辑并不复杂，仅是从响应中获取了port输出。
OK~，前提工作准备就绪后，再简单修改一下nginx.conf的配置即可：
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至此，所有的前提工作准备就绪，紧接着再启动
Nginx，然后再启动两个web服务，第一个WEB服务启动时，在application.properties配置文件中，将端口号改为8080，第二个WEB服务启动时，将其端口号改为8090。❞
最终来看看效果：
负载均衡效果-动图演示
因为配置了请求分发的权重，8080、8090的权重比为2:1，因此请求会根据权重比均摊到每台机器，也就是8080一次、8090两次、8080一次......
Nginx 请求分发原理
客户端发出的请求192.168.12.129最终会转变为：http://192.168.12.129:80/，然后再向目标IP发起请求，流程如下：
请求分发原理
由于
Nginx监听了192.168.12.129的80端口，所以最终该请求会找到Nginx进程；Nginx首先会根据配置的location规则进行匹配，根据客户端的请求路径/，会定位到location /{}规则；然后根据该
location中配置的proxy_pass会再找到名为nginx_boot的upstream；最后根据
upstream中的配置信息，将请求转发到运行WEB服务的机器处理，由于配置了多个WEB服务，且配置了权重值，因此Nginx会依次根据权重比分发请求。
四、Nginx 动静分离
动静分离应该是听的次数较多的性能优化方案，那先思考一个问题：「「为什么需要做动静分离呢？它带来的好处是什么？」」 其实这个问题也并不难回答，当你搞懂了网站的本质后，自然就理解了动静分离的重要性。先来以淘宝为例分析看看：
淘宝首页
当浏览器输入www.taobao.com访问淘宝首页时，打开开发者调试工具可以很明显的看到，首页加载会出现100+的请求数，而正常项目开发时，静态资源一般会放入到resources/static/目录下：
IDEA 工程结构
在项目上线部署时，这些静态资源会一起打成包，那此时思考一个问题：「「假设淘宝也是这样干的，那么首页加载时的请求最终会去到哪儿被处理？」」 答案毋庸置疑，首页100+的所有请求都会来到部署WEB服务的机器处理，那则代表着一个客户端请求淘宝首页，就会对后端服务器造成100+的并发请求。毫无疑问，这对于后端服务器的压力是尤为巨大的。
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但此时不妨分析看看，首页
100+的请求中，是不是至少有60+是属于*.js、*.css、*.html、*.jpg.....这类静态资源的请求呢？答案是Yes。❞
既然有这么多请求属于静态的，这些资源大概率情况下，长时间也不会出现变动，那为何还要让这些请求到后端再处理呢？能不能在此之前就提前处理掉？当然OK，因此经过分析之后能够明确一点：「「做了动静分离之后，至少能够让后端服务减少一半以上的并发量。」」 到此时大家应该明白了动静分离能够带来的性能收益究竟有多大。
OK~，搞清楚动静分离的必要性之后，如何实现动静分离呢？其实非常简单，实战看看。
①先在部署Nginx的机器，Nginx目录下创建一个目录static_resources：
②将项目中所有的静态资源全部拷贝到该目录下，而后将项目中的静态资源移除重新打包。
③稍微修改一下nginx.conf的配置，增加一条location匹配规则：
然后照常启动nginx和移除了静态资源的WEB服务，你会发现原本的样式、js效果、图片等依旧有效，如下：
其中static目录下的nginx_style.css文件已被移除，但效果依旧存在（绿色字体+蓝色大边框)：
移除后效果动图
最后解读一下那条 location 规则：
~代表匹配时区分大小写.*代表任意字符都可以出现零次或多次，即资源名不限制\.代表匹配后缀分隔符.(html|...|css)代表匹配括号里所有静态资源类型
综上所述，简单一句话概述：该配置表示匹配以.html~.css为后缀的所有资源请求。
「最后提一嘴，也可以将静态资源上传到文件服务器中，然后location中配置一个新的upstream指向。」
五、Nginx 资源压缩
建立在动静分离的基础之上，如果一个静态资源的Size越小，那么自然传输速度会更快，同时也会更节省带宽，因此我们在部署项目时，也可以通过Nginx对于静态资源实现压缩传输，一方面可以节省带宽资源，第二方面也可以加快响应速度并提升系统整体吞吐。
在Nginx也提供了三个支持资源压缩的模块ngx_http_gzip_module、ngx_http_gzip_static_module、ngx_http_gunzip_module，其中ngx_http_gzip_module属于内置模块，代表着可以直接使用该模块下的一些压缩指令，后续的资源压缩操作都基于该模块，先来看看压缩配置的一些参数/指令：
了解了Nginx中的基本压缩配置后，接下来可以在Nginx中简单配置一下：
在上述的压缩配置中，最后一个gzip_proxied选项，可以根据系统的实际情况决定，总共存在多种选项：
off：关闭Nginx对后台服务器的响应结果进行压缩。expired：如果响应头中包含Expires信息，则开启压缩。no-cache：如果响应头中包含Cache-Control:no-cache信息，则开启压缩。no-store：如果响应头中包含Cache-Control:no-store信息，则开启压缩。private：如果响应头中包含Cache-Control:private信息，则开启压缩。no_last_modified：如果响应头中不包含Last-Modified信息，则开启压缩。no_etag：如果响应头中不包含ETag信息，则开启压缩。auth：如果响应头中包含Authorization信息，则开启压缩。any：无条件对后端的响应结果开启压缩机制。
OK~，简单修改好了Nginx的压缩配置后，可以在原本的index页面中引入一个jquery-3.6.0.js文件：
分别来对比下压缩前后的区别：
从图中可以很明显看出，未开启压缩机制前访问时，js文件的原始大小为230K，当配置好压缩后再重启Nginx，会发现文件大小从230KB→69KB，效果立竿见影！
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注意点：①对于图片、视频类型的数据，会默认开启压缩机制，因此一般无需再次开启压缩。②对于
.js文件而言，需要指定压缩类型为application/javascript，而并非text/javascript、application/x-javascript。❞
六、Nginx 缓冲区
先来思考一个问题，接入Nginx的项目一般请求流程为：“客户端→Nginx→服务端”，在这个过程中存在两个连接：“客户端→Nginx、Nginx→服务端”，那么两个不同的连接速度不一致，就会影响用户的体验（比如浏览器的加载速度跟不上服务端的响应速度）。
其实也就类似电脑的内存跟不上CPU速度，所以对于用户造成的体验感极差，因此在CPU设计时都会加入三级高速缓冲区，用于缓解CPU和内存速率不一致的矛盾。在Nginx也同样存在缓冲区的机制，主要目的就在于：「「用来解决两个连接之间速度不匹配造成的问题」」 ，有了缓冲后，Nginx代理可暂存后端的响应，然后按需供给数据给客户端。先来看看一些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。path是临时目录的路径。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。
具体的nginx.conf配置如下：
上述的缓冲区参数，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。当然，具体的参数值还需要根据业务去决定，要综合考虑机器的内存以及每个请求的平均数据大小。
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最后提一嘴：使用缓冲也可以减少即时传输带来的带宽消耗。
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七、Nginx 缓存机制
对于性能优化而言，缓存是一种能够大幅度提升性能的方案，因此几乎可以在各处都能看见缓存，如客户端缓存、代理缓存、服务器缓存等等，Nginx的缓存则属于代理缓存的一种。对于整个系统而言，加入缓存带来的优势额外明显：
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。
缩短了响应时间，提升了加载速度，打开页面的速度更快。
那么在Nginx中，又该如何配置代理缓存呢？先来看看缓存相关的配置项：
「proxy_cache_path」：代理缓存的路径。
语法：
是的，你没有看错，就是这么长....，解释一下每个参数项的含义：
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。
语法：
zone 为内存区域的名称，即上面中 keys_zone 设置的名称。
「proxy_cache_key」：定义如何生成缓存的键。
语法：
string 为生成 Key 的规则，如$scheme$proxy_host$request_uri。
「proxy_cache_valid」：缓存生效的状态码与过期时间。
语法：
code 为状态码，time 为有效时间，可以根据状态码设置不同的缓存时间。
例如：proxy_cache_valid 200 302 30m;
「proxy_cache_min_uses」：设置资源被请求多少次后被缓存。
语法：
number 为次数，默认为 1。
「proxy_cache_use_stale」：当后端出现异常时，是否允许 Nginx 返回缓存作为响应。
语法：
error 为错误类型，可配置timeout|invalid_header|updating|http_500...。
「proxy_cache_lock」：对于相同的请求，是否开启锁机制，只允许一个请求发往后端。
语法：
「proxy_cache_lock_timeout」：配置锁超时机制，超出规定时间后会释放请求。
「proxy_cache_methods」：设置对于那些 HTTP 方法开启缓存。
语法：
method 为请求方法类型，如 GET、HEAD 等。
「proxy_no_cache」：定义不存储缓存的条件，符合时不会保存。
语法：
string 为条件，例如$cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
「proxy_cache_bypass」：定义不读取缓存的条件，符合时不会从缓存中读取。
语法：
和上面proxy_no_cache的配置方法类似。
「add_header」：往响应头中添加字段信息。
语法：
「$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。
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PS：这个和之前的不同，之前的都是参数项，这个是一个 Nginx 内置变量。
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OK~，对于Nginx中的缓存配置项大概了解后，接着来配置一下Nginx代理缓存：
接着来看一下效果，如下：
第一次访问时，因为还没有请求过资源，所以缓存中没有数据，因此没有命中缓存。第二、三次，依旧没有命中缓存，直至第四次时才显示命中，这是为什么呢？因为在前面的缓存配置中，我们配置了加入缓存的最低条件为：「「资源至少要被请求三次以上才会加入缓存。」」 这样可以避免很多无效缓存占用空间。
缓存清理
当缓存过多时，如果不及时清理会导致磁盘空间被“吃光”，因此我们需要一套完善的缓存清理机制去删除缓存，在之前的proxy_cache_path参数中有purger相关的选项，开启后可以帮我们自动清理缓存，但遗憾的是：purger系列参数只有商业版的NginxPlus才能使用，因此需要付费才可使用。
不过天无绝人之路，我们可以通过强大的第三方模块ngx_cache_purge来替代，先来安装一下该插件：①首先去到Nginx的安装目录下，创建一个cache_purge目录：
②通过wget指令从github上拉取安装包的压缩文件并解压：
③再次去到之前Nginx的解压目录下：
④重新构建一次Nginx，通过--add-module的指令添加刚刚的第三方模块：
⑤重新根据刚刚构建的Nginx，再次编译一下，「但切记不要make install」 ：
⑥删除之前Nginx的启动文件，不放心的也可以移动到其他位置：
⑦从生成的objs目录中，重新复制一个Nginx的启动文件到原来的位置：
至此，第三方缓存清除模块ngx_cache_purge就安装完成了，接下来稍微修改一下nginx.conf配置，再添加一条location规则：
然后再重启Nginx，接下来即可通过http://xxx/purge/xx的方式清除缓存。
八、Nginx 实现 IP 黑白名单
有时候往往有些需求，可能某些接口只能开放给对应的合作商，或者购买/接入API的合作伙伴，那么此时就需要实现类似于IP白名单的功能。而有时候有些恶意攻击者或爬虫程序，被识别后需要禁止其再次访问网站，因此也需要实现IP黑名单。那么这些功能无需交由后端实现，可直接在Nginx中处理。
Nginx做黑白名单机制，主要是通过allow、deny配置项来实现：
要同时屏蔽/开放多个IP访问时，如果所有IP全部写在nginx.conf文件中定然是不显示的，这种方式比较冗余，那么可以新建两个文件BlocksIP.conf、WhiteIP.conf：
分别将要禁止/开放的IP添加到对应的文件后，可以再将这两个文件在nginx.conf中导入：
对于文件具体在哪儿导入，这个也并非随意的，如果要整站屏蔽/开放就在http中导入，如果只需要一个域名下屏蔽/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。
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当然，上述只是最简单的
IP黑/白名单实现方式，同时也可以通过ngx_http_geo_module、ngx_http_geo_module第三方库去实现（这种方式可以按地区、国家进行屏蔽，并且提供了IP库）。❞
九、Nginx 跨域配置
跨域问题在之前的单体架构开发中，其实是比较少见的问题，除非是需要接入第三方SDK时，才需要处理此问题。但随着现在前后端分离、分布式架构的流行，跨域问题也成为了每个 Java 开发必须要懂得解决的一个问题。
跨域问题产生的原因
产生跨域问题的主要原因就在于 「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可以共享。由于http无状态协议通常会借助cookie来实现有状态的信息记录，例如用户的身份/密码等，因此一旦cookie被共享，那么会导致用户的身份信息被盗取。
同源策略主要是指三点相同，「「协议+域名+端口」」 相同的两个请求，则可以被看做是同源的，但如果其中任意一点存在不同，则代表是两个不同源的请求，同源策略会限制了不同源之间的资源交互。
Nginx 解决跨域问题
弄明白了跨域问题的产生原因，接下来看看Nginx中又该如何解决跨域呢？其实比较简单，在nginx.conf中稍微添加一点配置即可：
在nginx.conf文件加上如上配置后，跨域请求即可生效了。
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但如果后端是采用分布式架构开发的，有时候 RPC 调用也需要解决跨域问题，不然也同样会出现无法跨域请求的异常，因此可以在你的后端项目中，通过继承
HandlerInterceptorAdapter类、实现WebMvcConfigurer接口、添加@CrossOrgin注解的方式实现接口之间的跨域配置。❞
十、Nginx 防盗链设计
首先了解一下何谓盗链：「「盗链即是指外部网站引入当前网站的资源对外展示」」 ，来举个简单的例子理解：
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好比壁纸网站
X站、Y站，X站是一点点去购买版权、签约作者的方式，从而积累了海量的壁纸素材，但Y站由于资金等各方面的原因，就直接通过<img src="X站/xxx.jpg" />这种方式照搬了X站的所有壁纸资源，继而提供给用户下载。❞
那么如果我们自己是这个X站的Boss，心中必然不爽，那么此时又该如何屏蔽这类问题呢？那么接下来要叙说的**「「防盗链」」** 登场了！
Nginx的防盗链机制实现，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儿发出的，那么在Nginx中就可获取该值，然后判断是否为本站的资源引用请求，如果不是则不允许访问。Nginx中存在一个配置项为valid_referers，正好可以满足前面的需求，语法如下：
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：资源的白名单，这里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。
简单了解语法后，接下来的实现如下：
根据上述中的内容配置后，就已经通过Nginx实现了最基本的防盗链机制，最后只需要额外重启一下就好啦！当然，对于防盗链机制实现这块，也有专门的第三方模块ngx_http_accesskey_module实现了更为完善的设计，感兴趣的小伙伴可以自行去看看。
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PS：防盗链机制也无法解决爬虫伪造
referers信息的这种方式抓取数据。❞
十一、Nginx 大文件传输配置
在某些业务场景中需要传输一些大文件，但大文件传输时往往都会会出现一些Bug，比如文件超出限制、文件传输过程中请求超时等，那么此时就可以在Nginx稍微做一些配置，先来了解一些关于大文件传输时可能会用的配置项：
在传输大文件时，client_max_body_size、client_header_timeout、proxy_read_timeout、proxy_send_timeout这四个参数值都可以根据自己项目的实际情况来配置。
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上述配置仅是作为代理层需要配置的，因为最终客户端传输文件还是直接与后端进行交互，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。当然，Nginx中也可以作为文件服务器使用，但需要用到一个专门的第三方模块nginx-upload-module，如果项目中文件上传的作用处不多，那么建议可以通过Nginx搭建，毕竟可以节省一台文件服务器资源。但如若文件上传/下载较为频繁，那么还是建议额外搭建文件服务器，并将上传/下载功能交由后端处理。❞
十二、Nginx 配置 SSL 证书
随着越来越多的网站接入HTTPS，因此Nginx中仅配置HTTP还不够，往往还需要监听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，当项目使用Nginx作为网关时，那么证书在Nginx中也需要配置，接下来简单聊一下关于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最后修改一下nginx.conf文件即可，如下：
OK~，根据如上配置了Nginx后，你的网站即可通过https://的方式访问，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
线上如果采用单个节点的方式部署Nginx，难免会出现天灾人祸，比如系统异常、程序宕机、服务器断电、机房爆炸、地球毁灭....哈哈哈，夸张了。但实际生产环境中确实存在隐患问题，由于Nginx作为整个系统的网关层接入外部流量，所以一旦Nginx宕机，最终就会导致整个系统不可用，这无疑对于用户的体验感是极差的，因此也得保障Nginx高可用的特性。
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接下来则会通过
keepalived的VIP机制，实现Nginx的高可用。VIP并不是只会员的意思，而是指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等各处都会通过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首先创建一个对应的目录并下载keepalived到Linux中并解压：
②进入解压后的keepalived目录并构建安装环境，然后编译并安装：
③进入安装目录的/soft/keepalived/etc/keepalived/并编辑配置文件：
④编辑主机的keepalived.conf核心配置文件，如下：
⑤克隆一台之前的虚拟机作为从（备）机，编辑从机的keepalived.conf文件，如下：
⑥新建scripts目录并编写Nginx的重启脚本，check_nginx_pid_restart.sh：
⑦编写的脚本文件需要更改编码格式，并赋予执行权限，否则可能执行失败：
⑧由于安装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：
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：
其他命令：
⑩最后测试一下VIP是否生效，通过查看本机是否成功挂载虚拟IP：
虚拟 IP-VIP
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从上图中可以明显看见虚拟
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，作为从机的192.168.12.130才会上线，接替VIP。最后测试一下外网是否可以正常与VIP通信，即在Windows中直接ping VIP：❞
Ping-VIP
外部通过VIP通信时，也可以正常Ping通，代表虚拟IP配置成功。
Nginx 高可用性测试
经过上述步骤后，keepalived的VIP机制已经搭建成功，在上个阶段中主要做了几件事：
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。
由于前面没有域名的原因，因此最初server_name配置的是当前机器的IP，所以需稍微更改一下nginx.conf的配置：
最后来实验一下效果：
Nginx 宕机
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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。❞
从这个过程中不难发现，keepalived已经为我们实现了Nginx宕机后自动重启的功能，那么接着再模拟一下服务器出现故障时的情况：
服务器故障
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在上述过程中，我们通过手动关闭
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！❞
现在再切换到另外一台机器：192.168.12.130来看看情况：
130 的 IP 情况
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此刻我们会发现，在主机
192.168.12.129宕机后，VIP 自动从主机飘移到了从机192.168.12.130上，而此时客户端的请求就最终会来到130这台机器的Nginx上。❞
「「最终，利用Keepalived对Nginx做了主从热备之后，无论是遇到线上宕机还是机房断电等各类故障时，都能够确保应用系统能够为用户提供7x24小时服务。」」
十四、Nginx 性能优化
到这里文章的篇幅较长了，最后再来聊一下关于Nginx的性能优化，主要就简单说说收益最高的几个优化项，在这块就不再展开叙述了，毕竟影响性能都有多方面原因导致的，比如网络、服务器硬件、操作系统、后端服务、程序自身、数据库服务等。
优化一：打开长连接配置
通常 Nginx 作为代理服务，负责分发客户端的请求，那么建议开启HTTP长连接，用户减少握手的次数，降低服务器损耗，具体如下：
优化二、开启零拷贝技术
零拷贝这个概念，在大多数性能较为不错的中间件中都有出现，例如Kafka、Netty等，而Nginx中也可以配置数据零拷贝技术，如下：
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
从上述这个过程对比，很轻易就能看出两者之间的性能区别。
优化三、开启无延迟或多包共发机制
在Nginx中有两个较为关键的性能参数，即tcp_nodelay、tcp_nopush，开启方式如下：
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。
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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，有些项目的业务对数据的实时性要求并不高，追求的则是更高的吞吐，那么则可以开启tcp_nopush配置项，这个配置就类似于“塞子”的意思，首先将连接塞住，使得数据先不发出去，等到拔去塞子后再发出去。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）再发送出去.
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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。
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注意：①
tcp_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：
❝
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：
❝
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：
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：
❝
这里对于
select/poll/epoll模型就不展开细说了，后面的 IO 模型文章中会详细剖析。❞
版权声明: 本文为 InfoQ 作者【郑在暴富中】的原创文章。
原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/5391040ebbdea338f98edd730】。
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还未添加个人签名 2022-07-14 加入
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