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# Nginx 基础
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<a href="#一Nginx-简介">一、Nginx简介</a><br/>
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<a href="#二基本命令">二、基本命令</a><br/>
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<a href="#三配置格式">三、配置格式</a><br/>
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<a href="#四部署静态网站">四、部署静态网站</a><br/>
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<a href="#41-增加配置">4.1 增加配置</a><br/>
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<a href="#42-检查配置">4.2 检查配置</a><br/>
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<a href="#43-重载配置">4.3 重载配置</a><br/>
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<a href="#五实现负载均衡">五、实现负载均衡</a><br/>
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<a href="#51-部署后台服务">5.1 部署后台服务</a><br/>
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<a href="#52-负载均衡配置">5.2 负载均衡配置</a><br/>
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<a href="#53-负载均衡策略">5.3 负载均衡策略</a><br/>
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<a href="#44-声明备用服务">4.4 声明备用服务</a><br/>
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<a href="#六实现动静分离">六、实现动静分离</a><br/>
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<a href="#61-动静分离配置">6.1 动静分离配置</a><br/>
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<a href="#62-常见配置异常">6.2 常见配置异常</a><br/>
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</nav>
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## 一、Nginx 简介
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### 1.1 简介
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Nginx（engine x）是一个免费的，开源的，高性能的 HTTP 服务器， IMAP/POP3 代理服务器 和 TCP/UDP 代理服务器，通常可以用于进行反向代理和实现基于软件的负载均衡，除此之外，它还具备以下特性：
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- Nginx 在设计时遵循模块化的设计方案，可以通过组合模块来扩展实现不同的功能，具备很高的扩展性。
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- Nginx 遵循 matser \ worker 架构，主进程负责管理一个或者多个 worker 进程，每个 worker 进程负责处理实际的连接，当某个 worker 进程出错时，主进程会迅速创建一个新的 worker 来继续处理连接请求，从而保证高可用。
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- Nginx 在高连接数的情况下仍然可以保持极低的内存占用，从而可以支持高并发量地访问。
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- Nginx 支持热部署和配置热加载，并支持在不停机的情况下进行版本升级。
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- 有免费的开源版本和商业版本 ( Nginx Plus )，可以按需选择或者进行二次开发。
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- 在高并发环境下，Nginx 比其他 WEB 服务器有更快的响应速度。
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### 1.2 正向代理和反向代理
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Nginx 能够同时支持正向代理和反向代理，这两种代理模式的区别如下：
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+ 正向代理发生在客户端，是客户端主动发起的代理。如我们不能直接访问某个服务器，但可以间接通过中间的代理服务器去进行访问，然后将访问结果再返回给我们。
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+ 反向代理发生在服务端，客户端并不知道发生了代理，示例如下。用户只知道将请求发送给 Nginx，但是并不知道请求被转发了，也不知道被转发给了哪一台应用服务器。实际上对于用户来说，他也没必要知道，因为请求结果都是相同的。
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<div align="center"> <img src="https://github.com/heibaiying/Full-Stack-Notes/blob/master/pictures/nginx-plus.png"/> </div>
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## 二、基本命令
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Nginx Shell 的基本使用格式如下：
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```shell
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nginx [-?hvVtTq] [-s signal] [-c filename] [-p prefix] [-g directives]
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```
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- **-?,-h** ：显示帮助信息；
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- **-v**：查看版本号；
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- **-V**：查看版本号及配置信息；
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- **-t**：检测配置文件是否有语法错误；
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- **-q**：静默模式，在检测配置期间除了错误提示外，不输出其他消息；
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- **-s signal**：向 Master 进程发送信号，支持以下信号类型：stop ( 立即停止 )，quit ( 优雅停止 )，reload ( 重新加载配置文件 )，reopen (打开一个新的日志文件来继续记录日志) ；
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- **-p prefix** ：指定路径的前缀，默认为安装目录，如 /usr/app/nginx-1.16.1/ ；
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- **-c filename** ：指定配置文件的位置， 默认值为 conf/nginx.conf，其实际指向的路径为 prefix + filename；
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- **-g directives**：从指定的配置文件中设置全局指令。
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## 三、配置格式
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### 3.1 基本配置格式
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Nginx 的配置由全局配置和局部配置（指令块）共同组成，所有的指令块都遵循相同的配置格式：
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```properties
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<section>{
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<directive> <parameters>;
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}
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```
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指令块使用大括号进行划分，大括号内是独立的配置上下文，包含指令和具体的参数，每行指令以分号作为结尾。除此之外，Nginx 的配置中还支持以下操作：
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+ 使用 include 语法来引入外部配置文件，从而可以将每个独立的配置拆分到单独的文件中；
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+ 支持使用 # 符号来添加注释；
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+ 支持使用 $ 符号来引用变量；
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+ 部分指令的参数支持使用正则表达式。
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### 3.2 时间和空间单位
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Nginx 的配置文件支持以下空间和时间单位：
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+ **空间单位**：不加任何单位默认就是 bytes，除此之外还支持 k/K，m/M，g/G 等常用单位。
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+ **空间单位**：支持 ms (毫秒) ，s (秒) ，m (分钟) ，h (小时) ，d (天)，w (星期)，M (月，30天)，y (年，365天) 等常用单位，并支持组合使用，如 `1h 30m` (1小时 30分)，`1y 6M`（1年零6个月）。
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### 3.3 官方配置模板
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在安装 Nginx 后，在安装目录的 conf 目录下会有一个官方的配置样例 nginx.conf ，其内容如下：
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```properties
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# 使用这个参数来配置worker进程的用户和组，如果没有指定组，则默认为指定用户所处的组，默认值为nobody
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user nobody;
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# 指定用于处理客户端连接的worker进程的数量，通常设置为CPU的核心数。
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# 如果是为IO密集型操作进行负载，可以设置为核心数的1.5 ~ 2倍
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worker_processes 1;
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# 指定日志的位置和日志级别，日志级别按照由低到高的顺序如下：[debug|info|notice|warn|error|crit]
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error_log logs/error.log;
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#error_log logs/error.log notice;
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#error_log logs/error.log info;
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# 指定记录主进程的ID的文件
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pid logs/nginx.pid;
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events {
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# 指定每个工程线程的最大连接数，总的连接数 max_clients = worker_processes * worker_connections
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worker_connections 1024;
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}
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http {
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# 使用include来引用外部文件
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include mime.types;
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# 指定默认MIME类型
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default_type application/octet-stream;
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# 定义日志的输出格式，使用$来进行变量引用
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#log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
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# '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
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# '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
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# 定义访问日志的存放位置
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access_log logs/access.log main;
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# 是否开启系统调用方法sendfile(),开启后可以直接在内核空间完成文件的发送，即零拷贝
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sendfile on;
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# 是否开启Socket选项,它只有在sendfile启用后才会生效
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tcp_nopush on;
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# 连接超时时间
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keepalive_timeout 65;
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# 开启文件压缩
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gzip on;
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# 配置nginx服务器(虚拟主机)
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server {
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# 监听端口
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listen 80;
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server_name localhost;
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# 默认字符集
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charset koi8-r;
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# 配置当前虚拟主机的访问日志的存放位置
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access_log logs/host.access.log main;
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# 虚拟主机对应的映射目录
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location / {
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root html;
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index index.html index.htm;
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}
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# 错误重定向页面
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# error_page 404 /404.html;
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error_page 500 502 503 504 /50x.html;
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location = /50x.html {
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root html;
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}
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# 禁止访问根目录下以ht结尾的文件
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location ~ /\.ht {
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deny all;
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}
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}
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# 支持配置多台虚拟主机
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#server {
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# listen 8000;
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# listen somename:8080;
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# server_name somename alias another.alias;
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# location / {
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# root html;
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# index index.html index.htm;
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# }
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#}
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# 配置Https服务
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server {
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listen 443 ssl;
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server_name localhost;
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# 指定数字证书
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ssl_certificate cert.pem;
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# 指定密匙
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ssl_certificate_key cert.key;
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# 设置存储session的缓存类型和大小
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ssl_session_cache shared:SSL:1m;
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# session缓存时间
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ssl_session_timeout 5m;
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# 返回客户端支持的密码列表
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ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;
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# 指定在使用SSLv3和TLS协议时，服务器密码应优先于客户端密码
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ssl_prefer_server_ciphers on;
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location / {
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root html;
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index index.html index.htm;
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}
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}
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}
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```
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## 四、部署静态网站
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Nginx 通常用作 HTTP 服务器来部署静态资源，其具体的操作步骤如下：
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### 4.1 增加配置
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修改 nginx.conf ，并在 http 指令块中增加如下配置：
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```properties
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server {
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# 监听端口号
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listen 9010;
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# 如果有域名的话，可以在这里进行配置
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server_name _;
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# 存放静态页面的目录
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root /usr/web;
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# 主页面
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index index.html;
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}
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```
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在 `/usr/web` 目录下新建一个测试页面 index.html，内容如下：
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```html
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<!doctype html>
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<html lang="en">
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<head>
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<meta charset="UTF-8">
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||
<meta name="viewport"
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content="width=device-width, user-scalable=no, initial-scale=1.0,
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||
maximum-scale=1.0, minimum-scale=1.0">
|
||
<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
|
||
<title>Nginx静态资源网站</title>
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</head>
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<body>
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<h1 style="text-align: center">Nginx静态资源网站</h1>
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</body>
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</html>
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```
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### 4.2 检查配置
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使用 `-t` 参数来检查配置，出现 successful 则代表配置正确：
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```shell
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[root@node1 web]# nginx -t -c conf/nginx.conf
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nginx: the configuration file /usr/app/nginx-1.16.1/conf/nginx.conf syntax is ok
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nginx: configuration file /usr/app/nginx-1.16.1/conf/nginx.conf test is successful
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||
```
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### 4.3 重载配置
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启动 Nginx ，如果 Nginx 已经启动，可以使用如下命令重载配置：
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```shell
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nginx -s reload
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```
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访问 http://hostname:9010/index.html ，即可查看到静态网站首页。
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## 五、实现负载均衡
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### 5.1 部署后台服务
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这里我使用 Docker 来部署两个 Tomcat，之后将测试项目 WAR 包分别拷贝到 `/usr/webapps001` 和 `/usr/webapps002` 两个挂载的容器卷下，程序会自动解压并运行，两个项目的端口号分别为 8080 和 8090：
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```shell
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run -d -it --privileged=true -v /usr/webapps01:/usr/local/tomcat/webapps \
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-p 8080:8080 --name tomcat8080 96c4e536d0eb
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```
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||
```shell
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||
run -d -it --privileged=true -v /usr/webapps02:/usr/local/tomcat/webapps \
|
||
-p 8090:8080 --name tomcat8090 96c4e536d0eb
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||
```
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### 5.2 负载均衡配置
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修改 nginx.conf ，并在 http 指令块中增加如下配置：
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```properties
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# 这里指令块的名称可以随意指定，只要和下面的proxy_pass的值相同即可，通常配置为项目名
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||
upstream springboot {
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||
server 192.168.0.226:8080;
|
||
server 192.168.0.226:8090;
|
||
}
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||
|
||
server {
|
||
listen 9020;
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||
location / {
|
||
proxy_pass http://springboot;
|
||
}
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||
}
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||
```
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重载配置后，打开浏览器，通过 9020 端口访问项目，此时 Nginx 会以轮询的方式将请求分发到 8080 和 8090 端口上。在测试负载均衡策略的时候，最好将浏览器的缓存功能关闭，避免造成影响。
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### 5.3 负载均衡策略
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在上面的配置中，我们没有配置任何负载均衡策略，默认采用的是轮询策略，除此之外，Nginx 还支持以下负载均衡策略：
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#### 1. 权重策略 ( Weighted load balancing )
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通过为不同的服务分配不同的权重来进行转发，配置示例如下：
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```properties
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upstream myapp1 {
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server srv1.example.com weight=3;
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||
server srv2.example.com weight=2;
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||
server srv3.example.com;
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||
}
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```
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#### 2. 最少连接策略 ( Least connected load balancing )
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将请求转发给连接数最少的服务，配置实例如下：
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```properties
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upstream myapp1 {
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least_conn;
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server srv1.example.com;
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||
server srv2.example.com;
|
||
server srv3.example.com;
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||
}
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```
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#### 3. IP 策略 ( IP Hash load balancing )
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通过对请求的 IP 地址进行哈希运算并取模来决定转发对象，配置示例如下：
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```properties
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upstream myapp1 {
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||
ip_hash;
|
||
server srv1.example.com;
|
||
server srv2.example.com;
|
||
server srv3.example.com;
|
||
}
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```
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以上是 Nginx 内置的基础的负载均衡策略，如果想要实现其他更加复杂的负载均衡策略，可以通过第三方模块来实现。
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### 4.4 声明备用服务
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在上面任何负载均衡策略当中，都可以通过 backup 参数来添加备用服务，示例如下：
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```shell
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server backup1.example.com:8080 backup;
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```
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处于备用状态下的服务并不会参与负载均衡，除非所有主服务都已宕机，此时 Nginx 才会将请求转发到备用服务上。
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## 六、实现动静分离
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### 6.1 动静分离配置
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Nginx 能够支持高并发的访问，并具有静态资源缓存等特性，因此相比于 Tomcat 等动态资源应用服务器，其更加适合于部署静态资源。想要实现动静分离，只需要在 server 指令块中通过正则表达式来划分静态资源，并指定其存放位置，示例如下：
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```shell
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server {
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listen 9020;
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location / {
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proxy_pass http://springboot;
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||
}
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# 通过正则来控制所需要分离的静态资源
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location ~ .*\.(html|htm|gif|jpg|jpeg|bmp|png|ico|txt|js|css)$ {
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||
# 静态资源存放目录
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root /usr/resources/;
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||
}
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||
}
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||
```
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### 6.2 常见配置异常
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#### 1. No such file or directory
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第一个常见的问题是找不到静态资源，此时可以查看 logs 目录下的 error.log 日志，通常输出如下：
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```shell
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2019/09/01 17:12:43 [error] 12402#0: *163 open() "/usr/resources/spring-boot-tomcat/css/show.css"
|
||
failed (2: No such file or directory), client: 192.168.0.106, server: ,
|
||
request: "GET /spring-boot-tomcat/css/show.css HTTP/1.1", host: "192.168.0.226:9020",
|
||
referrer: "http://192.168.0.226:9020/spring-boot-tomcat/index"
|
||
```
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||
出现这个问题，是因为 Nginx 要求静态资源的请求路径必须和原有请求路径完全相同，这里我的项目在 Tomcat 中解压后的项目名为 pring-boot-tomcat，以 show.css 文件为例，其正确的存储路径应该为：
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```shell
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||
/usr/resources/spring-boot-tomcat/css/show.css
|
||
```
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即： 静态资源根目录 + 项目名 + 原有路径，通常我们在创建目录时会忽略掉项目名这一层级，从而导致异常。
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#### 2. Permission denied
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路径正确后，另外一个常见的问题是权限不足，错误日志如下。此时需要保证配置文件中的 user 用户必须具有静态资源所处目录的访问权限，或者在创建静态资源目录时，直接使用 user 配置的用户来创建：
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|
||
```shell
|
||
2019/09/01 17:15:14 [error] 12402#0: *170 open() "/usr/resources/spring-boot-tomcat/css/show.css"
|
||
failed (13: Permission denied), client: 192.168.0.106, server: ,
|
||
request: "GET /spring-boot-tomcat/css/show.css HTTP/1.1", host: "192.168.0.226:9020",
|
||
referrer: "http://192.168.0.226:9020/spring-boot-tomcat/index"
|
||
```
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# 参考资料
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官方文档：[nginx documentation](http://nginx.org/en/docs/) ，[Using nginx as HTTP load balancer](http://nginx.org/en/docs/http/load_balancing.html)
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