Tomcat服务部署、优化及多实例实验(Nginx+Tomcat负载均衡、动静分离)

Tomcat 是 Java 语言开发的，Tomcat 服务器是一个免费的开放源代码的 Web 应用服务器，是 Apache 软件基金会的 Jakarta 项目中的一个核心项目，由 Apache、Sun 和其他一些公司及个人共同开发而成。 Tomcat 属于轻量级应用服务器，在中小型系统和并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用，是开发和调试 JSP 程序的首选。一般来说，Tomcat 虽然和 Apache 或者 Nginx 这些 Web 服务器一样，具有处理 HTML 页面的功能，然而由于其处理静态 HTML 的能力远不及 Apache 或者 Nginx，所以 Tomcat 通常是作为一个 Servlet 和 JSP 容器，单独运行在后端。

1.1 tomcat 构成

Tomcat 由一系列的组件构成，其中核心的组件有三个：

Web 容器：完成 Web 服务器的功能。
Servlet 容器：名字为 catalina，用于处理 Servlet 代码。
JSP 容器：用于将 JSP 动态网页翻译成 Servlet 代码。

因此 Tomcat 是 Web 应用服务器，也是一个 Servlet/JSP 容器。Tomcat 作为 Servlet 容器，负责处理客户请求，把请求传送给 Servlet，并将 Servlet 的响应传送回给客户。

1.2 什么是 servlet？

Servlet 是Java Servlet 的简称，可以理解为是一个服务连接器，是用 Java 编写的服务器端程序，具有独立于平台和协议的特性，简单的理解：servlet 就是一个中间件，包含了接口和方法，将客户端和数据库连接，从而实现动态网页的创建。

1.3 什么是 JSP?

JSP 全称 Java Server Pages，是一种动态网页开发技术。它使用 JSP 标签在HTML网页中插入 Java 代码。标签通常以 <% 开头，以 %> 结束。 JSP 是一种 Java servlet，主要用于实现 Java web 应用程序的用户界面部分。 JSP 通过网页表单获取用户输入数据、访问数据库及其他数据源，然后动态地创建网页。

1.4 Tomcat 功能组件结构

Tomcat 的核心功能有两个，分别是负责接收和反馈外部请求的连接器 Connector，和负责处理请求的容器 Container。其中连接器和容器相辅相成，一起构成了基本的 web 服务 Service。每个 Tomcat 服务器可以管理多个 Service。

Connector：负责对外接收和响应请求。它是Tomcat与外界的交通枢纽，监听端口接收外界请求，并将请求处理后传递给容器做业务处理，最后将容器处理后的结果响应给外界。
Container：负责对内处理业务逻辑。其内部由 Engine、Host、Context和Wrapper 四个容器组成，用于管理和调用 Servlet 相关逻辑
Service：对外提供的 Web 服务。主要包含 Connector 和 Container 两个核心组件，以及其他功能组件。Tomcat 可以管理多个 Service，且各 Service 之间相互独立。

1.5 Container 结构分析

每个 Service 会包含一个 Container 容器。在 Container 内部包含了 4 个子容器

（1）Engine：引擎，用来管理多个虚拟主机，一个 Service 最多只能有一个 Engine；

（2）Host：代表一个虚拟主机，也可以叫站点，通过配置 Host 就可以添加站点；

（3）Context：代表一个 Web 应用，包含多个 Servlet 封装器；

（4）Wrapper：封装器，容器的最底层。每一 Wrapper 封装着一个 Servlet，负责对象实例的创建、执行和销毁功能。

Engine、Host、Context 和 Wrapper，这四个容器之间属于父子关系。容器由一个引擎可以管理多个虚拟主机。每个虚拟主机可以管理多个 Web 应用。每个 Web 应用会有多个 Servlet 封装器。

1.6 Tomcat 请求过程

1、用户在浏览器中输入网址，请求被发送到本机端口 8080，被在那里监听的 Connector 获得； 2、Connector 把该请求交给它所在的 Service 的 Engine（Container）来处理，并等待 Engine 的回应；

3、请求在 Engine、Host、Context 和 Wrapper 这四个容器之间层层调用，最后在 Servlet 中执行对应的业务逻辑、数据存储等。

4、执行完之后的请求响应在 Context、Host、Engine 容器之间层层返回，最后返回给 Connector，并通过 Connector 返回给客户端。

2 Tomcat 服务部署

2.1 环境部署

在部署 Tomcat 之前必须安装好 jdk，因为 jdk 是 Tomcat 运行的必要环境。

2.1.1

安装JDK

rpm -qpl jdk-8u201-linux-x64.rpm 
rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm 
java -version

2.1.2 设置JDK环境变量

vim /etc/profile.d/java.sh
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
export JRE_HOME=$JAVA_HOME/jre
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib:$JRE_HOME/lib
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$JRE_HOME/bin:$PATH

source /etc/profile.d/java.sh
java -version

2.2 安装启动Tomcat

tar zxvf apache-tomcat-9.0.16.tar.gz
mv apache-tomcat-9.0.16 /usr/local/tomcat
##启动tomcat ##
#后台启动
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh 
或
/usr/local/tomcat/bin/catalina.sh start	
	
#前台启动
/usr/local/tomcat/bin/catalina.sh run		

netstat -natp | grep 8080

测试

使用systemctl启动

vim /usr/lib/systemd/system/tomcat.service
[Unit]
Description=tomcat server
Wants=network-online.target
After=network.target
[Service]
Type=forking
Environment="JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_201-amd64"
Environment="PATH=$JAVA_HOME/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin"
Environment="CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar"
ExecStart=/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
ExecStop=/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
Restart=on-failure
[Install]WantedBy=multi-user.target

2.3 优化tomcat启动速度

第一次启动tomcat可能会发现 Tomcat 启动很慢，默认情况下可能会需要几十秒，可以修改jdk参数进行改。

vim /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64/jre/lib/security/java.security - -117行--修改

securerandom.source=file:/dev/urandom

2.4 主要目录说明

●bin：存放启动和关闭 Tomcat 的脚本文件，如 catalina.sh、startup.sh、shutdown.sh ●conf：存放 Tomcat 服务器的各种配置文件，如主配置文件 server.xml 和应用默认的部署描述文件 web.xml ●lib：存放 Tomcat 运行需要的库文件的 jar 包，一般不作任何改动 ●logs：存放 Tomcat 执行时的日志 ●temp：存放 Tomcat 运行时产生的文件 ●webapps：存放 Tomcat 默认的 Web 应用项目资源的目录

●work：Tomcat 的工作目录，存放 Web 应用代码生成和编译文件

3 Tomcat 虚拟主机配置

很多时候公司会有多个项目需要运行，一般不会是在一台服务器上运行多个 Tomcat 服务，这样会消耗太多的系统资源。此时，就需要使用到 Tomcat 虚拟主机。例如现在新增两个域名 www.cyw.com 和 www.cww.com，希望通过这两个域名访问到不同的项目内容。

3.1 创建 cyw 和 cww 项目目录和文件

mkdir /usr/local/tomcat/webapps/cyw
mkdir /usr/local/tomcat/webapps/cww
echo "Cao yu wang is a good boy \!" > /usr/local/tomcat/webapps/cyw/index.jsp
echo "I love cao yu wang \!" > /usr/local/tomcat/webapps/cww/index.jsp

3.2 修改 Tomcat 主配置文件 server.xml

vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
--165行前--插入
<Host name="www.cyw.com" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
	<Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/cyw" path="" reloadable="true" />
</Host>

<Host name="www.cww.com" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
	<Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/cww" path="" reloadable="true" />
</Host>

name：主机名

appBase：Tomcat程序工作目录，即存放web应用程序的目录；相对路径为webapps，绝对路径为 /usr/local/tomcat/webapps

unpackWARs：在启用此webapps时是否对WAR格式的归档文件先进行展开；默认为true autoDeploy：在Tomcat处于运行状态时放置于appBase目录中的应用程序文件是否自动进行deploy；默认为true

xmlValidation：是否验证xml文件执行有效性检验的标志 x

mlNamespaceAware：是否启用xml命名空间，设置该值与xmlValidation为true，表示对web.xml文件执行有效性检验

Context docBase：相应的Web应用程序的存放位置；也可以使用相对路径，起始路径为此Context所属Host中appBase定义的路径；

path：相对于Web服务器根路径而言的URI；如果为空""，则表示为此webapp的根路径 / ；

reloadable：是否允许重新加载此context相关的Web应用程序的类；默认为false

测试

修改客户端/etc/hosts

浏览器访问 http://www.cyw.com:8080/ 页面显示Cao yu wang is a good boy !

浏览器访问 http://www.cww.com:8080/ 页面显示I love cao yu wang !

3.3 HTTP 请求过程

（1）Connector 连接器监听的端口是 8080。由于请求的端口和监听的端口一致，连接器接受了该请求。

（2）因为引擎的默认虚拟主机是 www.cyw.com，并且虚拟主机的目录是webapps。所以请求找到了 tomcat/webapps 目录。

（3）访问的路径为根路径，URI 为空，即空是 Web 程序的应用名，也就是 context。此时请求找到 /usr/local/tomcat/webapps/cyw 目录，解析 index.jsp 并返回。

4 Tomcat 优化

omcat默认安装下的缺省配置并不适合生产环境，它可能会频繁出现假死现象需要重启，只有通过不断压测优化才能让它最高效率稳定的运行。优化主要包括三方面，分别为操作系统优化（内核参数优化），Tomcat配置文件参数优化，Java虚拟机（JVM）调优。

4.1 Tomcat 配置文件参数优化

常用的优化相关参数如下:

【redirectPort】如果某连接器支持的协议是HTTP，当接收客户端发来的HTTPS请求时，则转发至此属性定义的 8443 端口。

【maxThreads】Tomcat使用线程来处理接收的每个请求，这个值表示Tomcat可创建的最大的线程数，即支持的最大并发连接数，默认值是 200。

【minSpareThreads】最小空闲线程数，Tomcat 启动时的初始化的线程数，表示即使没有人使用也开这么多空线程等待，默认值是 10。

【maxSpareThreads】最大备用线程数，一旦创建的线程超过这个值，Tomcat就会关闭不再需要的socket线程。默认值是-1（无限制）。一般不需要指定。

【processorCache】进程缓冲器，可以提升并发请求。默认值是200，如果不做限制的话可以设置为-1，一般采用maxThreads的值或者-1。

【URIEncoding】指定 Tomcat 容器的 URL 编码格式，网站一般采用UTF-8作为默认编码。

【connnectionTimeout】网络连接超时，单位：毫秒，设置为 0 表示永不超时，这样设置有隐患的。通常默认 20000 毫秒就可以。

【enableLookups】是否反查域名，以返回远程主机的主机名，取值为：true 或 false，如果设置为 false，则直接返回 IP 地址，为了提高处理能力，应设置为 false。

【disableUploadTimeout】上传时是否使用超时机制。应设置为 true。

【connectionUploadTimeout】上传超时时间，毕竟文件上传可能需要消耗更多的时间，这个根据你自己的业务需要自己调，以使Servlet有较长的时间来完成它的执行，需要与上一个参数一起配合使用才会生效。

【acceptCount】指定当所有可以使用的处理请求的线程数都被使用时，可传入连接请求的最大队列长度，超过这个数的请求将不予处理，默认为 100 个。

【maxKeepAliveRequests】指定一个长连接的最大请求数。默认长连接是打开的，设置为1时，代表关闭长连接；为-1时，代表请求数无限制

【compression】是否对响应的数据进行GZIP压缩，off：表示禁止压缩；on：表示允许压缩（文本将被压缩）、force：表示所有情况下都进行压缩，默认值为 off，压缩数据后可以有效的减少页面的大小，一般可以减小 1/3 左右，节省带宽。

【compressionMinSize】表示压缩响应的最小值，只有当响应报文大小大于这个值的时候才会对报文进行压缩，如果开启了压缩功能，默认值就是 2048。

【compressableMimeType】压缩类型，指定对哪些类型的文件进行数据压缩。

【noCompressionUserAgents="gozilla, traviata"】对于以下的浏览器，不启用压缩 #如果已经进行了动静分离处理，静态页面和图片等数据就不需做 Tomcat 处理，也就不要在 Tomcat 中配置压缩了。

以上是一些常用的配置参数，还有好多其它的参数设置，还可以继续深入的优化，HTTP Connector 与 AJP Connector 的参数属性值，可以参考官方文档的详细说明进行学习

vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
......
<Connector port="8080" protocol="HTTP/11.1" 
connectionTimeout="20000" 
redirectPort="8443" 
--71行--插入
minSpareThreads="50" 
enableLookups="false" 
disableUploadTimeout="true" 
acceptCount="300" 
maxThreads="500" 
processorCache="500"
URIEncoding="UTF-8" 
maxKeepAliveRequests="100"
compression="on" 
compressionMinSize="2048" 
compressableMimeType="text/html,text/xml,text/javascript,text/css,text/plain,image/gif,image /jpg,image/png"/>

5 Tomcat多实例部署

5.1 安装好 jdk

5.2 安装 tomcat

tar zxvf apache-tomcat-9.0.16.tar.gz
mkdir /usr/local/tomcat
mv apache-tomcat-9.0.16 /usr/local/tomcat/tomcat1
cp -a /usr/local/tomcat/tomcat1 /usr/local/tomcat/tomcat2

5.3 配置 tomcat 环境变量

5.4 修改 tomcat2 中的 server.xml 文件，要求各 tomcat 实例配置不能有重复的端口号


vim /usr/local/tomcat/tomcat2/conf/server.xml

<Server port="8006" shutdown="SHUTDOWN">		#22行，修改Server prot，默认为8005 -> 修改为8006
<Connector port="8081" protocol="HTTP/1.1"		#69行，修改Connector port，HTTP/1.1  默认为8080 -> 修改为8081
<Connector port="8010" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />	#116行，修改Connector port AJP/1.3，默认为8009 -> 修改为8010

第一个连接器默认监听8080端口，负责建立HTTP连接。在通过浏览器访问Tomcat服务器的Web应用时，使用的就是这个连接器。

第二个连接器默认监听8009端口，AJP端口，即容器使用，如Apache能通过AJP协议访问Tomcat的8009端口。

5.5 修改各 tomcat 实例中的 startup.sh 和 shutdown.sh 文件，添加 tomcat 环境变量

vim /usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh

vim /usr/local/tomcat/tomcat1/bin/shutdown.sh

vim /usr/local/tomcat/tomcat2/bin/startup.sh

vim /usr/local/tomcat/tomcat2/bin/shutdown.sh

5.6 启动各 tomcat 中的 /bin/startup.sh

netstat -natp | grep java

5.7 浏览器访问测试

http://192.168.30.105:8080

http://192.168.30.105:8081

6 Nginx+Tomcat负载均衡、动静分离

Nginx 服务器：192.168.30.104:80

Tomcat服务器1：192.168.30.108:80

Tomcat服务器2：192.168.30.105:8080

192.168.30.105:8081

6.1 部署Nginx 负载均衡器

6.1.1 部署Nginx 负载均衡器

systemctl stop firewalld
setenforce 0

yum -y install pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++ make

useradd -M -s /sbin/nologin nginx

cd /opt
tar zxvf nginx-1.12.0.tar.gz -C /opt/

cd nginx-1.12.0/
./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-file-aio \									#启用文件修改支持
--with-http_stub_status_module \					#启用状态统计
--with-http_gzip_static_module \					#启用 gzip静态压缩
--with-http_flv_module \							#启用 flv模块，提供对 flv 视频的伪流支持
--with-http_ssl_module								#启用 SSL模块，提供SSL加密功能

--with-stream										#启用 stream模块，提供4层调度

./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-file-aio --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --with-http_flv_module --with-stream

make && make install

ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/

vim /lib/systemd/system/nginx.service
[Unit]
Description=nginx
After=network.target
[Service]
Type=forking
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecrReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecrStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target

chmod 754 /lib/systemd/system/nginx.service
systemctl start nginx.service
systemctl enable nginx.service

6.1.2 部署2台Tomcat 应用服务器

systemctl stop firewalld
setenforce 0

tar zxvf jdk-8u91-linux-x64.tar.gz -C /usr/local/

vim /etc/profile
export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_91
export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jre
export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib
export PATH=${JAVA_HOME}/bin:${JRE_HOME}/bin:$PATH

source /etc/profile

tar zxvf apache-tomcat-8.5.16.tar.gz

mv /opt/apache-tomcat-8.5.16/ /usr/local/tomcat

/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh

netstat -ntap | grep 8080

6.2 动静分离配置

6.2.1 Tomcat1 server 配置

vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
#由于主机名 name 配置都为 localhost，需要删除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
	<Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/test" path="" reloadable="true">
	</Context>
</Host>

6.2.2 Tomcat2 server 配置

mkdir /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test /usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test

vim /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>

<head>
<title>JSP test2 page</title>   #指定为 test2 页面
</head>

<body>
<% out.println("动态页面 2,http://www.test2.com");%>
</body>
</html>

vim /usr/local/tomcat/tomcat1/conf/server.xml
#删除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
	<Context docBase="/usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test" path="" reloadable="true" />
</Host>

vim /usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>

<head>
<title>JSP test3 page</title>   #指定为 test3 页面
</head>

<body>
<% out.println("动态页面 3,http://www.test3.com");%>
</body>
</html>

vim /usr/local/tomcat/tomcat2/conf/server.xml
#删除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
	<Context docBase="/usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test" path="" reloadable="true" />
</Host>

6.2.3 Nginx server 配置

准备静态页面和静态图片

echo '<html><body><h1>静态页面</h1></body></html>' > /usr/local/nginx/html/index.html
mkdir /usr/local/nginx/html/img
cp /root/2.png /usr/local/nginx/html/img

vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
......
http {
......
	#gzip on;

#配置负载均衡的服务器列表，weight参数表示权重，权重越高，被分配到的概率越大
upstream tomcat_server {
	server 192.168.30.107:8080 weight=1;
	server 192.168.30.105:8080 weight=1;
	server 192.168.30.105:8081 weight=1;
}

server {
	listen 80;
	server_name www.cyw.com;

	charset utf-8;

	#access_log logs/host.access.log main;
	
	#配置Nginx处理动态页面请求，将 .jsp文件请求转发到Tomcat 服务器处理
	location ~ .*\.jsp$ {
		proxy_pass http://tomcat_server;

6.3 测试

测试静态页面效果浏览器访问 http://192.168.30.104/

浏览器访问 http://192.168.30.104/2.png

测试负载均衡效果，不断刷新浏览器测试浏览器访问 http://192.168.30.104/index.jsp

Nginx 负载均衡模式： ●rr 轮询负载均衡模式：每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果超过了最大失败次数后（max_fails，默认1），在失效时间内(fail_timeout，默认10秒)，该节点失效权重变为0，超过失效时间后，则恢复正常，或者全部节点都为down后，那么将所有节点都恢复为有效继续探测，一般来说rr可以根据权重来进行均匀分配。

●least_conn 最少连接：优先将客户端请求调度到当前连接最少的服务器。

●ip_hash 负载均衡模式：每个请求按访问ip的hash结果分配，这样每个访客固定访问一个后端服务器，可以解决session的问题，但是ip_hash会造成负载不均，有的服务请求接受多，有的服务请求接受少，所以不建议采用ip_hash模式，session 共享问题可用后端服务的 session 共享代替 nginx 的 ip_hash（使用后端服务器自身通过相关机制保持session同步）。

●fair（第三方）负载均衡模式：按后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。

●url_hash（第三方）负载均衡模式：基于用户请求的uri做hash。和ip_hash算法类似，是对每个请求按url的hash结果分配，使每个URL定向到同一个后端服务器，但是也会造成分配不均的问题，这种模式后端服务器为缓存时比较好