Ngnix + Tomcat负载均衡架构

开发的应用采用F5负载均衡交换机，F5将请求转发给5台hp unix服务器，每台服务器有多个webserver实例，对外提供web服务和socket等接口服务。之初，曾有个小小的疑问为何不采用开源的apache、Nginx软件负载，F5设备动辄几十万，价格昂贵？自己一个比较幼稚的问题，后续明白：F5是操作于IOS网络模型的传输层，Nginx、apache是基于http反向代理方式，位于ISO模型的第七层应用层。直白些就是TCP UDP 和http协议的区别，Nginx不能为基于TCP协议的应用提供负载均衡。

      了解了二者之间的区别于应用场景，对Nginx产生浓厚的兴趣，阅读张宴的<实战Nginx>（这个85年的小伙子年轻有为羡慕+妒忌），搞明白了大致原理和配置，Ubuntu10.10，window下对Nginx+tomcat负载均衡做了配置尝试，将全部请求转发到tomcat，并未做静态，动态分开，图片防盗链等配置。
Nginx 介绍

     Nginx （发音同 engine x）是一款轻量级的Web 服务器／反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器，并在一个BSD-like 协议下发行。  其特点是占有内存少，并发能力强，事实上nginx的并发能力确实在同类型的网页伺服器中表现较好.目前中国大陆使用nginx网站用户有：新浪、网易、 腾讯,另外知名的微网志Plurk也使用nginx。

    上面的全是Nginx介绍基本上是废话，下面转入正题，图文结合展示基本配置，首先是window环境、其次是Ubuntu环境（Vbox虚拟）。本文主要基于Nginx下配置两台tomcat，结构如下图：

 

Window xp环境：Nginx+Tomcat6

1、下载地址

       http://nginx.org/en/download.html ，这里我们推荐下载稳定版（stable versions），本文采用nginx-0.8.20。

2、目录结构

      Nginx-

               |_  conf   配置目录

               |_  contrib

               |_  docs 文档目录

               |_  logs  日志目录

               |_  temp 临时文件目录

               |_  html 静态页面目录

               |_  nginx.exe 主程序

      window下安装Nginx极其简单，解压缩到一个无空格的英文目录即可（个人习惯，担心中文出问题），双击nginx启动，这里我安装到：D:\server目录，下面涉及到的tomcat也安装在此目录。

   

DOS环境启动

 

若果想停止nginx，dos环境运行命令：nginx -s stop

3、nginx.conf配置

   Nginx配置文件默认在conf目录，主要配置文件为nginx.conf，我们安装在D:\server\nginx-0.8.20、默认主配置文件为D:\server\nginx-0.8.20\nginx.conf。下面是nginx作为前端反向代理服务器的配置。

#Nginx所用用户和组，window下不指定
#user  niumd niumd;
#工作的子进程数量（通常等于CPU数量或者2倍于CPU）
worker_processes  2;
#错误日志存放路径
#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
error_log  logs/error.log  info;
#指定pid存放文件
pid        logs/nginx.pid;
events {
#使用网络IO模型linux建议epoll，FreeBSD建议采用kqueue，window下不指定。
#use epoll;
#允许最大连接数
worker_connections  2048;
}
http {
include       mime.types;
default_type  application/octet-stream;
#定义日志格式
#log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] $request '
#                  '"$status" $body_bytes_sent "$http_referer" '
#                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
#access_log  off;
access_log  logs/access.log;
client_header_timeout  3m;
client_body_timeout    3m;
send_timeout           3m;
client_header_buffer_size    1k;
large_client_header_buffers  4 4k;
sendfile        on;
tcp_nopush      on;
tcp_nodelay     on;
#keepalive_timeout  75 20;
include    gzip.conf;
upstream localhost {
#根据ip计算将请求分配各那个后端tomcat，许多人误认为可以解决session问题，其实并不能。
#同一机器在多网情况下，路由切换，ip可能不同
#ip_hash;
server localhost:18081;
server localhost:18080;
}
server {
listen       80;
server_name  localhost;
location / {
proxy_connect_timeout   3;
proxy_send_timeout      30;
proxy_read_timeout      30;
proxy_pass http://localhost;
}
}
}

 
   代理设置如下：

proxy_redirect          off;
proxy_set_header        Host $host;
proxy_set_header        X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header        X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
client_max_body_size    10m;
client_body_buffer_size 128k;
proxy_connect_timeout   300;
proxy_send_timeout      300;
proxy_read_timeout      300;
proxy_buffer_size       4k;
proxy_buffers           4 32k;
proxy_busy_buffers_size 64k;
proxy_temp_file_write_size 64k;

   gzip压缩相关配置如下：

gzip              on;
gzip_min_length      1000;
gzip_types         text/plain text/css application/x-javascript;

 
  4、Tomcat配置

   对于tomcat大家都很熟悉，只需要修改server.xml配置文件即可，这里我们以apache-tomcat-6.0.14为例，分别在server目录，解压缩并命名为：apache-tomcat-6.0.14_1、apache-tomcat-6.0.14_2。

    第一处端口修改：

 
   第二处端口修改：

   第三处端口修改：

   Engine元素增加jvmRoute属性：

 
    两个tomcat的端口别重复，保证能启动起来，另一个tomcat配置希捷省略，监听端口为18080，附件中我们将上传所有的配置信息。

5、验证配置与测试负载均衡

    首先测试nginx配置是否正确，测试命令：nginx -t  (默认验证:conf\nginx.conf),也可以指定配置文件路径。

 此例nginx安装目录：D:\server\nginx-0.8.20，dos环境下图画面成功示例：

   其次验证tomcat，启动两个tomcat，不出现端口冲突即为成功（tomcat依赖的java等搞“挨踢”的就废话不说了）；

 

    最后验证配置负载均衡设置，http://localhost/ 或http://localhost/index.jsp 。我修改了index.jsp页面，增加日志输出信息，便于观察。注意：左上角小猫头上的：access tomcat2、access tomcat1。说明访问了不同的tomcat。

  

 
     至此window下nginx+tomcat负载均衡配置结束，关于tomcat Session的问题通常是采用memcached，或者采用nginx_upstream_jvm_route ，他是一个 Nginx 的扩展模块，用来实现基于 Cookie 的 Session Sticky 的功能。如果tomcat过多不建议session同步，server间相互同步session很耗资源，高并发环境容易引起Session风暴。请根据自己应用情况合理采纳session解决方案。

 作者：niumd 

  Blog:http://ari.iteye.com

Ubuntu10.10环境：Nginx+Tomcat6

我们下面简单说下ubuntu10.10下如何安装配置，主要以图片为主，简单解释。

1、下载Nginx

      地址：http://nginx.org/en/download.html ，linux版本：nginx-0.8.20.tar.。解压缩命令：

tar -zxvf nginx-0.8.20.tar.gz

2、编译安装Nginx

     Nginx依赖一些其他PCRE、openssl（依赖libssl-dev），本人笔记本Ubuntu环境已经安装PCRE，仅需安装依赖的openssl，下面我们简单说下如何安装PCRE和openssl等

     PCRE下载地址：ftp://ftp.csx.cam.ac.uk/pub/software/programming/pcre/

tar zxvf  pcre-8.01.tar.gz
cd pcre-8.01
sudo ./configure
sodu make
sodu make install

    openssl通过apt-get install安装，命令、截图如下：

sudo apt-get install openssl
sudo apt-get install libssl-dev
//如缺少其他包，请采用此方法安装，ubuntu有依赖提示

 

 
 依赖的软件包安装完毕，下面来编译Nginx：

#将window共享目录软件拷贝到当前工作目录
cp /mnt/fileshare/nginx-0.8.20.tar.gz ./
#解压缩软件包
tar zxvf nginx-0.8.20.tar.gz
cd nginx-0.8.20
//编译源码,默认使用nobody，指定本机已存在的用户，组，启用nginx-status功能，监控nginx状态。启动debug
sudo ./configure  --user=niumd --group=niumd --with-debug --with-http_stub_status_module
sudo make
sudo make install

 
   截图 如下：

安装结果截图如下：

 

编译安装正确结束，按照上述window下方法检查默认配置，然后在默认配置下启动nginx，访问http://127.0.0.1 ，如下图说明成功

 

Nginx配置成功后我们对window下nginx.conf少做修改，如下：

#Nginx所用用户和组
user  niumd niumd;
#工作的子进程数量（通常等于CPU数量或者2倍于CPU）
worker_processes  2;
#错误日志存放路径
#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
error_log  logs/error.log  info;
#指定pid存放文件
pid        logs/nginx.pid;
events {
#使用网络IO模型linux建议epoll，FreeBSD建议采用kqueue
use epoll;
#允许最大连接数
worker_connections  2048;
}
http {
include       mime.types;
default_type  application/octet-stream;
#定义日志格式
#log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] $request '
#                  '"$status" $body_bytes_sent "$http_referer" '
#                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
#access_log  off;
access_log  logs/access.log;
client_header_timeout  3m;
client_body_timeout    3m;
send_timeout           3m;
client_header_buffer_size    1k;
large_client_header_buffers  4 4k;
sendfile        on;
tcp_nopush      on;
tcp_nodelay     on;
#keepalive_timeout  75 20;
include    gzip.conf;
upstream localhost {
#ip_hash
#ip_hash;
server localhost:18081;
server localhost:18080;
}
server {
listen       80;
server_name  localhost;
location / {
proxy_connect_timeout   3;
proxy_send_timeout      30;
proxy_read_timeout      30;
proxy_pass http://localhost;
}
}
}

  对于上面关于ubuntu下Nginx配置和window下基本相同，区别在使用的IO网络模型，linux下建议使用epoll，另外就是运行所用的用户和组；

3、配置tomcat

    请参考window下配置，完全相同。

4、启动停止nginx

    ubuntu下启动nginx与window稍有不同，大致启动停止方法如下。

#nginx目录执行
sbin/nginx
或通过-c 指定配置文件
sbin/nginx -c usr/local/nginx8.20/conf/nginx/conf

niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ pwd
/usr/local/nginx
niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ sudo sbin/nginx -t
the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ sudo sbin/nginx -v
nginx version: nginx/0.8.20
niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ sudo sbin/nginx -V
nginx version: nginx/0.8.20
built by gcc 4.4.3 (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5)
configure arguments: --user=niumd --group=niumd --with-debug --with-http_sub_module
niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ sudo sbin/nginx
niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ ps -ef|grep nginx
root      5158     1  0 22:32 ?        00:00:00 nginx: master process sbin/nginx
niumd     5159  5158  0 22:32 ?        00:00:00 nginx: worker process
niumd     5161  1577  0 22:32 pts/0    00:00:00 grep --color=auto nginx
niumd@niumd-laptop:/usr/local/nginx$ 

     我们通过ps  -ef|grep nginx,看到如下结果:

   

注意：在启动时linux提示一句警告【warn】……，是因为我们设置的 #允许最大连接数 worker_connections  2048，超过linux默认1024的限制。

       停止：kill -信号类型 pid

       nginx/logs目录下有个nginx。pid的文件，此文件记录了每次运行的pid，也可以通过ps命令查询。

信号类型如下：

信号控制

信号类型	描述
RERM.INT	快速关闭
HUP	平滑重启，加载配置
USR1	重新加载日志
USER2	平滑升级执行程序
WINCH	从容关闭工作进程
QUIT	从容关闭

参考资料：

http://www.oschina.net/bbs/thread/9301

oschina.net 生产配置，此网站采用java语言，nginx，tomcat服务器。

http://nginx.org/

张宴：<<实战Nginx>>

 

附录：Nginx：session与nginx_upstream_jvm_route

 

1）ip_hash（不推荐使用）

 nginx中的ip_hash技术能够将某个ip的请求定向到同一台后端，这样一来这个ip下的某个客户端和某个后端就能建立起稳固的session，ip_hash是在upstream配置中定义的： 

 

upstream backend {
    server 127.0.0.1:8080 ;
    server 127.0.0.1:9090 ;
    ip_hash;
    }

upstream backend { 
    server 127.0.0.1:8080 ; 
    server 127.0.0.1:9090 ; 
    ip_hash; 
    } 

 不推荐使用的原因如下：

 

  1/ nginx不是最前端的服务器。

   ip_hash要求nginx一定是最前端的服务器，否则nginx得不到正确ip，就不能根据ip作hash。譬如使用的是squid为最前端，那么nginx取ip时只能得到squid的服务器ip地址，用这个地址来作分流是肯定错乱的。 

    2/ nginx的后端还有其它方式的负载均衡。

   假如nginx后端又有其它负载均衡，将请求又通过另外的方式分流了，那么某个客户端的请求肯定不能定位到同一台session应用服务器上。

   3/ 多个外网出口。

    很多公司上网有多个出口，多个ip地址，用户访问互联网时候自动切换ip。而且这种情况不在少数。使用 ip_hash 的话对这种情况的用户无效，无法将某个用户绑定在固定的tomcat上 。

 

2)nginx_upstream_jvm_route(nginx扩展，推荐使用)

nginx_upstream_jvm_route是一个nginx的扩展模块，用来实现基于 Cookie 的 Session Sticky 的功能。

简单来说，它是基于cookie中的JSESSIONID来决定将请求发送给后端的哪个server，nginx_upstream_jvm_route会在用户第一次请求后端server时，将响应的server标识绑定到cookie中的JSESSIONID中，从而当用户发起下一次请求时，nginx会根据JSESSIONID来决定由哪个后端server来处理。

 

1/ nginx_upstream_jvm_route安装

下载地址(svn)：http://nginx-upstream-jvm-route.googlecode.com/svn/trunk/

假设nginx_upstream_jvm_route下载后的路径为/usr/local/nginx_upstream_jvm_route，

(1)进入nginx源码路径

patch -p0 < /usr/local/nginx_upstream_jvm_route/jvm_route.patch

(2)./configure  --with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module --prefix=/usr/local/nginx --with-pcre=/usr/local/pcre-8.33 --add-module=/usr/local/nginx_upstream_jvm_route

(3)make & make install

关于nginx的下载与安装参考：http://hanqunfeng.iteye.com/blog/697696

 

2/ nginx配置

upstream  tomcats_jvm_route
        {
             # ip_hash;
              server   192.168.33.10:8090 srun_id=tomcat01;
              server   192.168.33.11:8090 srun_id=tomcat02;
              jvm_route $cookie_JSESSIONID|sessionid reverse;
        }

upstream  tomcats_jvm_route
        {
             # ip_hash; 
              server   192.168.33.10:8090 srun_id=tomcat01; 
              server   192.168.33.11:8090 srun_id=tomcat02;
              jvm_route $cookie_JSESSIONID|sessionid reverse;
        }

 3/ tomcat配置

修改192.168.33.10:8090tomcat的server.xml，

将
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost" >
修改为：
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost" jvmRoute="tomcat01">

将

修改为：

 同理，在192.168.33.11:8090server.xml中增加jvmRoute="tomcat02"。

4/ 测试

启动tomcat和nginx，访问nginx代理，使用Google浏览器，F12，查看cookie中的JSESSIONID，

形如：ABCD123456OIUH897SDFSDF.tomcat01 ，刷新也不会变化