Nginx+Tomcat负载均衡和动静分离理论实操详解来袭！

前言

想必大家对于Nginx和Tomcat都非常熟悉了，Nginx的应用非常广泛，不仅是对web静态资源非常友好，而且也是非常实用的反向代理和负载均衡软件。结合后端Tomcat的服务，从而搭建Nginx+Tomcat集群。

Tomcat简介

最初是由Sun的软件构架师詹姆斯-邓肯·戴维森开发 安装Tomcat后，安装路径下面的目录和文件，是使用 或者配置Tomcat的重要文件

Nginx应用

Nginx是一款非常优秀的HTTP服务器软件
支持高达50 000个并发连接数的响应
拥有强大的静态资源处理能力
运行稳定
内存、CPU等系统资源消耗非常低

目前很多大型网站都应用Nginx服务器作为后端网站程
序的反向代理及负载均衡器，提升整个站点的负载并发
能力

一：关于动静分离和负载均衡介绍

1.1：Nginx+Tomcat的动静分离

所谓的动静分离就是通过nginx（或apache等）来处理用户端请求的图片、html等静态的文件，tomcat（或weblogic）处理jsp、do等动态文件，从而达到动静页面访问时通过不同的容器来处理。nginx处理静态页面效率远高于tomcat，而tomcat擅长动态页面处理，这样一来就能更好的提高并发，处理性能。

1.2：Nginx+Tomcat的负载均衡

在云服务器集群中，Nginx起到一个代理服务器的角色（即反向代理），为了避免单独一个服务器压力过大，将来自用户的请求转发给不同的服务器，tomcat负责处理nginx转发的用户请求

1.3：Nginx配置反向代理的主要参数

• upstream 服务池名 { }

• 配置后端服务池，以提供响应数据

• proxy_pass http:// 服务池名

• 配置将访问请求转发给后端服务器池的服务器处理

二：Nginx+Tomcat动静分离

环境介绍

名称	角色	地址
centos7-1	nginx	20.0.0.41
centos7-2	Tomcat01	20.0.0.42
centos7-3	Tomcat02	20.0.0.43
win10	客户端	不重要（同一网段即可）

目的：

当访问服务器时，静态页面由nginx服务器处理，动态页面由tomcat处理

2.1：配置nginx

#关闭防火墙
[root@naginx ~]# systemctl stop firewalld.service 
[root@naginx ~]# setenforce 0


#安装依赖环境包
yum -y install \
gcc \
gcc-c++ \
pcre-devel \
zlib-devel

#解压
[root@localhost ~]# tar zxvf nginx-1.12.2.tar.gz 

#编译及安装
cd nginx-1.12.2/

./configure \
--prefix=/usr/local/nginx \
--user=nginx \
--group=nginx \
--with-http_stub_status_module

make 
make install

#创建管理用户
useradd -M -s /sbin/nologin nginx

#路径优化便于优化
ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/
#开启服务
[root@nginx nginx-1.12.2]# nginx

#语法检查
nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful

• 使用service控制管理

[root@nginx nginx-1.12.2]# cd /etc/init.d/
[root@nginx init.d]# vim nginx
//编写以下内容

#!/bin/bash

# chkconfig: - 99 20

# description: Nginx Service Control Script

PROG="/usr/local/nginx/sbin/nginx"
PIDF="/usr/local/nginx/logs/nginx.pid"
case "$1" in
  start)
   $PROG
   ;;
  stop)
   kill -s QUIT $(cat $PIDF)
   ;;
  restart)
   $0 stop
   $0 start
   ;;
  reload)
   kill -s HUP $(cat $PIDF)
   ;;
  *)
                echo "Usage: $0 {start|stop|restart|reload}"
                exit 1
esac
exit 0

#增加执行权限
[root@localhost init.d]# chmod +x nginx
[root@localhost init.d]# chkconfig --add nginx 
[root@localhost init.d]# chkconfig --level 35 nginx on
[root@localhost init.d]# netstat -anpt | grep nginx
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      22379/nginx: master 

2.2：节点服务器部署Tomcat

[root@tomcat01 ~]# iptables -F
[root@tomcat01 ~]# setenforce 0

#解压
[root@tomcat01 ~]# tar zxvf jdk-8u91-linux-x64.tar.gz -C /usr/local/

#修改全局配置文件 设置环境变量
vim /etc/profile
#末行添加
//
export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_91
export JRE_HOME=${
     JAVA_HOME}/jre
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
export CLASSPATH=.:${
     JAVA_HOME}/lib:${
     JRE_HOME}/lib


使环境变量生效
[root@tomcat01 ~]# source /etc/profile

#安装Tomcat软件本体
[root@tomcat01 ~]# tar zxvf apache-tomcat-8.5.16.tar.gz -C /usr/local/

#重命名为tomcat
[root@tomcat01 ~]# cd /usr/local/
[root@tomcat01 local]# mv apache-tomcat-8.5.16/ tomcat

启动tomcat
/usr/local/tomcat/bin

shutdown.s：控制服务关闭
startup.sh：控制服务开启

#设置服务开启关闭的超链接 便于管理
[root@tomcat01 local]# ln -s /usr/local/tomcat/bin/startup.sh /usr/local/bin/
[root@tomcat01 local]# ln -s /usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh /usr/local/bin/

#启动程序
[root@tomcat01 local]# startup.sh 
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
Using JRE_HOME:        /usr/local/jdk1.8.0_91/jre
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.

#查看端口
[root@tomcat01 local]# netstat -ntap | grep 8080
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      19537/java          

2.3：配置动静分离

基于动态分离

我们知道对于Nginx而言，其对静态资源的支持是非常友好的，而Tomcat对于Java的动态web页面的支持非常好。所以需要实现动态分离就是将静态请求给予nginx服务器运行，Tomcat负责处理类似jsp文件的动态请求。

本次案例使用nginx服务器和一台Tomcat服务器做动态分离。最终将结合静态图片让nginx负责处理，而使用Tomcat处理动态页面。

[root@nginx ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


#access_log  logs/host.access.log  main;
//添加
        location ~.*.jsp$ {
                      #匹配的jsp页面跳转代理服务器
            proxy_pass http://20.0.0.42:8080;
            proxy_set_header Host $host;
        }
        
#检查语法
[root@nginx init.d]# nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful        

• 创建静态页面

[root@nginx init.d]# vim /usr/local/nginx/html/index.html
//编辑网页信息

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meat http-equiv="content-type" content="text/html;charset=utf-8">
<title>静态小页面</title>
<style>
body {
     
 width:35em;
 margin:0 auto;
 font-family:Tahoma,Verdana,Arial,sans-serif;
}
</style>
</head>
<body>
 <h1>静态小页面</h1>
 <p>这是个静态页面</p>
 </body>
 </html>
 
 
 ----------------------------------------------------------------------------------------
 #开启服务
[root@nginx init.d]# service nginx stop
[root@nginx init.d]# service nginx start

• toamca节点服务器配置动态页面

[root@tomcat01 ~]# cd /usr/local/tomcat/webapps/
[root@tomcat01 webapps]# mkdir test
[root@tomcat01 webapps]# cd test/
[root@tomcat01 test]# vim index.jsp 

//编写动态页面

<!DOCTYPE html>
<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>
<%@ page import="java.util.Date" %>
<%@ page import="java.text.SimpleDateFormat" %>
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/ htm14/loose.dtd">
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content"text/thml; charaset=YTF-8">
<title>动态小页面</title>
</head>
<body>
<div>动态小页面</div>
</body>
</html>

#启动服务
[root@tomcat01 test]# startup.sh 
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
Using JRE_HOME:        /usr/local/jdk1.8.0_91/jre
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.

客户机访问测试

2.4：Nginx处理静态图片，Tomcat处理动态页面

2.41：Tomcat服务操作

• 在Tomcat上的动态页面插入一张图片

[root@tomcat01 test]# vim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp 

<div>动态小页面</div>
//下面
<img src="shuai.jpg"/>      //插入一张图片

引用一张图片，图片按理来说会放到index.jsp的同级别目录test下，但是其实可以是放在nginx下

2.5：编辑Nginx配置文件

#access_log  logs/host.access.log  main;
//下面插入内容
        location ~.*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|scc)$ {
           //扩展名结尾
            root html;           //在自己站点找到相应资源
            expires 30d;        //客户浏览器缓存30天
        }Nginx创建站点目录并并上传图片

2.6：Nginx创建站点目录

[root@nginx ~]# cd /usr/local/nginx/html/
[root@nginx html]# mkdir test
[root@nginx html]# cd test/
[root@nginx test]# rz -E
rz waiting to receive.
[root@nginx test]# ls
shuai.jpg

#重启nginx服务
[root@nginx test]# service nginx stop
[root@nginx test]# service nginx start

注意：目录名称需要和java项目名称相同

2.7：客户机访问

http：//20.0.0.41/test/index.jsp

文字部分为tomcat提供资源 图片部分是为静态资源由nginx服务器提供

三：如何配置nginx和tomcat负载均衡

3.1：什么是反向代理

​ 通常的代理服务器，只用于代理内部网络对Internet的连接请求，客户机必须指定代理服务器,并将本来要直接发送到Web服务器上的http请求发送到代理服务器中由代理服务器向Internet上的web服务器发起请求，最终达到客户机上网的目的。这就是所谓的正向代理，一般就直接叫代理。

​ 反向代理（Reverse Proxy）则是指以代理服务器来接受internet上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个反向代理服务器。

Nginx 只做请求的转发，后台有多个http服务器提供服务，nginx的作用就是把请求转发给后面的服务器，决定吧请求转发给谁处理。

:3配

3.2：配置Nginx反向代理

应用场景

两个tomcat服务通过Nginx反向代理

服务器	IP地址
nginx服务器	20.0.0.41
tomcat01服务器	20.0.0.42
tomcat02服务器	20.0.0.43

如下图所示

我们接着上面的配置就行

tomcat02的部署跟tomcat01的部署步骤一样

3.3：配置tomcat站点

[root@tomcat02 tomcat]# pwd
/usr/local/tomcat
//创建目录  -p：递归  -v详细信息
[root@tomcat02 tomcat]# mkdir -pv /web/webapp1
mkdir: 已创建目录 "/web"
mkdir: 已创建目录 "/web/webapp1"
//配置站点
[root@tomcat02 tomcat]# vim /web/webapp1/index.jsp
//插入以下内容
<%@ page language="java" import="jave.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
 <head>
   <title>JSP test1 page</title>
 </head>
<body>
   <% out.println("Test 1 Web");%>:
</body>
</html>

3.4：修改tomcat02的配置文件便于识别创建的站点目录

[root@tomcat02 tomcat]# vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml 

//150行插入 
<Context docBase="/web/webapp1" path="" reloadable="false">
151       </Context>


docBase：web应用的文档基准目录
reloadable：设置监视“类”是否变化
path=“”设置默认“类”

• 重启服务

[root@tomcat02 tomcat]# shutdown.sh        
[root@tomcat02 tomcat]# startup.sh 

• tomcat01同样的配置

<Context docBase="/web/webapp1" path=""     //主页名称换个即可:

3.5：nginx负载均衡配置

[root@nginx ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

#gzip  on;
 //下面添加
    upstream tomcat_server {
              //服务器池子名称
        server 20.0.0.42:8080 weight=1；   //指向Tomcat地址，采用轮询，权重相同
        server 20.0.0.43:8080 weight=1；
    }

#找到location段
 location / {
     
            root   html;
            index  index.html index.htm;
            //添加词句   代理指向Tomcat地址池（上面指定的）
        proxy_pass http://tomcat_server;
        }
        
        
访问nginx的服务器地址，可以轮询访问后端的两台真实的Tomcat服务器        
        
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------        
 
#检查语法是否正确
[root@nginx test]# nginx -t

#重启nginx服务
[root@nginx test]# service nginx stop 
[root@nginx test]# service nginx start

测试

访问nginx服务器地址会出现tomcat01和tomcat02的信息【刷新】

反向代理实验完成

简单总结

其实结合此次实践，可以理解如何将动静分离和负载均衡结合起来，从而搭建nginx+tomcat集群服务了。如果说最后实现动态文字所代表的动态资源，加上这个可爱的兰博基尼代表的静态资源（理解动静分离），结合前面的负载均衡完善tomcat2服务器配置就可以根据算法实现负载均衡了。

总之，我们需要对配置文件非常熟悉，了解其功能模块，最后需要明白是如何基于各种模块或指令上下文进行访问跳转的，匹配的关系需要理清楚（逻辑关系）。