Nginx+Tomcat搭建集群环境

集群概述与架构介绍

Tomcat集群能带来什么：

提高服务的性能，例如计算处理能力、并发能力等，以及实现服务的高可用性
提供项目架构的横向扩展能力，增加集群中的机器就能提高集群的性能

Tomcat集群实现方式：

Tomcat集群的实现方式有多种，最简单的就是通过Nginx负载进行请求转发来实现

Tomcat单机架构图：

image.png

可能看了上面的Tomcat单机的架构图后，会 ”想当然“ 的觉得Tomcat集群架构是这样子的：

image.png

这种 ”想当然“ 的Tomcat集群会带来什么问题：

Session登录信息存储及读取的问题
服务器定时任务并发的问题
......

所以架构的演进并不是 ”想当然“ 的那么简单，当我们的架构随着业务的需求进行演进时，就可能会发生代码上的改动，以及其他各方面配置及机器的改动，并不是单纯的增加Tomcat机器就行了。因为架构的演进都不是一蹴而就的，编程是一个遇见问题解决问题的过程，所以我们不可能一下子就设计出一个完美的架构，而且也不存在完美的架构，只有合适的架构。

常见的Tomcat集群解决方案：

采用 nginx 中的 ip hash policy 来保持某个ip始终连接在某一个机器上
- 优点：可以不改变现有的技术架构，直接实现横向扩展，省事。但是缺陷也很明显，在实际的生产环境中，极少使用这种方式
- 缺点：1.单止服务器请求（负载）不均衡，这是完全依赖 ip hash 的结果。2.客户机ip动态变化频繁的情况下，无法进行服务，因为可能每次的ip hash都不一样，就无法始终保持只连接在同一台机器上。
采用redis或memchche等nosql数据库，实现一个缓存session的服务器，当请求过来的时候，所有的Tomcat Server都统一往这个服务器里读取session信息。这是企业中比较常用的一种解决方案，所以大致的Tomcat集群的架构图如下：

image.png

单机部署多个Tomcat实例（Linux）

由于考虑到在学习时，可能没有足够的机器资源去用多台机器部署多个Tomcat实例，所以本节将简单介绍一下如何在Linux系统环境下，单机部署多个Tomcat实例。多机就不介绍了，因为多机就是一台机器安装一个Tomcat就行了，不需要做额外的更改。

1.到Tomcat官网中，复制Tomcat的下载链接进行下载并解压到相应的目录下：

[root@study-01 /usr/local/src]# wget http://mirrors.hust.edu.cn/apache/tomcat/tomcat-9/v9.0.7/bin/apache-tomcat-9.0.7.tar.gz
[root@study-01 /usr/local/src]# tar -zxvf apache-tomcat-9.0.7.tar.gz -C /usr/local/

2.安装好Tomcat后，将Tomcat目录拷贝多份出来。并更改一下目录名称：

[root@study-01 /usr/local]# cp -r apache-tomcat-9.0.7 ./tomcat9-02
[root@study-01 /usr/local]# mv apache-tomcat-9.0.7 ./tomcat9-01

3.配置环境变量：

[root@study-01 ~]# vim /etc/profile  # 在文件末尾增加如下内容
export CATALINA_BASE=/usr/local/tomcat9-01
export CATALINA_HOME=/usr/local/tomcat9-01
export TOMCAT_HOME=/usr/local/tomcat9-01

export CATALINA_2_BASE=/usr/local/tomcat9-02
export CATALINA_2_HOME=/usr/local/tomcat9-02
export TOMCAT_2_HOME=/usr/local/tomcat9-02
[root@study-01 ~]# source /etc/profile  # 使配置文件生效

4.第一个Tomcat不需要动，只需要修改第二个Tomcat的相关配置，首先编辑第二个Tomcat安装目录中bin目录下的catalina.sh文件：

[root@study-01 ~]# cd /usr/local/tomcat9-02/bin/
[root@study-01 /usr/local/tomcat9-02/bin]# vim catalina.sh  # 找到如下那行注释，在该注释下，增加两行配置
# OS specific support.  $var _must_ be set to either true or false.
export CATALINA_BASE=$CATALINA_2_BASE
export CATALINA_HOME=$CATALINA_2_HOME
[root@study-01 /usr/local/tomcat9-02/bin]#

5.然后编辑第二个Tomcat安装目录中conf目录下的server.xml文件，在该文件中需要修改三个端口：

[root@study-01 /usr/local/tomcat9-02/bin]# cd ../conf/
[root@study-01 /usr/local/tomcat9-02/conf]# vim server.xml
# 第一个端口，Server port节点端口


# 第二个端口，Connector port节点端口，也即是Tomcat访问端口


# 第三个端口，Connector port节点端口
        
[root@study-01 /usr/local/tomcat9-02/conf]#

6.修改完成后，分别进入两个Tomcat的bin目录，执行脚本启动Tomcat：

# 启动Tomcat02
[root@study-01 /usr/local/tomcat9-02/conf]# cd ../bin/
[root@study-01 /usr/local/tomcat9-02/bin]# ./startup.sh 
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat9-02
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat9-02
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat9-02/temp
Using JRE_HOME:        /usr/local/jdk1.8
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat9-02/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9-02/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.
# 启动Tomcat01
[root@study-01 /usr/local/tomcat9-02/bin]# cd ../../tomcat9-01/bin/
[root@study-01 /usr/local/tomcat9-01/bin]# ./startup.sh 
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat9-01
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat9-01
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat9-01/temp
Using JRE_HOME:        /usr/local/jdk1.8
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat9-01/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9-01/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.
[root@study-01 /usr/local/tomcat9-01/bin]#

启动完成后，检查监听的端口号及进程：

[root@study-01 ~]# netstat -lntp |grep java
tcp6       0      0 :::8009                 :::*                    LISTEN      2846/java           
tcp6       0      0 127.0.0.1:9005          :::*                    LISTEN      2784/java           
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      2846/java           
tcp6       0      0 :::9009                 :::*                    LISTEN      2784/java           
tcp6       0      0 :::9080                 :::*                    LISTEN      2784/java           
tcp6       0      0 127.0.0.1:8005          :::*                    LISTEN      2846/java           
[root@study-01 ~]# ps aux |grep java
root       2784  5.6  1.5 7105356 123956 pts/0  Sl   06:24   0:06 /usr/local/jdk1.8/bin/java -Djava.util.logging.config.file=/usr/local/tomcat9-02/conf/logging.properties -Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager -Djdk.tls.ephemeralDHKeySize=2048 -Djava.protocol.handler.pkgs=org.apache.catalina.webresources -Dorg.apache.catalina.security.SecurityListener.UMASK=0027 -Dignore.endorsed.dirs= -classpath /usr/local/tomcat9-02/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9-02/bin/tomcat-juli.jar -Dcatalina.base=/usr/local/tomcat9-02 -Dcatalina.home=/usr/local/tomcat9-02 -Djava.io.tmpdir=/usr/local/tomcat9-02/temp org.apache.catalina.startup.Bootstrap start
root       2846  6.5  1.4 7105356 119712 pts/0  Sl   06:24   0:05 /usr/local/jdk1.8/bin/java -Djava.util.logging.config.file=/usr/local/tomcat9-01/conf/logging.properties -Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager -Djdk.tls.ephemeralDHKeySize=2048 -Djava.protocol.handler.pkgs=org.apache.catalina.webresources -Dorg.apache.catalina.security.SecurityListener.UMASK=0027 -Dignore.endorsed.dirs= -classpath /usr/local/tomcat9-01/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat9-01/bin/tomcat-juli.jar -Dcatalina.base=/usr/local/tomcat9-01 -Dcatalina.home=/usr/local/tomcat9-01 -Djava.io.tmpdir=/usr/local/tomcat9-01/temp org.apache.catalina.startup.Bootstrap start
root       2904  0.0  0.0 112680   976 pts/0    S+   06:25   0:00 grep --color=auto java
[root@study-01 ~]#

最后在浏览器上访问两个不同的端口，看看是否能访问到Tomcat默认的首页。如下：

image.png

至此，我们的单机部署多个Tomcat实例就完成了，如果想继续部署，依照此法继续即可。

注：不同的Tomcat实例使用的端口号在系统中必须不能重复，必须是系统没有使用的端口才行，不然会产生端口冲突。

Nginx负载均衡配置，常用策略，场景及特点简介

Nginx负载均衡配置及策略：

轮询（默认）
- 优点：实现简单
- 缺点：不考虑每台服务器的处理能力
- 配置示例如下：

upstream www.xxx.com {
    # 需要负载的server列表
    server www.xxx.com:8080;
    server www.xxx.com:9080;
}

权重，使用的较多的策略
- 优点：考虑了每台服务器处理能力的不同，哪台机器性能高就给哪台机器的权重高一些
- 配置示例如下：

upstream www.xxx.com {
    # 需要负载的server列表，weight表示权重，weight默认为1，如果多个配置权重的节点，比较相对值
    server www.xxx.com:8080 weight=15;
    server www.xxx.com:9080 weight=10;
}

ip hash
- 优点：能实现同一个用户始终访问同一个服务器
- 缺点：根据 ip hash 不一定平均
- 配置示例如下：

upstream www.xxx.com {
    ip_hash;
    # 需要负载的server列表
    server www.xxx.com:8080;
    server www.xxx.com:9080;
}

url hash （第三方插件）
- 优点：能实现同一个服务访问同一个服务器，也就是根据url进行负载
- 缺点：和ip hash一样，根据 url hash 分配请求不一定平均，请求频繁的url会请求到同一台服务器上
- 配置示例如下（需要事先安装插件）

upstream www.xxx.com {
    # 需要负载的server列表
    server www.xxx.com:8080;
    server www.xxx.com:9080;
    hash $request_uri;
}

fair （第三方插件）
- 特点：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
- 配置示例如下（需要事先安装插件）

upstream www.xxx.com {
    # 需要负载的server列表
    server www.xxx.com:8080;
    server www.xxx.com:9080;
    fair;
}

一些负载均衡参数简介：

upstream www.xxx.com {
    ip_hash;
    # 需要负载的server列表
    server www.xxx.com:8080 down;  # down表示当前的server暂时不参与负载
    server www.xxx.com:9080 weight=2;  # weight默认值为1，weight的值越大，负载的权重就越大  
    server www.xxx.com:7080 backup;  # 其他所有的非backup机器，在down掉或者很忙的时候，才请求backup机器，也就是一个备用机器
    server www.xxx.com:6080;
}