Tomcat介绍及性能优化

一、Tomcat简单介绍：

Sun公司创建了第一个Servlet容器,即Java Web Server,但JWS只是为了演示Servlet的相应功能,所以其性能很不稳定。与此同时,apache基金会组织(ASF)创建了JServ项目,一个能够与apache整合起来的servlet容器。1999年,Sun公司把JWS捐给了ASF,于是两个项目合二为一,即今天Tomcat的前身。第一个tomcat版本是Tomcat 3.x系列,而发布于2001年Tomcat4.0则是在此前基础上进行了重新设计和实现,其代码项目被命名为Catalina。

Tomcat服务器是一个免费的开放源代码的Web应用服务器，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。

版本介绍：现在版本更新到 Apache Tomcat 8.x，但是Apache Tomcat 7.x是目前开发的焦点。Apache Tomcat 7.x它在汲取了Tomcat 6.0.x优点的基础上，实现了对于Servlet 3.0、JSP 2.2和EL 2.2等特性的支持。

除此以外的改进列表如下：

・ Web应用内存溢出侦测和预防

・ 增强了管理程序和服务器管理程序的安全性

・ 一般 CSRF保护

・ 支持web应用中的外部内容的直接引用

・ 重构 (connectors, lifecycle)及很多核心代码的全面梳理

二、tomcat运行模式介绍：

Tomcat Connector(Tomcat连接器)有bio、nio、apr三种运行模式，那么这三种运行模式有什么区别呢，我们又如何修改Tomcat Connector的运行模式来提高Tomcat的运行性能呢？

bio模式：

bio(blocking I/O)，顾名思义，即阻塞式I/O操作，表示Tomcat使用的是传统的Java I/O操作(即java.io包及其子包)。Tomcat在默认情况下，就是以bio模式运行的。遗憾的是，就一般而言，bio模式是三种运行模式中性能最低的一种。我们可以通过Tomcat Manager来查看服务器的当前状态。

[root@web conf]# cd /data/node1/conf/tomcat-users.xml 
[root@web conf]# vim tomcat-users.xml #添加进去两行代码，也就是新创建一个账号和密码。
<role rolename="manager-gui"/>
 <user username="tomcat" password="tomcat" roles="manager-gui"/>
添加之后，然后保存退出此文件。想让配置文件生效，需要重启下tomcat。
[root@web conf]# /data/node1/bin/shutdown.sh 
[root@web conf]# /data/node1/bin/startup.sh

 

点击Server Status查看下状态：

nio模式：

nio(new I/O),是Java SE 1.4及后续版本提供的一种新的I/O操作方式(即java.nio包及其子包)。Java nio是一个基于缓冲区、并能提供非阻塞I/O操作的Java API,因此nio也被看成是non-blocking I/O的缩写。它拥有比传统I/O操作(bio)更好的并发运行性能。要让Tomcat以nio模式来运行也比较简单,我们只需要在Tomcat安装目录/conf/server.xml文件中将如下配置：

<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
中的protocol属性值改为org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol即可：
<Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />

此时，我们就可以在Tomcat Manager中看到当前服务器状态页面的HTTP协议的Connector运行模式已经从http-bio-8080变成了http-nio-8080。

apr模式：

apr(Apache Portable Runtime/Apache可移植运行时)，是Apache HTTP服务器的支持库。你可以简单地理解为，Tomcat将以JNI的形式调用Apache HTTP服务器的核心动态链接库来处理文件读取或网络传输操作，从而大大地提高Tomcat对静态文件的处理性能。 Tomcat apr也是在Tomcat上运行高并发应用的首选模式。如果我们的Tomcat不是在apr模式下运行，在启动Tomcat的时候，我们可以在日志信息中看到类似如下信息：

2013-8-6 16:17:49 org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener init

信息: The APR based Apache Tomcat Native library which allows optimal performance in production environments was not found on the java.library.path: xxx/xxx(这里是路径信息)

Tomcat apr运行模式的配置是三种运行模式之中相对比较麻烦的一种。据官方文档所述，Tomcat apr需要以下三个组件的支持：

APR library[APR库]

JNI wrappers for APR used by Tomcat (libtcnative)[简单地说，如果是在Windows操作系统上，就是一个名为tcnative-1.dll的动态链接库文件]

OpenSSL libraries[OpenSSL库]

此外，与配置nio运行模式一样，也需要将对应的Connector节点的protocol属性值改为org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol。 不过，上述繁琐的操作都是Tomcat 7.0.30之前的版本才需要这样配置，从Tomcat 7.0.30版本开始，Tomcat已经自带了tcnative-1.dll等文件，并且默认就是在Tomcat apr模式下运行，因此我们只需要下载最新版本的Tomcat直接使用即可。

 默认情况下是bio模式，介绍下怎么更换成apr模式：

[root@web]#yum install -y apr apr-util apr-devel
[root@web]# cd /data/node1/bin
[root@web bin]# tar -zxvf tomcat-native.tar.gz
[root@web bin]# cd tomcat-native-1.1.32-src/jni/native/
[root@web native]# ./configure --with-apr=/usr/bin/apr-1-config --with-ssl=/usr/include/openssl/
[root@web native]# make && make install

tomcat和apr库整合，需要修改shell脚本文件catalina.sh

[root@web node1]# vim /data/node1/bin/catalina.sh +99
JAVA_OPTS="-Djava.awt.headless=true -Dfile.encoding=UTF-8 -server -Xms1024m -Xmx1024m -XX:NewSize=512m -XX:MaxNewSize=512m -XX:PermSize=512m -XX:MaxPermSize=512m -XX:+DisableExplicitGC"  
cygwin=false
darwin=false
CATALINA_OPTS="-Djava.library.path=/usr/local/apr/lib"
os400=false

保存退出，重启tomcat。看tomcat启动输出日志信息：

信息: Deploying web application directory /data/node1/webapps/host-manager
七月 10, 2015 6:42:19 下午 org.apache.catalina.startup.HostConfig deployDirectory
信息: Deployment of web application directory /data/node1/webapps/host-manager has finished in 156 ms
七月 10, 2015 6:42:19 下午 org.apache.catalina.startup.HostConfig deployDirectory
信息: Deploying web application directory /data/node1/webapps/examples
七月 10, 2015 6:42:21 下午 org.apache.catalina.startup.HostConfig deployDirectory
信息: Deployment of web application directory /data/node1/webapps/examples has finished in 1,490 ms
七月 10, 2015 6:42:21 下午 org.apache.coyote.AbstractProtocol start
信息: Starting ProtocolHandler ["http-apr-8080"]
七月 10, 2015 6:42:22 下午 org.apache.catalina.startup.Catalina start
信息: Server startup in 25191 ms
出现了["http-apr-8080"]字段,说明现在tomcat已经是apr模式。

三、下面介绍一下搭建tomcat服务器，所需的jdk环境变量：

Tomcat7.x服务器搭建，请大家参看：http://taokey.blog.51cto.com/4633273/1615551

jdk环境变量详解：
JAVA_HOME=/data/jdk1.7.0_71               #JAVA_HOME环境变量,它是指向jdk的安装目录的绝对路径，当JDK路径改变的时候，仅需更改JAVA_HOME的变量值即可。
JRE_HOME=/data/jdk1.7.0_71/jre            #GRE_HOME环境变量，它是指向jre的安装目录的绝对路径。
PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin:$JRE_HOME/bin   # PATH环境变量。作用是指定命令搜索路径，在shell下面执行命令时，它会到PATH变量所指定的路径中查找看是否能找到相应的命令程序。我们需要把 jdk安装目录下的bin目录增加到现有的PATH变量中，bin目录中包含经常要用到的可执行文件如javac/java/javadoc等待，设置好 PATH变量后，就可以在任何目录下执行javac/java等工具了。 
CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JRE_HOME/lib    #CLASSPATH环境变量。作用是指定类搜索路径，要使用已经编写好的类，前提当然是能够找到它们了，JVM就是通过CLASSPTH来寻找类的。我们 需要把jdk安装目录下的lib子目录中的dt.jar和tools.jar设置到CLASSPATH中，当然，当前目录“.”也必须加入到该变量中。 
export JAVA_HOME JRE_HOME PATH CLASSPATH 
export PATH=$PATH:JAVA_HOME/bin
export JAVA_HOME

四、Tomcat安全和性能优化。

1. 安全优化，关闭服务器端口，修改默认的端口。

1).默认tomcat端口号是8080，最好修改一下，配置文件在server.xml中。

server.xml默认有下面一行：

<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">

这样允许任何人只要telnet到服务器的8005端口，输入"SHUTDOWN"，然后回车，服务器立即就被关掉了。从安全的角度上考虑，我们需要把这个shutdown指令改成一个别人不容易猜测的字符串，可以同时把端口也改了。

2).8009端口是tomcat和apache的mod_proxy_ajp,mod_jk沟通的端口,没用到就关了。在tomcat的配置文件server.xml中这段注释掉：

<!--

    <Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />

    -->

2.tomcat性能方面的优化：

1).1.优化catalina.sh配置文件。在catalina.sh配置文件中添加以下代码：

JAVA_OPTS="-Djava.awt.headless=true -Dfile.encoding=UTF-8 -server -Xms1024m -Xmx1024m -XX:NewSize=512m -XX:MaxNewSize=512m -XX:PermSize=512m -XX:MaxPermSize=512m"

server:一定要作为第一个参数，在多个CPU时性能佳

-Xms：初始Heap大小，使用的最小内存,cpu性能高时此值应设的大一些

-Xmx：java heap最大值，使用的最大内存

上面两个值是分配JVM的最小和最大内存，取决于硬件物理内存的大小，建议均设为物理内存的一半。

-XX:PermSize:设定内存的永久保存区域

-XX:MaxPermSize:设定最大内存的永久保存区域

-XX:MaxNewSize:

-Xss 15120 这使得JBoss每增加一个线程（thread)就会立即消耗15M内存，而最佳值应该是128K,默认值好像是512k.

+XX:AggressiveHeap 会使得 Xms没有意义。这个参数让jvm忽略Xmx参数,疯狂地吃完一个G物理内存,再吃尽一个G的swap。

-Xss：每个线程的Stack大小

-verbose:gc 现实垃圾收集信息

-Xloggc:gc.log 指定垃圾收集日志文件

-Xmn：young generation的heap大小，一般设置为Xmx的3、4分之一

-XX:+UseParNewGC ：缩短minor收集的时间

-XX:+UseConcMarkSweepGC ：缩短major收集的时间

关于JVM内存配置这里推荐几篇文章大家可以看下：

http://blog.chinaunix.net/uid-743704-id-2681326.html

http://www.open-open.com/lib/view/open1324736648468.html

***linux/tomcatnacunxiangjie__zhuanzaibufennarong_523821_1373809710.html

2).优化tomcat服务器中的server.xml配置文件，在配置文件中找到Connector port="8080"，然后做如下修改：

<Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" 
               enableLookups="false"
               acceptCount="50"
               minProcessors="20"
               maxProcessors="200" 
               maxThreads="400"
               minSpareThreads="25"
               maxSpareThreads="75"
               URIEncoding="utf-8" />

参数详解：

connnectionTimeout: 网络连接超时，默认值20000，单位：毫秒。设置为0表示永不超时，这样设置有隐患的。通常可设置为30000毫秒。(本系统由于与后台系统接口超时时间较长，使用设置为60000) 

redirectPort: 如果Connector支持非SSL请求，在收到一个要求使用SSL传输的请求以后，Catalina会自动将该请求重定向到这里指定的端口号。

enableLookups: 是否反查域名，默认值为true。为了提高处理能力，应设置为false 

acceptCount: 指定当所有可以使用的处理请求的线程数都被使用时，可以放到处理队列中的请求数，超过这个数的请求将不予处理。默认值10。

minProcessors：最小空闲连接线程数，用于提高系统处理性能，默认值为10

maxProcessors：最大连接线程数，即：并发处理的最大请求数，默认值为75

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。默认值200。 可以根据机器的时期性能和内存大小调整，一般可以在400-500。最大可以在800左右。  

minSpareThreads: Tomcat初始化时创建的线程数。默认值4。 

maxSpareThreads: 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50。 

URIEncoding: URI编码用于解码字节字符的格式，显示中文，使用UTF-8即可。

3).编写tomcat重启脚本，加入开机自启动。

more /etc/init.d/tomcat
#!/bin/bash
    # chkconfig: - 96 14
    # description: Tht Apache Tomcat Servlet/JSP container.
    #
    export JAVA_HOME=/data/jdk1.7.0_71
    export CATALINA_HOME=/data/tomcat
    exec /data/tomcat/bin/catalina.sh $*
chmod o+x /etc/init.d/tomcat
chkconfig --add tomcat
chkconfig node1 on
chkconfig --list node1 
node1           0:off   1:off   2:on    3:on    4:on    5:on    6:off

五，Tomcat日志分割。

1.下载并安装cronolog软件。

cd /taokey/tools/
tar -zxf cronolog-1.6.2.tar.gz
cd cronolog-1.6.2/
./configure
make && make install
which cronolog 
/usr/local/sbin/cronolog

2.修改tomcat的catalina.sh文件。

cd /data/node1/bin/
vim catalina.sh +373
touch "$CATALINA_OUT"

找到这行，注释掉，应该是在373行附近，

#touch "$CATALINA_OUT"

然后找到这两行，

org.apache.catalina.startup.Bootstrap "$@" start \
>> "$CATALINA_OUT" 2>&1 "&"

修改成：

org.apache.catalina.startup.Bootstrap "$@" start 2>&1 |
/usr/local/sbin/cronolog "$CATALINA_BASE"/logs/catalina.%Y-%m-%d.out >> /dev/null &

3.重启tomcat服务，查看生成的日志。

/etc/init.d/tomcat stop
ps -ef | grep java
/etc/init.d/tomcat start
tail -f /data/node1/logs/catalina.2015-10-26.out
Oct 26, 2015 2:19:47 PM org.apache.catalina.startup.HostConfig deployDirectory
INFO: Deploying web application directory /data/node1
Oct 26, 2015 2:19:47 PM org.apache.catalina.startup.HostConfig deployDirectory
INFO: Deployment of web application directory /data/node1 has finished in 143 ms
Oct 26, 2015 2:19:47 PM org.apache.coyote.AbstractProtocol start
INFO: Starting ProtocolHandler ["http-bio-8080"]
Oct 26, 2015 2:19:47 PM org.apache.coyote.AbstractProtocol start
INFO: Starting ProtocolHandler ["ajp-bio-8009"]
Oct 26, 2015 2:19:47 PM org.apache.catalina.startup.Catalina start
INFO: Server startup in 1700 ms

这样就把catalina.out的日志按天分割了。今天是10月26就是catalina.2015-10-26.out，10月27日就是

catalina.2015-10-27.out，这样查找日志的时候，很方便快捷。