Nginx+Tomcat负载均衡、动静分离集群

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Richard_Chiang 2022-01-13 17:07:27 ©著作权

文章标签 tomcat nginx 负载均衡 文章分类 运维

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Nginx+Tomcat负载均衡、动静分离集群

Nginx应用

[ ] Nginx是一款非常优秀的HTTP服务器软件
支持高达50000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

Nginx负载均衡实现原理

[ ] Nginx实现负载均衡是通过反向代理实现

代理方式	介绍
正向代理	代理的是客户端
反向代理	代理的是服务端

[ ] 反向代理原理

负载均衡图1.png

[ ] Nginx配置反向代理的主要参数
- upstream服务池名{}
  - 配置后端服务器池，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

Nginx动静分离实现原理

动静分离原理

服务端接收来自客户端的请求中，既有静态资源也有动态资源，静态资源由Nginx提供服务，动态资源Nginx转发至后端

shujuk服务.png

Nginx静态处理优势

Nginx处理静态页面的效率远高于 Tomcat 的处理能力
若Tomcat的请求量(PV)为1000次，则Nginx的请求量为6000次
Tomcat每秒的吞吐量(每秒的带宽流量)为0.6M，Nginx的每秒吞吐量为3.6M
Nginx处理静态资源的能力是Tomcat处理的6倍

Nginx + Tomcat 动静分离、负载均衡配置步骤

[ ] 以Nginx作为负载均衡器，Tomcat作为应用服务器
[ ] 环境配置

主机	操作系统	IP地址	主要软件
Nginx服务器	CentOS 7.3 x86_64	192.168.80.30	nginx-1.12.0.tar.gz
Tomcat服务器1	CentOS 7.3 x86_64	192.168.80.50	apache-tomcat-7.0.54.tar.gz
Tomcat服务器2	CentOS 7.3 x86_64	192.168.80.40	apache-tomcat-7.0.54.tar.gz

1.部署Nginx负载均衡器

具体安装操作：Nginx安装

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

nginx使用.png

2.部署2台Tomcat 应用服务器

具体安装操作：Tomcat部署及优化

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

第一台tomcat.png

第二台Tomcat应用服务器使用之前配置的Tomcat多实例部署

具体操作：Tomcat多实例部署

3.动静分离配置

（1）Tomcat1 server 配置

mkdir /usr/local/tomcat/webapps/test
vim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test1 page</title>   #指定为test1页面
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 1,http://www.test1.com");%>
</body>
</html>
------------------------------
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>

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

写入内容tomcat1.png

tomcat1添加内容.png

tomcat1重启.png

（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>

/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh 
------------------------------
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>

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

建立动态网页.png

tomcat2修改配置文件.png

修改配置文件222.png

重启服务tomcat2.png

（3）Nginx server 配置

#准备静态页面和静态图片
echo '<html><body>这是静态页面</body></html>' > /usr/local/nginx/html/index.html
mkdir /usr/local/nginx/html/img
cp /root/caocao.jpg /usr/local/nginx/html/img

nginx放入图片.png

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 192.168.80.50:8080 weight=1;
		server 192.168.80.40:8080 weight=1;
		server 192.168.80.40:8081 weight=1;
	}
    
	server {
		listen 80;
		server_name www.jzm.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;
            #设置后端的Web服务器可以获取远程客户端的真实IP
#设定后端的Web服务器接收到的请求访问的主机名（域名或IP、端口），默认HOST的值为proxy_pass指令设置的主机名。如果反向代理服务器不重写该请求头的话，那么后端真实服务器在处理时会认为所有的请求都来在反向代理服务器，如果后端有防袭击策略的话，那么机器就被封掉了。
			proxy_set_header HOST $host;
            #把$remote_addr赋值给X-Real-IP，来获取源IP
			proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            #在nginx 作为代理服务器时，设置的IP列表，会把经过的机器ip，代理机器ip都记录下来
			proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
		}		
		#配置Nginx处理静态图片请求
		location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png)$ {
			root /usr/local/nginx/html/img;
			expires 10d;
		}	
		location / {
			root html;
			index index.html index.htm;
		}

systemctl restart nginx.service #重启服务

配置nginx配置文件.png

4.测试效果

测试静态页面效果
浏览器访问 http://192.168.80.30/
浏览器访问 http://192.168.80.30/caocao.jpg

测试静态网页.png

测试静态网页图片.png

测试负载均衡效果，不断刷新浏览器测试
浏览器访问 http://192.168.80.30/test/index.jsp

访问动态页面刷新.png

访问动态2.png

访问动态3.png

Nginx 负载均衡模式

rr 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。

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。

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