Nginx+Tomcat负载均衡
zj233333 人气:0Nginx + Tomcat 实现负载均衡
1. 环境
Linux version: 5.4.0-96-generic OS Version: ubuntu1~20.04 Architecture: amd64 Nginx version: nginx/1.18.0 (Ubuntu) JVM Version: 11.0.15+10-Ubuntu-0ubuntu0.20.04.1 Tomcat Version: Apache Tomcat/9.0.63
2. 安装
2.1 安装 Nginx
在命令行输入：
sudo apt-get install nginx
测试命令：
sudo nginx -t
窗口显示：
nginx: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf syntax is ok nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test is successful
在浏览器输入服务器 ip：
2.2 安装 Java
安装 jdk：
sudo apt-get -y install openjdk-11-jdk
查看版本：
java --version
输出如下：
openjdk 11.0.15 2022-04-19 OpenJDK Runtime Environment (build 11.0.15+10-Ubuntu-0ubuntu0.20.04.1) OpenJDK 64-Bit Server VM (build 11.0.15+10-Ubuntu-0ubuntu0.20.04.1, mixed mode, sharing)
安装成功。
查看 Java 的安装位置：
update-alternatives --config java
输出如下：
There is only one alternative in link group java (providing /usr/bin/java): /usr/lib/jvm/java-11-openjdk-amd64/bin/java
将 $JAVA_HOME 添加到环境变量：
sudo vim $HOME/.bashrc shift+G
在行尾添加：
export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-11-openjdk-amd64 export PATH=$PATH:$JAVA_HOME
退出 vim ，激活环境变量：
source $HOME/.bashrc
验证环境变量：
echo $JAVA_HOME
输出如下，激活成功。
/usr/lib/jvm/java-11-openjdk-amd64
2.3 安装 Tomcat
官网下载的 Tomcat 9.0.63，注意需为 Core/tar.gz(pgp, sha512) 版本，或 点此下载 ，将文件上传到服务器中的路径 /usr/local 下，输入下列命令解压：
cd /usr/local && tar -zxvf apache-tomcat-9.0.63.tar.gz
配置环境变量，打开 Tomcat 启动脚本：
cd apache-tomcat-9.0.63 && vim bin/startup.sh shift+G
在语句 exec "$PRGDIR"/"$EXECUTABLE" start "$@" 的上一行插入下列语句：
JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-11-openjdk-amd64 JRE_HOME=$JAVA_HOME/jre PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin:$JRE_HOME CLASSPATH=.:$JRE_HOME/lib/rt.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar TOMCAT_HOME=/usr/local/apache-tomcat-9.0.63
保存并退出。
开放服务器的 8080 端口：
firewall-cmd --zone=public --add-port=8080/tcp --permanent
重启防火墙
systemctl restart firewalld.service
去云服务器管理控制台添加安全组：
运行：
./bin/shutdown.sh && rm -rf logs/catalina.out && ./bin/startup.sh ; tail -f logs/catalina.out
输出应该如下所示：
在浏览器访问 $ip:8080，显示：
说明你配置成功。
3. 部署
3.1 Tomcat 服务器部署
本实验需要使用 3 个端口，分别使用 8001，8082，8083，在腾讯云控制台开放端口后，在 shell 中手动开放端口并重启防火墙：
firewall-cmd --zone=public --add-port=8081/tcp --permanent firewall-cmd --zone=public --add-port=8082/tcp --permanent firewall-cmd --zone=public --add-port=8083/tcp --permanent systemctl restart firewalld.service
注意去腾讯云开启你的安全组
我们使用 Tomcat 自带的 3 个 Web 项目来实现不同的端口访问不同的应用，假设你完全按照上文的方式操作，那么此时你的 Tomcat 为 /usr/local/apache-tomcat-9.0.63，根据根路径打开服务器的配置文件：
cd /usr/local/apache-tomcat-9.0.63/conf && vim server.xml
删除掉原代码，换成以下代码：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
<Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" />
<Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" />
<Listener className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener" />
<Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" />
<Listener className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener" />
<GlobalNamingResources>
<Resource name="UserDatabase" auth="Container"
type="org.apache.catalina.UserDatabase"
description="User database that can be updated and saved"
factory="org.apache.catalina.users.MemoryUserDatabaseFactory"
pathname="conf/tomcat-users.xml" />
</GlobalNamingResources>
<Service name="Catalina">
<Connector port="8081" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
<Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
<Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
resourceName="UserDatabase"/>
</Realm>
<Host name="localhost" appBase="webapps"
unpackWARs="true" autoDeploy="true">
<Context path="" docBase="ROOT" reloadable="true" />
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"
pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />
</Host>
</Engine>
</Service>
<Service name="Catalina2">
<Connector port="8082" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
<Engine name="Catalina2" defaultHost="localhost">
<Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
<Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
resourceName="UserDatabase"/>
</Realm>
<Host name="localhost" appBase="webapps"
unpackWARs="true" autoDeploy="true">
<Context path="" docBase="examples" reloadable="true" />
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"
pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />
</Host>
</Engine>
</Service>
<Service name="Catalina3">
<Connector port="8083" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
<Engine name="Catalina3" defaultHost="localhost">
<Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
<Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
resourceName="UserDatabase"/>
</Realm>
<Host name="localhost" appBase="webapps"
unpackWARs="true" autoDeploy="true">
<Context path="" docBase="examples/websocket" reloadable="true" />
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"
pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />
</Host>
</Engine>
</Service>
</Server>
这样，通过 $ip:8081、$ip:8082、$ip:8083 分别访问就可以得到不同的服务端。
8083 端口的资源不完整，因为 Tomcat 默认只提供了 2 个有效的 app，第三个端口会返回一个 404 页面，某种程度上它也是一个应用。
3.2 Nginx 反向代理
编辑 nginx.conf 配置文件：
vim /etc/nginx/nginx.conf
将下列语句插入到模块 http 的末尾：
upstream tomcat_server {
server 101.42.117.143:8081;
server 101.42.117.143:8082;
server 101.42.117.143:8083;
}
server {
listen 80;
server_name 101.42.117.143;
location / {
proxy_pass http://tomcat_server;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
}
}
启动或重启 nginx：
nginx 或 nginx -s reload
这样，可以直接访问 80 端口，或 $ip 后将其代理到后端的 3 台服务器上。
nginx 默认采用轮询策略。
4. 负载均衡
4.1 轮询
轮询策略 nginx.conf 的配置如下：
upstream tomcat_server {
server 101.42.117.143:8081 weight=1;
server 101.42.117.143:8082 weight=1;
server 101.42.117.143:8083 weight=1;
}
server {
listen 80;
server_name 101.42.117.143;
location / {
proxy_pass http://tomcat_server;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
}
}
重启 nginx：
nginx -s reload
使用 postman 频繁访问，页面出现的频率是 ABC ABC ABC ABC。
4.2 加权轮询
加权轮询策略 nginx.conf 的配置如下：
upstream tomcat_server {
server 101.42.117.143:8081 weight=1;
server 101.42.117.143:8082 weight=3;
server 101.42.117.143:8083 weight=5;
}
server {
listen 80;
server_name 101.42.117.143;
location / {
proxy_pass http://tomcat_server;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
}
}
重启 nginx：
nginx -s reload
使用 postman 频繁访问，页面出现的频率是 CBCACBCBC CBCACBCBC。
该算法称为提案者轮换选择算法，每一轮都会将被选中的对象减去总权重值，每一轮都会将各结点的权重值加上固定的预设权重值，这是一个公平的轮换算法，可以防止权重过大的结点持续占据资源。过程如下：
| 初始权重 | 加权 | 选择 | 选中者减去权重和 |
|---|---|---|---|
| 0 0 0 | 1 3 5 | C | 1 3 -4 |
| 1 3 -4 | 2 6 1 | B | 2 -3 1 |
| 2 -3 1 | 3 0 6 | C | 3 0 -3 |
| 3 0 -3 | 4 3 2 | A | -5 3 2 |
| -5 3 2 | -4 6 7 | C | -4 6 -2 |
| -4 6 -2 | -3 9 3 | B | -3 0 3 |
| -3 0 3 | -2 3 8 | C | -2 3 -1 |
| -2 3 -1 | -1 6 4 | B | -1 -3 4 |
| -1 -3 4 | 0 0 9 | C | 0 0 0 |
| 0 0 0 | 1 3 5 | C | 1 3 -4 |
| 1 3 -4 | 2 6 1 | B | 2 -3 1 |
| 2 -3 1 | 3 0 6 | C | 3 0 -3 |
| … | … | … | … |
4.2 IP Hash
IP Hash 策略 nginx.conf 的配置如下：
upstream tomcat_server {
server 101.42.117.143:8081;
server 101.42.117.143:8082;
server 101.42.117.143:8083;
ip_hash;
}
server {
listen 80;
server_name 101.42.117.143;
location / {
proxy_pass http://tomcat_server;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
}
}
重启 nginx：
nginx -s reload
它会将主机的 $ip 哈希映射到一个随机的固定值，然后对 3 取模得到响应的端口序号；
使用主机 1 的 postman 频繁访问，页面出现的频率是 AAAAAA；
使用主机 2 的 postman 频繁访问，页面出现的频率是 BBBBBB。
总结
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