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Nginx+Tomcat負載均衡集群詳解

 更新時間：2025年06月04日 10:27:09   作者：YUNYINGXIA  
這篇文章主要介紹了Nginx+Tomcat負載均衡集群,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助,如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教

一、Tomcat 基礎與單節(jié)點部署

（一）Tomcat 概述

名稱由來：由 Sun 公司詹姆斯?鄧肯?戴維森開發(fā)，后貢獻給 Apache 軟件基金會。因希望項目以能自我照顧的動物命名，最終定名為 “Tomcat”（公貓），其 Logo 也設計為公貓形象。早期項目名為 “Catalina”，故安裝后可見許多相關目錄和文件。

應用場景：免費開源的輕量級 Web 應用服務器，適用于中小型系統(tǒng)及并發(fā)用戶不多的場合，是開發(fā)調(diào)試 JSP 程序的首選。雖具備處理 HTML 頁面功能，但處理靜態(tài) HTML 能力不及 Apache 或 Nginx，通常作為 Servlet 和 JSP 容器運行于后端，與前端 Web 服務器（如 Apache、Nginx）及數(shù)據(jù)庫配合工作。

（二）單節(jié)點部署案例

1. 案例環(huán)境

  • 主機：服務器 Tomcat
  • IP 地址：192.168.10.101
  • 操作系統(tǒng)：OpenEuler24
  • 應用：apache-tomcat-9.0.8

2. 實施準備

# 關閉防火墻
systemctl stop firewalld
setenforce 0

3. 安裝 JDK

JDK（Java Development Kit）是 Java 語言的軟件開發(fā)工具包，包含 JVM（Java 虛擬機），用于解釋 Java 字節(jié)碼，實現(xiàn)跨平臺性。

JDK 版本需與 Tomcat 兼容，下載對應版本的 JDK 安裝包并安裝。

4. 查看 JDK 安裝情況

java -version

若輸出 Java 版本信息（如 “java version "1.8.0_171"”），則說明 JDK 已安裝。

5. 安裝配置 Tomcat

# 解壓Tomcat安裝包
tar xf apache-tomcat-9.0.8.tar.gz
# 移動并重命名文件夾
mv apache-tomcat-9.0.8 /usr/local/tomcat9

6. 啟動 Tomcat

/usr/local/tomcat9/bin/startup.sh

啟動后，默認監(jiān)聽 8080 端口，可通過以下命令查看端口監(jiān)聽情況：

netstat -anpt | grep 8080

7. 訪問測試

在瀏覽器中輸入 “http://192.168.10.101:8080/”，若出現(xiàn) Tomcat 歡迎界面，則表示啟動成功。

8. 關閉 Tomcat

/usr/local/tomcat9/bin/shutdown.sh

（三）Tomcat 目錄與配置文件說明

主要目錄：

  • bin/：存放啟動和關閉 Tomcat 的腳本文件（如 startup.sh、shutdown.sh）。
  • conf/：存放全局配置文件，重要文件包括 server.xml（主配置文件）、web.xml（Servlet 等配置）、tomcat-users.xml（管理用戶配置）。
  • lib/：存放 Tomcat 運行所需的庫文件（JAR 包）。
  • logs/：存放日志文件。
  • webapps/：主要 Web 發(fā)布目錄，用于部署應用程序。
  • work/：存放 JSP 編譯后生成的 class 文件。

主配置文件 server.xml：

結(jié)構(gòu)組成：由<Server>、<Service>、<Connector/>、<Engine>、<Host>、<Context>等元素構(gòu)成。

關鍵配置：

  • 端口配置：<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" .../> 用于配置 HTTP 訪問端口；<Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" .../> 用于配置 AJP 連接器端口，供其他 Web 服務器代理請求。
  • 虛擬主機配置：<Host name="localhost"appBase="webapps" ...> 定義虛擬主機，appBase 指定應用程序基礎目錄，可通過<Context>元素配置具體 Web 應用的路徑。

（四）建立 Java Web 站點

創(chuàng)建站點目錄

mkdir -pv /web/webapp1

創(chuàng)建測試頁面 index.jsp

vim /web/webapp1/index.jsp

內(nèi)容如下：

<%@page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test1 page</title>
</head>
<body>
<%out.println("動態(tài)頁面1,http://www.test1.com");%>
<div>靜態(tài)頁面的圖片1</div><br><img src="logo.jpg">
</body>
</html>

修改 server.xml 配置

在<Host>元素中添加<Context>配置，將站點路徑指向 /web/webapp1：

<Context docBase="/web/webapp1" path="" reloadable="true"/>

重啟 Tomcat

/usr/local/tomcat9/bin/shutdown.sh
/usr/local/tomcat9/bin/startup.sh

訪問測試

在瀏覽器中輸入 “http://192.168.10.101:8080/”，應顯示自定義的 JSP 頁面內(nèi)容。

二、Nginx+Tomcat 負載均衡與動靜分離群集搭建

（一）案例分析

需求背景：單臺 Tomcat 存在單點故障風險，且處理靜態(tài)資源效率低。Nginx 具有高性能、低資源消耗的特點，可作為反向代理和負載均衡器，與 Tomcat 結(jié)合實現(xiàn)動靜分離，提升站點性能和可靠性。

拓撲架構(gòu)：Nginx 作為前端負載均衡器，負責處理靜態(tài)資源請求和分發(fā)動態(tài)請求到后端 Tomcat 服務器（Tomcat1 和 Tomcat2）。

（二）案例環(huán)境

主機IP 地址操作系統(tǒng)應用
Tomcat1 服務器192.168.10.101OpenEuler24apache-tomcat-9.0.8
Tomcat2 服務器192.168.10.102OpenEuler24apache-tomcat-9.0.8
Nginx 服務器192.168.10.103OpenEuler24nginx-1.26.3

（三）Tomcat2 服務器配置

關閉防火墻（同 Tomcat1）

systemctl stop firewalld
setenforce 0

安裝 JDK 和 Tomcat（版本與 Tomcat1 一致）

# 安裝JDK（若未安裝）
# 解壓Tomcat安裝包
tar xf apache-tomcat-9.0.8.tar.gz
# 移動并重命名
mv apache-tomcat-9.0.8 /usr/local/tomcat9

創(chuàng)建站點目錄并配置

mkdir -pv /web/webapp1

修改 server.xml 中的<Context>配置，指向 /web/webapp1：

<Context docBase="/web/webapp1" path="" reloadable="true"/>

創(chuàng)建測試頁面 index.jsp

vim /web/webapp1/index.jsp

內(nèi)容如下：

<%@page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test2 page</title>
</head>
<body>
<%out.println("動態(tài)頁面2,http://www.test2.com");%>
<div>動態(tài)頁面的圖片2</div><br><img src="logo.jpg">
</body>
</html>

啟動 Tomcat2 并測試

/usr/local/tomcat9/bin/startup.sh

在瀏覽器中輸入 “http://192.168.10.102:8080/”，查看頁面是否正確顯示。

（四）Nginx 服務器配置

關閉防火墻

systemctl stop firewalld
setenforce 0

安裝依賴軟件包

dnf install -y gcc make pcre-devel zlib-devel openssl-devel perl-ExtUtils-MakeMaker

創(chuàng)建 Nginx 用戶

useradd -M -s /sbin/nologin nginx

解壓并安裝 Nginx

tar zxf nginx-1.26.3.tar.gz
cd nginx-1.26.3
./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_ssl_module --with-http_v2_module --with-pcre
make && make install

配置 nginx.conf

vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

在 http {} 塊中添加負載均衡服務器列表：

upstream tomcat_server {
    server 192.168.10.101:8080 weight=1;
    server 192.168.10.102:8080 weight=1;
}

在 server {} 塊中配置動靜分離規(guī)則：

location ~ \.jsp$ {
    proxy_set_header HOST $host;
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    proxy_set_header Client-IP $remote_addr;
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    proxy_pass http://tomcat_server;
}

location ~* \.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|css|js)$ {
    root /usr/local/nginx/html/img;
    expires 30d;
}

location / {
    root html;
    index index.html index.htm;
}

準備靜態(tài)圖片

mkdir /usr/local/nginx/html/img
cp /root/logo.jpg /usr/local/nginx/html/img

測試配置文件

/usr/local/nginx/sbin/nginx -t

啟動 Nginx 服務

/usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

查看服務進程和端口

ps aux | grep nginx
netstat -anpt | grep nginx

（五）測試效果

  1. 靜態(tài)頁面測試：在瀏覽器中輸入 “http://192.168.10.103/”，應顯示 Nginx 默認的靜態(tài)頁面。
  2. 負載均衡測試：在瀏覽器中輸入 “http://192.168.10.103/index.jsp”，不斷刷新頁面，應交替顯示 Tomcat1 和 Tomcat2 的測試頁面，表明負載均衡生效。

三、心得

通過 Nginx 與 Tomcat 的結(jié)合，實現(xiàn)了動靜分離和負載均衡，提升了 Web 站點的性能、可擴展性和穩(wěn)定性。Nginx 高效處理靜態(tài)資源，減輕了 Tomcat 的壓力，使其專注于動態(tài)請求處理。這種架構(gòu)是現(xiàn)代 Web 應用優(yōu)化的重要實踐，適用于中小型網(wǎng)站及高并發(fā)場景的初步搭建。在實際生產(chǎn)環(huán)境中，還可進一步結(jié)合緩存機制、安全策略等，進一步提升系統(tǒng)的可靠性和用戶體驗。

四、Tomcat 核心組件解析

（一）Server 與 Service

Server

  • 代表整個 Catalina Servlet 容器，是 Tomcat 的頂層容器，負責管理所有 Service 組件，監(jiān)聽關閉端口（默認 8005），通過SHUTDOWN命令終止服務。
  • 配置示例（s2erver.xml）：
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
  <!-- 包含多個Service -->
</Server>

Service

  • 是一個或多個 Connector 與一個 Engine 的組合，負責接收請求并將其交給 Engine 處理。
  • 每個 Serv3ice 可定義多個 Connector（如 HTTP 和 AJP 連接器），但只能有一個 Engine：
<Service name="Catalina">
  <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" />
  <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
    <!-- 虛擬主機配置 -->
  </Engine>
</Service>

（二）Connector：請求入口

功能與類型

  • 監(jiān)聽指定端口，接收客戶端請求并轉(zhuǎn)發(fā)給 Engine，同時將響應返回給客戶端。

典型 Co4nnector：

  • HTTP Connector（端口 8080）：直接處理瀏覽器的 HTTP 請求，協(xié)議為HTTP/1.1，用于動態(tài)頁面訪問。
  • AJ5P Connector（端口 8009）：接收其他 Web 服務器（如 Nginx）的代理請求，協(xié)議為AJP/1.3，用于動靜分離場景。

關鍵配置參6數(shù)

  • port：監(jiān)聽端口（如 8080）。
  • protocol：協(xié)議類型（如HTTP/1.1或AJP/1.3）。
  • connectionTimeout：連接超時時間（單位毫秒，默認 20000ms）。
  • redirectPort：HTTPS 請求重定向端口（默認 8443）。

（三）Eng1ine 與 Host：請求處理與虛擬主機

Engine

  • 作為 Service 的核心組件，管理多個虛擬主機（Host），負責將請求匹配到對應的 Host 處理。
  • 包含一個默認7虛擬主機，當請求無法匹配任何 Host 時，由默認 Host 處理：
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
  <Host name="localhost" appBase="webapps">
    <!-- 具體Host配置 -->
  </Host>
</Engine>

Host（虛擬主機）

  • 對應一個域名（如localhost），通過appBase指定 Web 應用的基礎目錄（默認webapps），可部署多個 Web 應用（Context）。
  • 匹配規(guī)則8：根據(jù)請求的域名或 IP 匹配 Host，若無法匹配則使用 Engine 的默認 Host。

示例配置：

<Host name="www.test.com" appBase="/data/webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true">
  <Context path="/app1" docBase="/data/webapps/app1" />
</Host>
  • unpackWARs：是否自動解壓 WAR 包（默認true）。
  • autoDeploy：是否自動部署更新的應用（默認true）。

（四）Context：Web 應用容器

功能

  • 代表一個 Web 應用，對應一個目錄或 WAR 包，包含 Servlet、JSP、配置文件等資源。
  • 通過doc{insert\_element\_8\_}Base指定物理路徑，path指定訪問路徑（如path="/app"表示通過http://host:port/app訪問）。

關鍵配置

  • reloadable：是否監(jiān)聽類文件變化并自動重啟（開發(fā)環(huán)境可用，生產(chǎn)環(huán)境建議關閉）。
  • sessi{insert\_element\_9\_}onTimeout：會話超時時間（分鐘，默認 30 分鐘）。
  • welcome-file-list：歡迎頁面列表（如index.jsp、index.html）。

（五）組件協(xié)作流程

請求鏈路

客戶端請求 → Connector（接收） → Engine（路由） → Host（匹配虛擬主機） → Context（處理Web應用） → 返回響應

示例場景

用戶訪問http://www.test.com/app1/index.jsp：

  • Connector（8080 端口）接收 HTTP 請求。
  • Engine 根據(jù)域名www.test.com匹配到對應的 Host。
  • Host 根據(jù)path="/app1"找到對應的 Context，調(diào)用 JSP 引擎編譯并執(zhí)行index.jsp，返回動態(tài)內(nèi)容。

五、Nginx 負載均衡策略與優(yōu)化

（一）負載均衡策略配置

輪詢（默認）

  • 按順序依次將請求分發(fā)到后端服務器，權重相同則均勻分配，適用于服務器性能一致的場景。
  • 配置示例（nginx.conf）：
upstream tomcat_server {
  server 192.168.10.101:8080;
  server 192.168.10.102:8080;
}

權重輪詢（weight）

  • 通過weight參數(shù)指定服務器處理請求的優(yōu)先級，權重越高分配概率越大，適用于服務器性能不均的場景。
  • 配置示例：
upstream tomcat_server {
  server 192.168.10.101:8080 weight=2;  # 處理2倍請求
  server 192.168.10.102:8080 weight=1;
}

IP 哈希（ip_hash）

  • 根據(jù)客戶端 IP 地址生成哈希值，將同一 IP 的請求固定分發(fā)到同一服務器，用于保持會話一致性（如未使用 Session 共享時）。
  • 配置示例：
upstream tomcat_server {
  ip_hash;
  server 192.168.10.101:8080;
  server 192.168.10.102:8080;
}

（二）健康檢查機制

被動檢查（默認）

  • Nginx 默認通過請求響應狀態(tài)判斷服務器是否存活，若返回 5xx 錯誤或超時，則認為服務器故障，自動跳過（故障恢復后重新加入）。
  • 配置參數(shù)：
upstream tomcat_server {
  server 192.168.10.101:8080 max_fails=2 fail_timeout=30s;
}
  • max_fails：允許失敗次數(shù)（默認 1 次）。
  • fail_timeout：故障超時時間（默認 10 秒，期間不再轉(zhuǎn)發(fā)請求）。

主動檢查（第三方模塊）

  • 使用ngx_http_upstream_check_module等模塊，定期向服務器發(fā)送健康檢查請求（如/health接口），主動檢測狀態(tài)。
  • 示例配置：
upstream tomcat_server {
  server 192.168.10.101:8080;
  check interval=5000 rise=2 fall=3 timeout=3000 type=http;
  check_http_send "GET /health HTTP/1.0\r\n\r\n";
  check_http_expect_1xx any;
}

（三）動靜分離優(yōu)化實踐

靜態(tài)資源緩存配置

  • 通過expires指令設置靜態(tài)資源（如圖片、CSS、JS）的瀏覽器緩存時間，減少重復請求。
  • 配置示例：
location ~* \.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|css|js)$ {
  root /usr/local/nginx/html/img;
  expires 30d;  # 緩存30天
  add_header Cache-Control "public";
}

壓縮優(yōu)化

  • 啟用 Gzip 壓縮，減少動態(tài)頁面?zhèn)鬏斄髁浚ㄐ?Tomcat 配合設置響應頭）。
  • Nginx 配置：
http {
  gzip on;
  gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/html;
  gzip_comp_level 6;  # 壓縮級別（1-9，默認6）
}

防盜鏈配置

  • 通過valid_referers阻止非法域名引用靜態(tài)資源，保護圖片、文件等資源。
  • 配置示例：
location ~* \.(gif|jpg|jpeg|png)$ {
  valid_referers none blocked www.test.com test.com;
  if ($invalid_referer) {
    return 403;
  }
}

六、生產(chǎn)環(huán)境部署注意事項

（一）安全加固

端口與防火墻

  • 僅開放必要端口（如 Nginx 的 80/443、Tomcat 的 8080/8009），關閉其他端口。
  • 使用防火墻（如 Firewalld、UFW）限制 IP 訪問，僅允許可信 IP 連接后端 Tomcat。

用戶權限

  • Nginx 和 Tomcat 均使用非 root 用戶運行（如nginx、tomcat用戶），避免權限過高導致安全風險。
  • 修改文件權限，確保配置文件和日志目錄僅可被管理員讀寫：
chown -R nginx:nginx /usr/local/nginx
chown -R tomcat:tomcat /usr/local/tomcat9

HTTPS 配置

  • 為 Nginx 添加 SSL 證書，啟用 HTTPS 加密傳輸，提升數(shù)據(jù)安全性。
  • 配置示例：
server {
  listen 443 ssl;
  server_name www.test.com;
  ssl_certificate /path/to/cert.pem;
  ssl_certificate_key /path/to/key.pem;
  ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
  ssl_ciphers ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384;
}

（二）性能調(diào)優(yōu)

Nginx worker 進程優(yōu)化

  • worker_processes：設置為服務器 CPU 核心數(shù)，充分利用多核性能。
  • worker_connections：單個進程最大連接數(shù)（需配合ulimit -n調(diào)整系統(tǒng)文件描述符限制）。
worker_processes 4;  # 假設4核CPU
events {
  worker_connections 10240;
}

Tomcat 線程池調(diào)整

  • 修改 server.xml 中的<Connector>配置，調(diào)整線程池參數(shù)：
<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1">
  <Executor name="tomcatExecutor" namePrefix="catalina-exec-"
            maxThreads="200" minSpareThreads="20" maxSpareThreads="50"
            maxQueueSize="100" />
</Connector>
  • maxThreads：最大工作線程數(shù)（默認 200，根據(jù)并發(fā)量調(diào)整）。
  • maxQueueSize：請求隊列最大長度（防止內(nèi)存溢出）。

連接超時優(yōu)化

  • 縮短 Nginx 和 Tomcat 的超時時間，釋放無效連接：
# Nginx配置
proxy_connect_timeout 5s;
proxy_read_timeout 10s;
proxy_send_timeout 10s;
# Tomcat配置（server.xml）
<Connector port="8080" connectionTimeout="20000" />

（三）監(jiān)控與日志

Nginx 日志配置

開啟訪問日志和錯誤日志，記錄詳細請求信息以便排查問題：

http {
  access_log logs/access.log main;
  error_log logs/error.log error;
  log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                   '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                   '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
}

Tomcat 日志分析

主要日志文件：

  • catalina.out：控制臺輸出日志，包含啟動信息和錯誤堆棧。
  • localhost_access_log.txt：訪問日志，記錄請求路徑、響應狀態(tài)等。

配置日志切割9，避免單文件過大：

# 使用logrotate工具
cat /etc/logrotate.d/tomcat
/usr/local/tomcat9/logs/*.log {
  daily
  rotate 7
  compress
  missingok
  notifempty
}

監(jiān)控工具集成

使用 Prometheus+Grafana 監(jiān)控 Nginx 和 Tomcat 的性能指標（如請求量、響應時間、服務器負載）。

Nginx 可通過ngx_http_stub_status_module暴露狀態(tài)數(shù)據(jù)：

location /nginx_status {
  stub_status on;
  access_log off;
  allow 127.0.0.1;
  deny all;
}

七、常見問題與解決方案

（一）動態(tài)頁面無法訪問

排查步驟

  • 檢查 Nginx 代理配置：確認location ~ \.jsp$規(guī)則是否正確，proxy_pass是否指向負載均衡組（如http://tomcat_server）。
  • 檢查 To13mcat 服務狀態(tài)：確保 Tomcat 已啟動，端口（8080）監(jiān)聽正常，通過curl http://localhost:8080測試本地訪問。

查看日志：

  • Nginx 錯誤日志（/usr/local/nginx/logs/error.log）是否有代理連接失敗信息。
  • Tomcat 控制臺日志（catalina.out）是否有 JSP 編譯錯誤或 Servlet 異常。

常見原因

  • Nginx 與 Tomcat 之間網(wǎng)絡不通（如防火墻攔截、IP / 端口錯誤）。
  • Tomcat 的server.xml中未正確配置 Context 路徑，導致請求無法映射到實際文件。

（二）靜態(tài)資11源加載失敗

排查步驟

  • 檢查 Nginx 路徑配置：確認location ~* \.(gif|jpg|png)$中的root路徑是否正確（如/usr/local/nginx/html/img），文件是否存在。
  • 檢查文件14權限：確保 Nginx 用戶（如nginx）對靜態(tài)資源目錄有讀取權限。
  • 測試直接訪問：通過http://192.168.10.103/img/logo.jpg直接訪問圖片，查看是否返回 404 或 403 錯誤。

解決方案

修正root或alias路徑，確保與實際文件路徑一致（root為絕對路徑，alias為自定義路徑）。

賦予目錄讀權限：

chmod -R o+r /usr/local/nginx/html/img

（三）負載均衡未生效

排查步驟

  • 檢查 upstream 配置：確認server IP 和端口是否正確，權重設置是否合理，是否遺漏ip_hash等策略。
  • 清除瀏覽12器緩存：刷新頁面時按Ctrl+F5強制清除緩存，避免瀏覽器緩存導致請求未分發(fā)到后端。
  • 查看請求頭：通過瀏覽器開發(fā)者工具查看X-Forwarded-For頭，確認是否包含后端 Tomcat 的 IP 地址。

常見原因

  • Nginx 配置未重新加載：修改nginx.conf后需執(zhí)行nginx -s reload使配置生效。
  • 后端服務器故障：某臺 Tomcat 未啟動或端口被占用，Nginx 自動將其從負載均衡組中剔除。

八、擴展與高可用架構(gòu)

（一）增加 Tomcat 節(jié)點

步驟說明

新增 Tomcat 服務器（如 192.168.10.104），重復 “Tomcat2 服務器配置” 步驟，確保 JDK 和 Tomcat 版本一致，站點目錄和測試頁面配置正確。

修改 Nginx 的upstream配置，添加新節(jié)點：

upstream tomcat_server {
  server 192.168.10.101:8080 weight=1;
  server 192.168.10.102:8080 weight=1;
  server 192.168.10.104:8080 weight=1;  # 新增節(jié)點
}
  • 執(zhí)行nginx -s reload重新加載配置，新節(jié)點即可參與負載均衡。

Session 共享方案

問題背景：負載均衡場景下，若客戶端請求被分發(fā)到不同 Tomcat 節(jié)點，未共享的 Session 會導致用戶狀態(tài)丟失。

解決方案：

  • Tomcat 自帶 Session 復制：在server.xml的<Engine>或<Host>中配置Cluster元素，實現(xiàn) Session 在節(jié)點間同步（適用于小規(guī)模集群，但存在性能開銷）。
<Cluster className="org.apache.catalina.ha.tcp.SimpleTcpCluster"/>
  • 分布式緩存（如 Redis）：使用tomcat-redis-session-manager等插件，將 Session 存儲到 Redis 中，所有 Tomcat 節(jié)點共享緩存數(shù)據(jù)。
# 添加Maven依賴（Tomcat 9為例）
<dependency>
  <groupId>com.orangefunction</groupId>
  <artifactId>tomcat-redis-session-manager</artifactId>
  <version>2.0.3</version>
</dependency>

配置context.xml：

<Context>
  <Manager className="com.orangefunction.tomcat.redissessions.RedisSessionHandlerValve"/>
  <SessionHandler className="com.orangefunction.tomcat.redissessions.RedisSessionHandler"
                 host="192.168.10.105" port="6379" database="0" />
</Context>

（二）Nginx 高可用（主從 / 集群）

主從模式（Keepalived）

  • 架構(gòu)說明：通過 Keepalived 實現(xiàn) Nginx 主節(jié)點（Master）和備用節(jié)點（Backup），共享虛擬 IP（VIP）。當主節(jié)點故障時，備用節(jié)點自動接管 VIP，保證服務不中斷。
  • 配置步驟：

安裝 Keepalived：

dnf install -y keepalived

主節(jié)點配置（/etc/keepalived/keepalived.conf）：

global_defs {
  router_id NGINX_MASTER
}
vrrp_instance VI_1 {
  state MASTER
  interface eth0  # 綁定網(wǎng)卡
  virtual_router_id 51  # 虛擬路由ID（主從一致）
  priority 100       # 主節(jié)點優(yōu)先級（備用節(jié)點設為90）
  advert_int 1       # 心跳間隔（秒）
  authentication {
    auth_type PASS
    auth_pass 123456
  }
  virtual_ipaddress {
    192.168.10.200  # 虛擬IP
  }
}

備用節(jié)點配置：除state改為BACKUP、priority降低外，其余與主節(jié)點一致。

健康檢查腳本：在 Keepalived 中配置腳本檢測 Nginx 進程，若主節(jié)點 Nginx 停止，自動切換至備用節(jié)點：

  • bash
script_check_nginx.sh:
#!/bin/bash
if [ $(ps -C nginx --no-header | wc -l) -eq 0 ]; then
  systemctl stop keepalived
fi
vrrp_script check_nginx {
  script "/etc/keepalived/script_check_nginx.sh"
  interval 2
}

Nginx 集群（多節(jié)點負載均衡）

  • 架構(gòu)說明：部署多個 Nginx 節(jié)點，前端通過 DNS 輪詢或硬件負載均衡器（如 F5）分發(fā)請求，避免單節(jié)點故障。
  • 適用場景：高并發(fā)場景下，通過橫向擴展 Nginx 節(jié)點提升整體處理能力。

（三）日志集中管理

ELK Stack 方案

組件說明：

  • Elasticsearch：存儲和檢索日志數(shù)據(jù)。
  • Logstash：收集、過濾 Nginx 和 Tomcat 日志，并發(fā)送至 Elasticsearch。
  • Kibana：可視化展示日志統(tǒng)計信息。

Nginx 日志輸出到 Logstash：

log_format json_log '{"time":"$time_iso8601",'
                    '"remote_addr":"$remote_addr",'
                    '"request":"$request",'
                    '"status":"$status",'
                    '"body_bytes_sent":"$body_bytes_sent",'
                    '"http_referer":"$http_referer",'
                    '"http_user_agent":"$http_user_agent"}';

access_log /usr/local/nginx/logs/access.json json_log;

Logstash 配置：

input {
  file {
    path => "/usr/local/nginx/logs/access.json"
    type => "nginx"
    codec => json_lines
  }
}
output {
  elasticsearch {
    hosts => ["192.168.10.106:9200"]
    index => "nginx-%{+YYYY.MM.dd}"
  }
}

（四）自動化部署與監(jiān)控

CI/CD 流程

使用 Jenkins 或 GitLab CI 實現(xiàn)代碼自動構(gòu)建、測試和部署：

  • 代碼提交至 Git 倉庫后，Jenkins 拉取代碼并編譯 Java 項目。
  • 打包 WAR 包并分發(fā)到所有 Tomcat 節(jié)點的webapps目錄。
  • 觸發(fā) Nginx 重新加載配置，確保新版本應用生效。

Prometheus+Grafana 監(jiān)控

采集指標：

  • Nginx：請求量、錯誤率、響應時間（通過stub_status模塊）。
  • Tomcat：線程池狀態(tài)、內(nèi)存使用、JSP 編譯耗時（通過 JMX 接口）。

Prometheus 配置：

scrape_configs:
  - job_name: "nginx"
    static_configs:
      - targets: ["192.168.10.103:80"]
  - job_name: "tomcat"
    static_configs:
      - targets: ["192.168.10.101:8009", "192.168.10.102:8009"]  # Tomcat JMX端口
  • Grafana 儀表盤：展示實時請求趨勢、服務器負載、錯誤分布等圖表，設置告警規(guī)則（如請求錯誤率超過 5% 時發(fā)送通知）。

九、成本優(yōu)化與性能對比

（一）硬件資源規(guī)劃

組件最低配置（開發(fā)環(huán)境）推薦配置（生產(chǎn)環(huán)境）
Nginx 服務器2 核 CPU，4GB 內(nèi)存，50GB 磁盤4 核 CPU，8GB 內(nèi)存，100GB SSD
Tomcat 服務器2 核 CPU，4GB 內(nèi)存，100GB 磁盤4-8 核 CPU，16GB 內(nèi)存，200GB SSD
數(shù)據(jù)庫服務器4 核 CPU，8GB 內(nèi)存，200GB 磁盤8 核 CPU，32GB 內(nèi)存，500GB SSD

（二）性能對比（壓測數(shù)據(jù)參考）

場景單 Tomcat 節(jié)點Nginx+Tomcat 集群（2 節(jié)點）
靜態(tài)資源請求（RPS）5000+10000+
動態(tài) JSP 請求（RPS）800-10001500-2000
內(nèi)存占用800MB-1.2GB每 Tomcat 節(jié)點 800MB-1.2GB，Nginx 200MB

說明：

  • 靜態(tài)資源處理性能提升約 100%，得益于 Nginx 的高效緩存和 IO 模型。
  • 動態(tài)請求性能提升約 50%-100%，通過負載均衡分攤壓力并減少 Tomcat 的靜態(tài)資源處理開銷。

十、總結(jié)與最佳實踐

（一）核心價值

  • 動靜分離：Nginx 專注靜態(tài)資源處理，Tomcat 專注動態(tài)邏輯，提升整體效率。
  • 負載均衡：通過多節(jié)點 Tomcat 分攤流量，避免單點故障，提升可用性。
  • 高可擴展性：可靈活增加 Nginx 或 Tomcat 節(jié)點，適應業(yè)務增長。

（二）最佳實踐清單

開發(fā)階段

啟用 Tomcat 的reloadable=true（僅開發(fā)環(huán)境），方便代碼修改后自動重啟。

使用 Nginx 的proxy_next_upstream配置，實現(xiàn)故障節(jié)點請求重試：

  • nginx
proxy_next_upstream error timeout http_500;

生產(chǎn)階段

  • 關閉 Tomcat 的自動部署（autoDeploy=false）和 WAR 包解壓（unpackWARs=false），避免未授權部署。
  • 為 Nginx 和 Tomcat 配置統(tǒng)一的日志格式，便于集中分析（如 JSON 格式日志）。

維護階段

  • 定期備份 Nginx 和 Tomcat 配置文件（如nginx.conf、server.xml）。
  • 制定應急預案，包含節(jié)點故障切換、數(shù)據(jù)恢復等流程，定期進行容災演練。

以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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