Tomcat 部署

技能目标：

• 了解 Tomcat
• 熟悉 Tomcat 多虚拟主机环境

8.1 Tomcat 概述
自 2017 年 11 月编程语言排行榜 Java 占比 13% ，高居榜首， Tomcat 也一度成为 Java
开发人员的首选。其开源、占用系统资源少、跨平台等特性深受广大程序员喜爱。本章主要
学习如何部署 Tomcat 服务，根据生产环境实现多个虚拟主机的配置，最后的重点是进行压
测，根据压测结果如何优化 Tomcat 服务及常见的内存溢出如何处理。
8.1.1 Tomcat 介绍
自从 JSP 发布之后，推出了各式各样的 JSP 引擎。 Apache Group 在完成 GNUJSP1.0
的开发以后，开始考虑在 SUN 的 JSWDK 基础上开发一个可以直接提供 Web 服务的 JSP
服务器，当然同时也支持 Servlet, 这样 Tomcat 就诞生了。
Tomcat 是 Apache 软件基金会（ Apache Software Foundation ） Jakarta 项目中的一
个核心项目，由 Apache 、 Sun 和其他一些公司及个人共同开发而成。其被 JavaWorld 杂
志的编辑选为 2001 年度最具创新的 Java 产品，同时它又是 Sun 公司官方推荐的 Servlet
和 JSP 容器，因此 Tomcat 越来越多的受到软件公司和开发人员的喜爱。由于有了 Sun 的
参与和支持，最新的 Servlet 和 JSP 规范总是能在 Tomcat 中得到体现， Tomcat 5 支持最
新的 Servlet 2.4 和 JSP 2.0 规范。因为 Tomcat 技术先进、性能稳定、免费，因而深受 Java
爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可，成为目前比较流行的 Web 应用服务器。
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。对于一个初学者来说，可以这样认为，当在一台机器上配置好 Apache 服务器，可利
用它响应 HTML （标准通用标记语言下的一个应用）页面的访问请求。实际上， Tomcat 是
Apache 服务器的扩展，但运行时它是独立运行的，所以当运行 Tomcat 时，它实际上作为
一个与 Apache 独立的进程单独运行的。
当配置正确时， Apache 为 HTML 页面服务，而 Tomcat 实际上运行 JSP 页面和
Servlet 。 Tomcat 和 IIS 等 Web 服务器一样，具有处理 HTML 页面的功能，另外它还是一
个 Servlet 和 JSP 容器，独立的 Servlet 容器是 Tomcat 的默认模式。不过， Tomcat 处理静
态 HTML 的能力不如 Apache 服务器。
8.1.2 Tomcat 核心组件
通常意义上的 Web 服务器接受请求后，只是单纯地响应静态资源（如 HTML 文件、图
片文件等），不能在后端进行一定的处理操作。 Tomcat 是 Apache 下的一个子项目，它具
备 Web 服务器的所有功能，不仅可以监听接受请求并响应静态资源，而且可以在后端运行
特定规范的 Java 代码 Servlet ，同时将执行的结果以 HTML 代码的形式返回客户端。
Tomcat 由一系列的组件构成，其中核心的组件有三个。
 Web 容器：完成 Web 服务器的功能。
 Servlet 容器：名字为 catalina ，用于处理 Servlet 代码。
 JSP 容器：用于将 JSP 动态网页翻译成 Servlet 代码。
8.1.3 Tomcat 请求处理
Tomcat 具体的处理请求过程如下所示。

用户在浏览器中输入网址 localhost:8080/test/index.jsp ，请求被发送到本机端口 8080 ，
被在那里监听的 Coyote HTTP/1.1 Connector 获得；
 Connector 把该请求交给它所在的 Service 的 Engine （ Container ）来处理，并等待
Engine 的回应；
 Engine 获得请求 localhost/test/index.jsp ，匹配所有的虚拟主机 Host ；
 Engine 匹配到名为 localhost 的 Host （即使匹配不到也把请求交给该 Host 处理，因为
该 Host 被 定 义 为 该 Engine 的 默 认 主 机 ） ， 名 为 localhost 的 Host 获 得 请 求
/test/index.jsp ，匹配它所拥有的所有 Context 。 Host 匹配到路径为 /test 的 Context （如
果匹配不到就把该请求交给路径名为 " " 的 Context 去处理）；
 path="/test" 的 Context 获得请求 /index.jsp ，在它的 mapping table 中寻找出对应的
Servlet 。 Context 匹配到 URL Pattern 为 *.jsp 的 Servlet ，对应于 JspServlet 类；

构造 HttpServletRequest 对象和 HttpServletResponse 对象，作为参数调用 JspServlet
的 doGet() 或 doPost(), 执行业务逻辑、数据存储等；
 Context 把执行完之后的 HttpServletResponse 对象返回给 Host ；
 Host 把 HttpServletResponse 对象返回给 Engine ；
 Engine 把 HttpServletResponse 对象返回 Connector ；
 Connector 把 HttpServletResponse 对象返回给客户 Browser 。
8.2 Tomcat 服务部署
8.2.1 下载并安装 JDK

在部署 Tomcat 之前必须安装好 JDK ，因为 JDK 是 Tomcat 运行的必要环境。 JDK 的
安装相对比较简单，版本有很多，本章选择基于 linux64 位 RPM 版本。
下载完安装包后，将其上传到服务器 /root 目录下，执行安装命令。

[root@zw ~]# rpm -ivh jdk-8u171-linux-x64.rpm 

上面显示安装完成， jdk 安装目录在 /usr/java/jdk1.8.0_171-amd64 ，，编辑 /etc/profile
文件，设置 jdk 的环境变量。具体操作如下。

[root@zw ~]# vim /etc/profile
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_171-amd64
export CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
[root@zw ~]# source /etc/profile
[root@zw ~]# java -version
openjdk version "1.8.0_181"
OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_181-b13)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.181-b13, mixed mode)
[root@zw ~]# 

8.2.2 安装启动 Tomcat

1. 安装 Tomcat 服务
   从 Tomcat 官网下载 apache-tomcat-9.0.8.tar.gz 稳定版本，将安装包解压后移动 Tomcat
   目录到 /usr/local 下面，然后执行 /usr/local/tomcat/bin/startup.sh 命令启动 Tomcat 即可。具
   体操作如下。

   [root@zw ~]# tar zxf apache-tomcat-9.0.8.tar.gz
   [root@zw ~]# mv apache-tomcat-9.0.8 /usr/local/tomcat
   [root@zw ~]# /usr/local/tomcat/bin/startup.sh
   Using CATALINA_BASE: /usr/local/tomcat
   Using CATALINA_HOME: /usr/local/tomcat
   Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
   Using JRE_HOME: /usr/java/jdk1.8.0_171-ams64
   Using CLASSPATH: /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
   Tomcat started.
   [root@zw ~]#

浏览器打开 http://192.168.248.78:8080 进行访问会出现 Tomcat 主页

2. 优化 Tomcat 服务启动时间
查看日志会发现 Tomcat 第一次启动很慢，默认情况下都需要几十秒。修改 JDK 参数
可以改善该状况，打开 /usr/java/jdk1.8.0_171-amd64/jre/lib/security/java.security 文件，找
到 如 下 内 容 securerandom.source=file:/dev/random 修 改 成 securerandom.source=file:/dev/urandom。然后重启 Tomcat 就会发现启动时间变短很多。

[root@zw ~]# vim /usr/java/jdk1.8.0_171-amd64/jre/lib/security/java.security 
securerandom.source=file:/dev/urandom
[root@zw ~]# /usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_171-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
[root@zw ~]# /usr/local/tomcat/bin/startup.sh
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_171-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.
[root@zw ~]# 

3. Tomcat 目录结构
   执行 ll /usr/local/tomcat/ 命令即可查看 Tomcat 安装后目录结构

   [root@zw ~]# ll /usr/local/tomcat/
   总用量 92
   drwxr-x--- 2 root root 4096 1月 11 09:44 bin
   drwx------ 3 root root 254 1月 11 09:53 conf
   drwxr-x--- 2 root root 4096 1月 11 09:44 lib
   -rw-r----- 1 root root 57092 4月 28 2018 LICENSE
   drwxr-x--- 2 root root 197 1月 11 09:53 logs
   -rw-r----- 1 root root 1804 4月 28 2018 NOTICE
   -rw-r----- 1 root root 6852 4月 28 2018 RELEASE-NOTES
   -rw-r----- 1 root root 16246 4月 28 2018 RUNNING.txt
   drwxr-x--- 2 root root 30 1月 11 09:44 temp
   drwxr-x--- 7 root root 81 4月 28 2018 webapps
   drwxr-x--- 3 root root 22 1月 11 09:53 work
   [root@zw ~]#

Tomcat 各目录的作用具体如下所示。
 bin 目录：用于存放启动和关闭 Tomcat 的脚本文件，比较常用的是 catalina.sh 、
startup.sh 、 shutdown.sh 三个文件。
 conf 目录：用于存放 Tomcat 服务器的各种配置文件，比较常用的是 server.xml 、
context.xml 、 tomcat-users.xml 、 web.xml 四个文件。
 lib 目录：用于存放 Tomcat 服务器的 jar 包，一般不作任何改动，除非连接第三方服务，
比如 redis ，那就需要添加相对应的 jar 包。
 logs 目录：用于存放 Tomcat 日志。
 temp 目录：用于存放 Tomcat 运行时产生的文件。
 webapps 目录：用于存放项目资源的目录。
 work 目录：是 Tomcat 工作目录，一般清除 Tomcat 缓存的时候会使用到。
8.3 Tomcat 配置与优化
8.3.1 虚拟主机配置
很多时候公司会有多个项目需要运行，那么肯定不可能是一台服务器上运行多个
Tomcat 服务，这样会消耗太多的系统资源。此时，就需要使用到 Tomcat 虚拟主机。例如
现在新增两个域名 www.test.com 和 bbs.test.com ，希望通过这两个域名访问到不同的项目
内容。

1. 创建 www 和 bbs 项目目录和文件
   执行下面的命令，可以创建 www 和 bbs 项目目录和文件。

   [root@zw ~]# mkdir /usr/local/tomcat/webapps/www
   [root@zw ~]# echo "This is www page!"> /usr/local/tomcat/webapps/www/index.jsp
   [root@zw ~]# mkdir /usr/local/tomcat/webapps/bbs
   [root@zw ~]# echo "This is bbs page!"> /usr/local/tomcat/webapps/bbs/index.jsp
   [root@zw ~]#

2. 修改 Tomcat 主配置文件
   修改 Tomcat 主配置文件 /usr/local/tomcat/conf/server.xml ，在 </Host> 下面增加如下内
   容。

   [root@zw ~]# vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml

       <Host name="www.test.com"  appBase="/usr/local/tomcat/webapps"
            unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmIValidation="false"
            xmINamespaceAware="false">
   
       <Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/www"
                       path="" reloadable="true"/>
   
       </Host>
   
       <Host name="bbs.test.com"  appBase="/usr/local/tomcat/webapps"
            unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmIValidation="false"
            xmINamespaceAware="false">
   
       <Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/bbs"
                       path="" reloadable="true"/>
   
       </Host>
   

   [root@zw ~]# /usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
   Using CATALINA_BASE: /usr/local/tomcat
   Using CATALINA_HOME: /usr/local/tomcat
   Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
   Using JRE_HOME: /usr/java/jdk1.8.0_171-amd64
   Using CLASSPATH: /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
   [root@zw ~]# /usr/local/tomcat/bin/startup.sh
   Using CATALINA_BASE: /usr/local/tomcat
   Using CATALINA_HOME: /usr/local/tomcat
   Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
   Using JRE_HOME: /usr/java/jdk1.8.0_171-amd64
   Using CLASSPATH: /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
   Tomcat started.
   [root@zw ~]#

3. 虚拟主机访问测试
   客户端绑定两个域名需要写入本机 hosts ， Tomcat 默认端口是 8080 。
   
   
   8.3.2 Tomcat 优化
   Tomcat 默认安装下的缺省配置并不适合生产环境，它会频繁出现假死现象需要重启，
   只有通过不断压测优化才能让它最高效率稳定的运行。优化主要包括三方面，分别为操作系
   统优化（内核参数优化）， Tomcat 配置文件参数优化， Java 虚拟机（ JVM ）调优。其中
   最难理解的就是 JVM 调优。系统优化本章不介绍，本章将配合 jmeter 压测工具进行调优前
   和调优后的数据进行比较。

4. Tomcat 配置文件参数优化
   关于 Tomcat 主配置文件 server.xml 里面很多默认的配置项，并不能满足业务需求，常
   用的优化参数如下。
    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，默认值是 200 。
    minSpareThreads ：最小空闲线程数， Tomcat 启动时的初始化线程数，表示即使没有
   人使用也开这么多空线程等待，默认值是 10 。
    maxSpareThreads ：最大备用线程数，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。默认值是 -1 （无限制），一般不需要指定。
    URIEncoding ：指定 Tomcat 容器的 URL 编码格式， Tomcat 语言编码格式这块不如
   其它 Web 服务器软件配置方便，需要分别指定。
    connnectionTimeout ：网络连接超时，单位：毫秒，设置为 0 表示永不超时，这样设置
   有隐患的。通常默认 20000 毫秒就可以。
    enableLookups ：是否反查域名，以返回远程主机的主机名，取值为： true 或 false ，
   如果设置为 false ，则直接返回 IP 地址，为了提高处理能力，应设置为 false 。
    disableUploadTimeout ：上传时是否使用超时机制。应设置为 true 。
    connectionUploadTimeout ：上传超时时间，毕竟文件上传可能需要消耗更多的时间，
   该参数需要根据自己的业务需要自行调整，以使 Servlet 有较长的时间来完成它的执行，
   需要与上一个参数一起配合使用才会生效。
    acceptCount ：指定当所有可以使用的处理请求的线程都被使用时，可传入连接请求的
   最大队列长度，超过这个数的请求将不予处理，默认为 100 个。
    compression ：是否对响应的数据进行 GZIP 压缩， off 表示禁止压缩、 on 表示允许压
   缩（文本将被压缩）、 force 表示所有情况下都进行压缩，默认值为 off 。压缩数据后可
   以有效的减少页面的大小，一般可以减小 1/3 左右，因而节省带宽。
    compressionMinSize ：表示压缩响应的最小值，只有当响应报文大小大于这个值的时
   候才会对报文进行压缩，如果开启了压缩功能，默认值就是 2048 。
    compressableMimeType ：压缩类型，指定对哪些类型的文件进行数据压缩。
    noCompressionUserAgents="gozilla, traviata" ：对于以下的浏览器，不启用压缩。
   如果已经对代码进行了动静分离，静态页面和图片等数据就不需要 Tomcat 处理了，那
   么也就不需要在 Tomcat 中配置压缩了。因为这里只有一台 Tomcat 服务器，而且压测的是
   Tomcat 首页，会有图片和静态资源文件，所以这里启用压缩。