tomcat优化、nginx +tomcat 部署（三）

在目前流行的互联网架构中，Tomcat在目前的网络编程中是举足轻重的，由于Tomcat的运行依赖于JVM，从虚拟机的角度把Tomcat的调整分为外部环境调优 JVM 和 Tomcat 自身调优两部分

Tomcat 是一个流行的开源 Java 服务器，用于托管 Java 服务器页面（JavaServer Pages，JSP）。JSP 是一种动态网页技术，它允许开发人员在 HTML 页面中嵌入 Java 代码。

JDK（Java Development Kit）是Java开发工具包的缩写，它是用于开发Java应用程序的软件开发工具包

一、 JVM组成

JVM（Java虚拟机）是Java编程语言的关键组件，它是Java平台的一部分。JVM是一个抽象的计算机，它在物理计算机上运行，负责执行Java字节码。JVM有自己的指令集，它的工作是将Java字节码翻译成物理计算机的指令，以便物理计算机能够理解和执行

1.1JVM 组成

方法区等于源数据区（Method Area）

heap 图纸存放了线程所必须的方案

Program Counter Register 标记线程是否使用

heap是重点调优的

程序计数器：标记程序线程是否被在使用，没有被使用，就是垃圾了，需要清理了

JVM组成部分

类加载子系统: 使用Java语言编写.java Source Code文件，通过javac编译成.class Byte Code文件。class loader类加载器将所需所有类加载到内存，必要时将类实例化成实例
运行时数据区: 最消耗内存的空间,需要优化
执行引擎: 包括JIT (JustInTimeCompiler)即时编译器, GC垃圾回收器
本地方法接口: 将本地方法栈通过JNI(Java Native Interface)调用Native Method Libraries, 比如:C,C++库等,扩展Java功能,融合不同的编程语言为Java所用

JVM运行时数据区域由下面部分构成：

**Method Area (线程共享)：**方法区是所有线程共享的内存空间，存放已加载的类信息(构造方法,接口定义),常量(final),静态变量(static), 运行时常量池等。但实例变量存放在堆内存中. 从JDK8开始此空间由永久代改名为元空间
heap (线程共享)： 堆在虚拟机启动时创建,存放创建的所有对象信息。如果对象无法申请到可用内存将抛出OOM异常.堆是靠GC垃圾回收器管理的,通过-Xmx -Xms 指定最大堆和最小堆空间大小
**Java stack (线程私有)：**Java栈是每个线程会分配一个栈，存放java中8大基本数据类型,对象引用,实例的本地变量,方法参数和返回值等,基于FILO()（First In Last Out）,每个方法为一个栈帧 1 50 %
**Program Counter Register (线程私有)：**PC寄存器就是一个指针,指向方法区中的方法字节码,每一个线程用于记录当前线程正在执行的字节码指令地址。由执行引擎读取下一条指令.因为线程需要切换，当一个线程被切换回来需要执行的时候，知道执行到哪里了
**Native Method stack (线程私有)：**本地方法栈为本地方法执行构建的内存空间，存放本地方法执行时的局部变量、操作数等。

虚拟机

目前HotSpot是最主要的 JVM。

安卓程序需要运行在JVM上，而安卓平台使用了Google自研的Java虚拟机------Dalvid，适合于内存、处理器能力有限系统。

对于垃圾回收,需要解决三个问题

哪些是垃圾要回收 A计数法（计数为0 就是垃圾） B根搜索法（具体是谁在用这个进程）
怎么回收垃圾
什么时候回收垃圾

1.2Garbage 垃圾确定方法

引用计数: 每一个堆内对象上都与一个私有引用计数器，记录着被引用的次数，引用计数清零，该对象所占用堆内存就可以被回收。循环引用的对象都无法将引用计数归零，就无法清除。Python中即使用此种方式。简单来说就是有个笔记本，记录有没有人在用，缺陷，AB 资源互相调用
根搜索(可达)算法 Root Searching

二、垃圾回收基本算法

2.1标记-清除Mark-Sweep

标记-清除最大的问题会造成内存碎片,

但不浪费空间,效率较高(如果对象较多,逐一删除效率也会影响)

2.2标记压缩 (压实)Mark-Compact

分垃圾标记阶段和内存整理阶段。标记阶段，找到所有可访问对象打个标记。内存清理阶段时，整理时将对象向内存一端移动，整理后存活对象连续的集中在内存一端。

标记-压缩算法优点是整理后内存空间连续分配 ，有大段的连续内存可分配，没有内存碎片。缺点是内存整理过程有消耗,效率相对低

2.3复制 Copying

先将可用内存分为大小相同两块区域A和B，每次只用其中一块，比如A。当A用完后，则将A中存活的对象复制到B。复制到B的时候连续的使用内存，最后将A一次性清除干净。

缺点是比较浪费内存， 只能使用原来一半内存，因为内存对半划分了，复制过程毕竟也是有代价。**优点是没有碎片，**复制过程中保证对象使用连续空间,且一次性清除所有垃圾,所以效率很高。

2.4 多种算法总结

没有最好的算法,在不同场景选择最合适的算法

效率: 复制算法>标记清除算法> 标记压缩算法
内存整齐度: 复制算法=标记压缩算法> 标记清除算法
内存利用率: 标记压缩算法=标记清除算法>复制算法

2.5 STW

对于大多数垃圾回收算法而言，GC线程工作时，停止所有工作的线程，称为Stop The World。GC 完成时，恢复其他工作线程运行。这也是JVM运行中最头疼的问题。

GC 垃圾回收

三、分代堆内存GC策略

3.1堆内存分代

将heap内存空间分为三个不同类别: 年轻代、老年代、持久代

Heap堆内存分为

年轻代Young：Young Generation

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伊甸园区eden: 只有一个,刚刚创建的对象
幸存(存活)区Servivor Space：有2个幸存区，一个是from区，一个是to区。大小相等、地位相同、可互换。

from 指的是本次复制数据的源区
to 指的是本次复制数据的目标区

老年代Tenured：Old Generation, 长时间存活的对象
默认空间大小比例:

3.2年轻代回收Minor GC

起始时，所有新建对象(特大对象直接进入老年代)都出生在eden，当eden满了，启动* *GC**。这个称为** Young GC 或者 Minor GC。
先标记 eden存活对象，然后将存活对象复制到s0（假设本次是s0，也可以是s1，它们可以调换），eden剩余所有空间都清空。GC完成。
继续新建对象，当eden再次满了，启动GC。
先同时标记 eden和s0中存活对象，然后将存活对象复制到s1。将eden和s0清空,此次GC完成
继续新建对象，当eden满了，启动GC。
先标记 eden和s1中存活对象，然后将存活对象复制到s0。将eden和s1清空,此次GC完成以后就重复上面的步骤。

通常场景下,大多数对象都不会存活很久，而且创建活动非常多，新生代就需要频繁垃圾回收。但是，如果一个对象一直存活，它最后就在from、to来回复制，如果from区中对象复制次数达到阈值(默认15次,CMS为6次,可通过java的选项 -XX:MaxTenuringThreshold=N 指定)，就直接复制到老年代。

3.3 老年代回收 Major GC

进入老年代的数据较少，所以老年代区被占满的速度较慢，所以垃圾回收也不频繁。如果老年代也满了,会触发老年代GC,称为Old GC 或者 Major GC。

由于老年代对象一般来说存活次数较长，所以较常采用标记-压缩算法。

当老年代满时,会触发 Full GC,即对所有"代"的内存进行垃圾回收

Minor GC比较频繁，Major GC较少。但一般Major GC时，由于老年代对象也可以引用新生代对象，所以先进行一次Minor GC，然后在Major GC会提高效率。可以认为回收老年代的时候完成了一次Full GC。所以可以认为 MajorGC = FullGC

将heap内存空间分为三个不同类别:年轻代、老年代、持久代

伊甸园区、新生区域、进程线程新出生的区域、新出生的进程和线程不会产生垃圾

heap是重点调优的

四、 java 内存调整相关参数

4.1 JVM 内存常用相关参数

复制代码

Java 命令行参考文档: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/java.html

初始和最大建议设置一样的大小

垃圾回收根据进程产生不同时间对垃圾进行标记然后执行不同的垃圾回收方法
java是一个命令程序

java 选项如下：

选项分类

-选项名称 此为标准选项,所有HotSpot都支持

-X选项名称 为稳定的非标准选项

-XX:选项名称 非标准的不稳定选项，下一个版本可能会取消

初始（Xms）和最大（Xmx）建议设置一样的大小

有不稳定选项的当前生效值

复制代码

[root@centos7 ~]#java -XX:+PrintFlagsFinal

查看所有不稳定选项的默认值

复制代码

[root@centos7 ~]#java -XX:+PrintFlagsInitial

实验： heap值大概是内存四分之一

复制代码

[root@zzzcentos1 opt]#java -Xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails -cp  . Heap

如果我们运行tomcat heap调优：

4.2Tomcat的JVM参数设置

默认不指定，-Xmx大约使用了1/4的内存，当前本机内存指定约为1G。

在bin/catalina.sh中增加一行

复制代码

JAVA_OPTS="-server -Xms128m -Xmx512m -XX:NewSize=100m -XX:MaxNewSize=200m"


#解释如下
-server：服务器模式
-Xms：堆内存初始化大小
-Xmx：堆内存空间上限
-XX:NewSize=：新生代空间初始化大小 
-XX:MaxNewSize=：新生代空间最大值

[root@zzzcentos1 opt]#vim /usr//local/tomcat/bin/catalina.sh

118行下面添加
JAVA_OPTS="-server -Xms512m -Xmx512m -XX:NewSize=200m -XX:MaxNewSize=300m"
[root@zzzcentos1 opt]#systemctl restart tomcat.service

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4.3tomcat调优参数

Tomcat默认安装下的缺省配置并不适合生产环境，它可能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

复制代码

#Tomcat 配置文件参数优化##
常用的优化相关参数如下：
【redirectPort】如果某连接器支持的协议是HTTP，当接收客户端发来的HTTPS   443 请求时，则转发至此属性定义的 8443 端口。

【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，即支持的最大并发连接数，默认值是 200。

【minSpareThreads】最小空闲线程数，Tomcat 启动时的初始化的线程数，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。

【processorCache】进程缓冲器，可以提升并发请求。默认值是200，如果不做限制的话可以设置为-1，一般采用maxThreads的值或者-1。

【URIEncoding】指定 Tomcat 容器的 URL 编码格式，网站一般采用UTF-8作为默认编码。

【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，这个根据你自己的业务需要自己调，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数都被使用时，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。

【maxKeepAliveRequests】指定一个长连接的最大请求数。默认长连接是打开的，设置为1时，代表关闭长连接；为-1时，代表请求数无限制

【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，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
#如果已经进行了动静分离处理，静态页面和图片等数据就不需做 Tomcat 处理，也就不要在 Tomcat 中配置压缩了。

以上是一些常用的配置参数，还有好多其它的参数设置，还可以继续深入的优化，HTTP Connector 与 AJP Connector 的参数属性值，可以参考官方文档的详细说明进行学习。


vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
......
<Connector port="8080" protocol="HTTP/11.1" 
connectionTimeout="20000" 
redirectPort="8443" 
--71行--插入
minSpareThreads="50" 
enableLookups="false" 
disableUploadTimeout="true" 
acceptCount="300" 
maxThreads="500" 
processorCache="500"
URIEncoding="UTF-8" 
maxKeepAliveRequests="100"
compression="on" 
compressionMinSize="2048" 
compressableMimeType="text/html,text/xml,text/javascript,text/css,text/plain,image/gif,image /jpg,image/png"/>

记忆几个调优参数，对你有好处哦！

4.4JDK工具监控使用情况

①jvisualvm

②OOM的问题原因

JProfiler是一款功能强大的Java开发分析工具，它可以快速的帮助用户分析出存在的错误，软件还可对需要的显示类进行标记，包括了内存的分配情况和信息的视图等

JProfiler官网：Java Profiler - JProfiler

查看OOM （out of memory 内存不足）

复制代码

yum -y install xorg-x11-xauth xorg-x11-fonts-* xorg-x11-font-utils xorg-x11-fonts-Type1

这工具不太好用，Jprofiler好用，收费

堆空间：在内存空间是内存空间的一块特有空间所有程序都有堆空间调优重点内存空间

堆空间分类：年轻态（伊甸区、幸存者区）老年态（幸存者区）

五、nginx+tomcat 反向代理多机器

实验拓朴图：

复制代码

[root@zzzcentos1 ~]#systemctl stop firewalld
[root@zzzcentos1 ~]#setenforce 0

[root@zzzcentos2 ~]#systemctl stop firewalld
[root@zzzcentos2 ~]#setenforce 0
[root@zzzcentos2 ~]#

[root@zzzcentos3 ~]#systemctl stop firewalld
[root@zzzcentos3 ~]#setenforce 0