Ngunx + Tomcat 负载均衡和动态分离

w王大头w2024-06-18 22:54

目录

一、tomcat简介

[二、Nginx 负载均衡](#二、Nginx 负载均衡)

[1. Nginx 应用](#1. Nginx 应用)

[2. Nginx 负载均衡实现原理](#2. Nginx 负载均衡实现原理)

[2.1 正向代理](#2.1 正向代理)

[2.2 反向代理](#2.2 反向代理)

[2.3 具体过程接收请求：Nginx作为反向代理服务器，接收客户端的请求。选择后端服务器：根据预先配置的负载均衡算法，Nginx选择一个后端服务器来处理请求。转发请求：Nginx将接收到的请求转发给选定的后端服务器。返回响应：后端服务器处理请求并生成响应，将响应发送回Nginx。返回客户端：Nginx将接收到的响应返回给客户端。](#2.3 具体过程接收请求：Nginx作为反向代理服务器，接收客户端的请求。选择后端服务器：根据预先配置的负载均衡算法，Nginx选择一个后端服务器来处理请求。转发请求：Nginx将接收到的请求转发给选定的后端服务器。返回响应：后端服务器处理请求并生成响应，将响应发送回Nginx。返回客户端：Nginx将接收到的响应返回给客户端。)

[2.4 负载均衡原理](#2.4 负载均衡原理)

[2.5 配置方向代理的主要参数](#2.5 配置方向代理的主要参数)

[2.6 Nginx 代理转发类型](#2.6 Nginx 代理转发类型)

[3. Nginx 负载均衡模式](#3. Nginx 负载均衡模式)

[三、Nginx 动静分离](#三、Nginx 动静分离)

1、nginx动静分离原理 

2、静态处理优势

3、吞吐量

4、并发量

四、案例

一、tomcat简介

在现代 Web 服务架构中，Tomcat 和 Nginx 是两个至关重要的组件，负责处理用户请求并实现高性能的服务。本篇博客将深入探讨这些技术的原理和部署配置方法。

最初是由Sun的软件构架师詹姆斯·邓肯·戴维森开发。

安装Tomcat后，安装路径下面的目录和文件，是使用或者配置Tomcat的重要文件。

二、Nginx 负载均衡

1. Nginx 应用

Nginx是一款非常优秀的HTTP服务器软件。Nginx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。

2. Nginx 负载均衡实现原理

2.1 正向代理

首先我们需要明确，我们作为用户是从客户端去访问服务端，因此从客户端-→服务端可以简单的认为是正向。换句话说正向代理时，我们往往明确的知道我们需要访问哪个服务端，比如我想访问google，但是由于某种原因，我无法直接访问它，因此我需要一个能访问呢google的代理服务器去帮我完成这个通信，通过一系列代理服务器的配置，当我输入google的网站时，代理服务器接收请求并转交给目标服务端即google，最终返回内容给我客户端。至此完成了一个简单的正向代理，通过上文我们可以发现，服务端仅仅只与代理服务器产生了通信，因此服务端并不知道该请求来自于哪个客户端，它知道是从代理服务器而来，因此正向代理的最大特点即：其屏蔽或者隐藏了真实客户端的信息，即保护了客户端。

2.2 反向代理

弄清了正向代理，其实反向代理也很清晰了，不就是一个逆向思维嘛，即保护了服务端。反向代理往往应用于分布式环境下，例如我们的淘宝，为了解决高流星带来的服务器压力，单台服务器往往不能够解决问题，此时则需要搭建一个集群环境，并且其也拥有一个反向代理服务器，当大量的客户端请求淘宝时，往往请求并不会直接到服务端，而是先到代理服务器，由代理服务器进行反向代理，采用负载均衡9策略将请求分法给各台服务器，保证资源的充分利用。这就是反向代理最大的用处，我们是否也能发现，从某种意义上来说，反向代理屏蔽或者隐藏了服务器的信息，相对于单一服务端，采用了反向代理之后我们只知道访问了淘宝，却不知道访问了其具体的哪台服务器

2.3 具体过程

接收请求：Nginx作为反向代理服务器，接收客户端的请求。
选择后端服务器：根据预先配置的负载均衡算法，Nginx选择一个后端服务器来处理请求。
转发请求：Nginx将接收到的请求转发给选定的后端服务器。
返回响应：后端服务器处理请求并生成响应，将响应发送回Nginx。
返回客户端：Nginx将接收到的响应返回给客户端。

当使用Nginx服务器作为前端时，可以配置Nginx来进行静态页面的处理，而将动态页面请求转发给后端的Tomcat服务器来处理。由于Tomcat是轻量级应用服务器，可能无法满足所有访问量，因此需要多台Tomcat服务器，并通过Nginx的配置权重来进行负载均衡，以确保请求能够被分发到不同的Tomcat服务器上

2.4 负载均衡原理

客户端向反向代理发送请求，接着反向代理根据某种负载机制请求至目标服务器（这些服务器都运行着相同的应用），并把获取的内容返回给客户端，其中代理请求可能根据配置被发往不同的服务器。

2.5 配置方向代理的主要参数

配置后端服务器池，以提供响应数据

复制代码 
upstream 服务池名{}

配置将访问请求发送给后端服务器池的服务器处理**。**

复制代码 
proxy_pass http://服务池名
2.6 Nginx 代理转发类型

4层代理

使用NAT (Network Address Translation）技术，即网络地址转换。即请求进来的时候，nginx只修改数据包里面的目标IP、源IP、端口，然后就直接把数据包发给目标服务器（即nginx不知道请求的具体内容），目标服务器处理完成后，发给nginx，nginx数据包再做一次类似的修改，就返回给请求的客户端了。

四层代码配置：

复制代码 
stream {
    
    upstream appserver {
        server 192.168.80.100:8080 weight=1;
        server 192.168.80.101:8080 weight=1;
        server 192.168.80.101:8081 weight=1;
    }
    server {
        listen 8080;
        proxy_pass appserver;
    }
}
 
http {
......

7层代理

nginx读取并解析Http请求内容，然后将具体内容(请求行、请求头、空行、请求数据)转发到相应的服务器，转发的过程是:建立和目标机器的连接，然后转发请求，收到响应数据再转发给请求客户端。

七层代码配置

3. Nginx 负载均衡模式

3.1 rr 轮询 负载均衡模式 （自带的）

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。

3.2 least_conn 最少连接（自带的）

优先将客户端请求调度到当前连接最少的服务器。

3.3 weight 加权轮询（自带的）

weight代表权重的意思，用于指定轮询的几率，默认权重都是1，可以手动设置调整，权重越高，被分配的次数越多，weight权重和访问比例是成正比的，用于解决后端服务器性能不均衡时，调整访问比例。

3.4 ip_hash （自带的）

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（使用后端服务器自身通过相关机制保持session同步）。

3.5 url_hash（第三方）

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。

3.6 fair（第三方）

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。

三、Nginx 动静分离

1、nginx动静分离原理

客户端发送请求想要访问服务器端，首先会经过一个代理服务器（即包含Nginx服务的服务器），如果发送的请求中既有静态资源也有动态资源，其中的静态资源会有Nginx提供服务进行返回响应给客户端，动态资源则会由Nginx转发给后端（即包含Tomcat服务的服务器），然后由后端在进行返回响应给代理服务器，再由代理服务器返回响应给客户端。其本质就是是location规则的匹配

2、静态处理优势

Nginx处理静态页面的效率高于Tomcat的处理能力；

若Tomcat的请求为1000次，则Ntginx的请求两位6000次；

Tomcat每秒的吞吐量位0.6M，Nginx的每秒吞吐量位3.6,；

Nginx处理静态资源的能力是Tomcat处理的6倍。

3、吞吐量

吞吐量可以理解成带宽流量，以每个请求0.5KB大小，并发每秒25万，0.5/1024MB*250000=122MB*8bit=977Mbps。

4、并发量

以10分钟有5000万用户平均每人访问2次为例，并发量为每秒(5000w*2)/(60*10)=16.7万，再double下，就说每秒25万并发量

四、案例

1、搭建七层代理准备三台服务器Nginx作为负载均衡器，Tomcat作为应用服务器

nginx：20.0.0.100：80

tomcat1：20.0.0.101：80

tomcat2：20.0.0.102：8080 20.0.0.200：8081

初始化三台机器

复制代码 
###关闭firewalld
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service
###关闭防火墙开机自启
[root@localhost ~]# systemctl disable firewalld.service 
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/firewalld.service.
Removed symlink /etc/systemd/system/dbus-org.fedoraproject.FirewallD1.service.
关闭selinux
[root@localhost ~]# setenforce 0

部署nginx 编译安装

复制代码 
[root@localhost ~]# yum -y install pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++ make
[root@localhost ~]# useradd -M -s /sbin/nologin nginx
[root@localhost ~]# cd /opt/
[root@localhost opt]# ls
nginx-1.24.0.tar.gz  rh
[root@localhost opt]# tar xf nginx-1.24.0.tar.gz 
[root@localhost opt]# ls
nginx-1.24.0  nginx-1.24.0.tar.gz  rh
[root@localhost opt]# cd nginx-1.24.0/
[root@localhost nginx-1.24.0]# ./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
###编译安装
[root@localhost nginx-1.24.0]# make -j2 && make install
 
./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

添加nginx服务

复制代码 
###把nginx服务的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中便于系统识别
[root@localhost ~]# ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/
###修改nginx服务的配置文件
[root@localhost nginx-1.24.0]# vim /lib/systemd/system/nginx.service
[Unit]                    					#服务的说明
Description=nginx         		 			#描述服务
After=network.target       					#依赖，当依赖的服务启动之后再启动自定义的服务
[Service]                           		#服务运行参数的设置
Type=forking                				#是后台运行的形式，使用此启动类型应同时指定  
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid 	 #PID文件位置以便systemd能够跟踪服务的主进程
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx  	 	#服务的具体运行命令
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID  	 	#重启命令
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID     	#停止命令
PrivateTmp=true                     	 	#给服务分配独立的临时空间
[Install]                             		#服务安装的相关设置
WantedBy=multi-user.target           	 	#可设置为多用户
 
###给予文件权限
[root@localhost ~]# chmod 754 /lib/systemd/system/nginx.service
###启动nginx服务
[root@localhost ~]# systemctl start nginx.service
###开机自启nginx服务
[root@localhost ~]# systemctl enable nginx.service
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/nginx.service to /usr/lib/systemd/system/nginx.service.

测试访问ip地址

tomcat1部署

安装jdk

复制代码 
[root@localhost opt]# cd /opt
###查询指定软件包的文件列表
[root@localhost opt]# rpm -qpl jdk-8u201-linux-x64.rpm 
###安装jdk
[root@localhost opt]# rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm 
###查看jdk版本号
[root@localhost opt]# java -version
openjdk version "1.8.0_262"
OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_262-b10)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.262-b10, mixed mode)

然后配置jdk环境变量

vim /etc/profile

保存退出 然后 source /etc/profile

然后到根目录下 创建一个 XXX.java文件 我这里创建的是Hello.java文件

配置内容如图

保存退出

此时 jdk环境变量配置好了

安装tomcat

此时 到浏览器访问本地路径

出现tomcat服务 就是安装启动好了

部署第二台tomcat 操作一样 但是端口号不能一样

复制代码 
[root@localhost ~]# vim /usr/local/tomcat/tomcat2/conf/server.xml
###22行，修改Server prot，默认为8005 -> 修改为8006
<Server port="8006" shutdown="SHUTDOWN">
 
###69行，修改Connector port，HTTP/1.1  默认为8080 -> 修改为8081
<Connector port="8081" protocol="HTTP/1.1"
 
###116行，修改Connector port AJP/1.3，默认为8009 -> 修改为8010
<Connector port="8010" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />
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