企业级web应用服务器之Tomcat

acro_092024-08-26 10:05

Tomcat介绍

Tomcat 由 Apache 软件基金会下属的 Jakarta 项目开发。它实现了 Java Servlet 和 JavaServer Pages（JSP）等 Java EE 技术规范，为基于 Java 的 Web 应用程序提供运行环境。

主要特点

  1. 轻量级

    • Tomcat 是一个相对轻量级的服务器，易于部署和使用。它占用系统资源较少，适合在各种规模的环境中运行，从开发环境到生产服务器都能胜任。
    • 启动速度快，能够快速响应开发和测试中的需求变化。

  2. 开源免费

    • 作为开源软件，Tomcat 允许开发者查看和修改源代码，这使得开发者可以根据自己的特定需求进行定制和扩展。
    • 免费的特性降低了开发和部署成本，受到众多企业和开发者的青睐。

  3. 兼容性强

    • 严格遵循 Java EE 规范，能够与各种符合规范的 Java Web 应用程序无缝集成。
    • 可以与其他开源软件和商业软件配合使用，如数据库服务器、应用服务器集群等，构建强大的企业级应用解决方案。

  4. 稳定性高

    • 经过多年的发展和广泛的使用，Tomcat 具有很高的稳定性。它在处理大量并发请求时表现出色，能够保证 Web 应用的持续稳定运行。
    • 提供了丰富的配置选项和管理工具，方便管理员对服务器进行监控和调优，进一步提高了稳定性。

工作原理

  1. 接受请求
    • Tomcat 监听特定的端口（通常是 8080），等待来自客户端（如浏览器）的 HTTP 请求。
  2. 解析请求
    • 当接收到请求后，Tomcat 解析请求的内容，包括请求的 URL、HTTP 方法（GET、POST 等）、请求头和请求体等信息。
  3. 调用 Servlet
    • 根据请求的 URL 和配置的 Servlet 映射关系，Tomcat 确定要调用的 Servlet。如果请求是静态资源（如 HTML、CSS、图片等），Tomcat 直接从文件系统中读取并返回给客户端。
    • 对于动态内容，Tomcat 会创建 Servlet 实例，并调用相应的方法来处理请求。Servlet 可以访问请求中的参数、会话信息等，并生成动态的响应内容。
  4. 生成响应
    • Servlet 处理完请求后，将生成的响应内容返回给 Tomcat。Tomcat 会将响应内容封装成 HTTP 响应格式，并发送回客户端。

Tomcat的部署

两台Tomcat主机，Tomcat-node2主机上的操作与Tomcat-node1上相同。

bash 复制代码 
# 安装Java环境
[root@tomcat-node1 ~]# yum install java-1.8.0-openjdk.x86_64 -y

# 安装并启动Tomcat
[root@tomcat-node1 ~]# tar zxf apache-tomcat-9.0.93.tar.gz -C /usr/local/
[root@tomcat-node1 ~]# ln -s /usr/local/apache-tomcat-9.0.93/ /usr/local/tomcat
[root@tomcat-node1 ~]# /usr/local/tomcat/bin/startup.sh

# 查看端口
[root@tomcat-node1 ~]# netstat -antlupe | grep java       
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      1001       84108      35429/java

访问Tomcat

bash 复制代码 
# 生成Tomcat的主配置文件
[root@tomcat-node1 ~]# vim /usr/local/tomcat/conf/tomcat.conf
JAVA_HOME=/etc/alternatives/jre_openjdk

# 生成启动文件
[root@tomcat-node1 ~]# vim /lib/systemd/system/tomcat.service
[Unit]
Description=Tomcat
#After=syslog.target network.target remote-fs.target nss-lookup.target
After=syslog.target network.target

[Service]
Type=forking
EnvironmentFile=/usr/local/tomcat/conf/tomcat.conf
ExecStart=/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
ExecStop=/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
PrivateTmp=true
User=tomcat
Group=tomcat

[Install]
WantedBy=multi-user.target
结合反向代理实现Tomcat部署

  • standalone模式，Tomcat单独运行，直接接受用户的请求，不推荐。

  • 反向代理，单机运行，提供了一个Nginx作为反向代理，可以做到静态由nginx提供响应，动态jsp代理给Tomcat

    • LNMT：Linux + Nginx + MySQL + Tomcat
    • LAMT：Linux + Apache（Httpd）+ MySQL + Tomcat

  • 前置一台Nginx，给多台Tomcat实例做反向代理和负载均衡调度，Tomcat上部署的纯动态页面更适合

    • LNMT：Linux + Nginx + MySQL + Tomcat

  • 多级代理

    • LNNMT：Linux + Nginx + Nginx + MySQL + Tomcat
利用nginx反向代理实现

利用nginx反向代理功能，实现图中的代理功能，将用户请求全部转发至指定的同一个tomcat主机

利用nginx指令proxy_pass 可以向后端服务器转发请求报文,并且在转发时会保留客户端的请求报文中的host首部

bash 复制代码 
[root@nginx-node1 ~]# vim /usr/local/nginx/conf.d/vhost.conf
server {
    listen 80;
    server_name www.qwert.org;
    root /data/web/html;
    index index.html;
    
    location ~ \.jsp$ {
        proxy_pass http://tomcat;
    }
}
# 重启服务进行测试
# 浏览器中访问www.qwert.org/test.jsp
实现Tomcat中的负载均衡

动态服务器的问题，往往就是并发能力太弱，往往需要多台动态服务器一起提供服务。如何把并发的压力分摊，这就需要调度，采用一定的调度策略，将请求分发给不同的服务器，这就是Load Balance负载均衡。

当单机Tomcat，演化出多机多级部署的时候，一个问题便凸显出来，这就是Session。而这个问题的由来，都是由于HTTP协议在设计之初没有想到未来的发展。

bash 复制代码 
[root@nginx-node1 ~]# vim /usr/local/nginx/conf.d/vhost.conf
upstream tomcat {
      #ip_hash;
      hash $cookie_JSESSIONID;
      server 172.25.254.10:8080;
      server 172.25.254.20:8080;
}
server {
    listen 80;
    server_name www.qwert.org;
    root /data/web/html;
    index index.html;


    location ~ \.php$ {
        root /data/web/php;
        set $key $uri$args;
        srcache_fetch GET /memc $key;
        srcache_store PUT /memc $key;
        fastcgi_pass 172.25.254.100:9000;
        fastcgi_index index.php;
        include fastcgi.conf;
    }

    location ~ \.jsp$ {
        proxy_pass http://tomcat;
    }
}

# 重启服务进行测试
# 浏览器中访问www.qwert.org/test.jsp

Memcached

Memcached 只支持能序列化的数据类型，不支持持久化，基于Key-Value的内存缓存系统memcached。虽然没有像redis所具备的数据持久化功能，比如RDB和AOF都没有，但是可以通过做集群同步的方式，让各memcached服务器的数据进行同步，从而实现数据的一致性，即保证各memcached的数据是一样的，即使有任何一台 memcached 发生故障，只要集群中有一台 memcached 可用就不会出现数据丢失，当其他memcached 重新加入到集群的时候,可以自动从有数据的memcached 当中自动获取数据并提供服务。

Memcached 借助了操作系统的 libevent 工具做高效的读写。libevent是个程序库，它将Linux的epoll、BSD类操作系统的kqueue等事件处理功能封装成统一的接口。即使对服务器的连接数增加，也能发挥高性能。memcached使用这个libevent库，因此能在Linux、BSD、Solaris等操作系统上发挥其高性能。Memcached 支持最大的内存存储对象为1M，超过1M的数据可以使用客户端压缩或拆分报包放到多个key中，比较大的数据在进行读取的时候需要消耗的时间比较长，memcached 最适合保存用户的session实现session共享

Memcached存储数据时, Memcached会去申请1MB的内存, 把该块内存称为一个slab, 也称为一个page

Memcached 支持多种开发语言，包括：JAVA,C,Python,PHP,C#,Ruby,Perl等

Memcached 官网：http://memcached.org/

memcached的安装与启动
bash 复制代码 
[root@tomcat-node1 ~]# yum install memcached -y
[root@tomcat-node1 ~]# vim /etc/sysconfig/memcached
PORT="11211"
USER="memcached"
MAXCONN="1024"
CACHESIZE="64"
OPTIONS="-l 0.0.0.0,::1"
[root@tomcat-node1 ~]# systemctl enable --now memcached
[root@tomcat-node1 ~]# netstat -antlupe | grep memcache
tcp 0 0 0.0.0.0:11211 0.0.0.0:* LISTEN
980 97815 34711/memcached

# Tomcat-node2上操作相同

session会话保持

msm（memcached session manager）提供将Tomcat的session保持到memcached可以实现高可用。

项目早期托管在google code,目前在Github

github网站链接: https://github.com/magro/memcached-session-manager

支持Tomcat的 6.x、7.x、8.x、9.x

  • Tomcat的Session管理类，Tomcat版本不同

    • memcached-session-manager-2.3.2.jar
    • memcached-session-manager-tc9-2.3.2.jar

  • Session数据的序列化、反序列化类

    • 官方推荐kyro
    • 在webapp中WEB-INF/lib/下

  • 驱动类

    • memcached(spymemcached.jar)
    • Redis(jedis.jar)
安装

参考链接: https://github.com/magro/memcached-session-manager/wiki/SetupAndConfiguration

将spymemcached.jar、memcached-session-manage、kyro相关的jar文件都放到Tomcat的lib目录中，这个目录是 $CATALINA_HOME/lib/ ，对应本次安装就是/usr/local/tomcat/lib。

kryo-3.0.3.jar
asm-5.2.jar
objenesis-2.6.jar
reflectasm-1.11.9.jar
minlog-1.3.1.jar
kryo-serializers-0.45.jar
msm-kryo-serializer-2.3.2.jar
memcached-session-manager-tc9-2.3.2.jar
spymemcached-2.12.3.jar
memcached-session-manager-2.3.2.jar

下载相关jar包,参考下面官方说明的下载链接

https://github.com/magro/memcached-session-manager/wiki/SetupAndConfiguration

bash 复制代码 
# 修改Tomcat配置
[root@tomcat-node1 ~]# vim /usr/local/tomcat/conf/context.xml
====================省略=========================
<Context>

    <!-- Default set of monitored resources. If one of these changes, the    -->
    <!-- web application will be reloaded.                                   -->
    <WatchedResource>WEB-INF/web.xml</WatchedResource>
    <WatchedResource>WEB-INF/tomcat-web.xml</WatchedResource>
    <WatchedResource>${catalina.base}/conf/web.xml</WatchedResource>

    <!-- Uncomment this to disable session persistence across Tomcat restarts -->
    <!--
    <Manager pathname="" />
    -->
    <Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager"
      memcachedNodes="n1:172.25.254.10:11211,n2:172.25.254.20:11211"
      failoverNodes="n1"
      requestUriIgnorePattern=".*\.(ico|png|gif|jpg|css|js)$"
      transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.kryo.KryoTranscoderFactory"
    />
</Context>

[root@tomcat-node2 ~]# vim /usr/local/tomcat/conf/context.xml
=====================省略======================
<Context>

    <!-- Default set of monitored resources. If one of these changes, the    -->
    <!-- web application will be reloaded.                                   -->
    <WatchedResource>WEB-INF/web.xml</WatchedResource>
    <WatchedResource>WEB-INF/tomcat-web.xml</WatchedResource>
    <WatchedResource>${catalina.base}/conf/web.xml</WatchedResource>

    <!-- Uncomment this to disable session persistence across Tomcat restarts -->
    <!--
    <Manager pathname="" />
    -->
    <Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager"
      memcachedNodes="n1:172.25.254.10:11211,n2:172.25.254.20:11211"
      failoverNodes="n2"
      requestUriIgnorePattern=".*\.(ico|png|gif|jpg|css|js)$"
      transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.kryo.KryoTranscoderFactory"
    />
</Context>


# nginx配置
[root@nginx-node1 ~]# vim /usr/local/nginx/conf.d/vhost.conf
upstream tomcat {
      #ip_hash;
      hash $cookie_JSESSIONID;
      server 172.25.254.10:8080;
      server 172.25.254.20:8080;
}
server {
    listen 80;
    server_name www.qwert.org;
    root /data/web/html;
    index index.html;


    location ~ \.php$ {
        root /data/web/php;
        set $key $uri$args;
        srcache_fetch GET /memc $key;
        srcache_store PUT /memc $key;
        fastcgi_pass 172.25.254.100:9000;
        fastcgi_index index.php;
        include fastcgi.conf;
    }

    location ~ \.jsp$ {
        proxy_pass http://tomcat;
    }
}

# 重启nginx
# 重启memcached
# 重启tomcat
# 在两台tomcat都开启的情况下在浏览器访问www.qwert.org/test.jsp进行测试，然后停掉一台主机的tomcat继续提交信息看是否可以读取到之前的会话信息


停掉node1进行测试

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