Web服务器群集：Nginx+Tomcat实现负载均衡与动静分离集群

目录

一、理论

1.多实例

2.Nginx负载均衡

3.Nginx动静分离

4.配置Nginx+Tomcat负载均衡

5.配置Nginx+Tomcat动静分离集群

6.Nginx 四层代理配置

二、实验

1.配置Nginx+Tomcat负载均衡

2.、配置Nginx+Tomcat动静分离集群

三、问题

1.服务器群集与集群的区别

四、总结

一、理论

1.多实例

（1）概念

多实例就是在一台服务器上同时开启多个不同的服务端口，同时运行多个服务进程，这些服务进程通过不同的socket监听不同的服务端口来提供服务。

2.Nginx负载均衡

（1）原理

Nginx实现负载均衡是通过反向代理实现：

① Nginx 配置反向代理的主要参数；
② upstream 服务池名 {}配置后端服务器池，并提供相应数据；
③ proxy_pass http://服务池名  配置将访问请求转发给后端服务器池的服务器处理。

3.Nginx动静分离

（1）原理

服务端接收来自客户端的请求中，既有静态资源也有动态资源，静态资源由Nginx提供服务,

动态资源Nginx转发至后端。

 （2）优势

Nginx处理静态页面的效率远高于Tomcat的处理能力；

若Tomcat的请求量为1000次，则Nginx的请求量为6000次；

Tomcat每秒的吞吐量为0.6M，Nginx的每秒吞吐量为3.6M；

Nginx处理静态资源的能力是Tomcat处理的6倍。

4.配置Nginx+Tomcat负载均衡

（1）准备三台服务器，Nginx作为负载均衡器，Tomcat作为应用服务器

Nginx 服务器：192.168.204.150:80
Tomcat服务器1：192.168.204.250:8080(tomcat)
Tomcat服务器2：192.168.204.60:8080(tomcat1)  192.168.204.60:8081(tomcat2)

（2）部署Nginx 负载均衡器


systemctl stop firewalld
setenforce 0yum -y install pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++ makeuseradd -M -s /sbin/nologin nginxcd /opt
tar zxvf nginx-1.24.0.tar.gz -C /opt/cd 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make && make installln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/vim /lib/systemd/system/nginx.service
[Unit]
Description=nginx
After=network.target
[Service]
Type=forking
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecrReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecrStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.targetchmod 754 /lib/systemd/system/nginx.service
systemctl start nginx.service
systemctl enable nginx.service

（3）部署2台Tomcat 应用服务器

①配置 Tomcat1：

systemctl stop firewalld
setenforce 0cd /opt
rpm -qpl jdk-8u201-linux-x64.rpm 
rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm 
java -versionvim /etc/profile.d/java.sh
export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_201-amd64
export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jre
export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib
export PATH=${JAVA_HOME}/bin:$PATHsource /etc/profile.d/java.shtar zxvf apache-tomcat-9.0.76.tar.gzmv /opt/apache-tomcat-9.0.76/ /usr/local/tomcat/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/bin/startup.shnetstat -ntap | grep 8080

②配置 Tomcat2（Tomcat多实例部署）：


systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0cd /opt
rpm -qpl jdk-8u201-linux-x64.rpm 
rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm 
java -version在环境变量下创建子文件，方便管理
vim /etc/profile.d/java.shexport JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATHsource /etc/profile.d/java.sh
java -version          #加载一下cd /opt
tar zxvf apache-tomcat-9.0.76.tar.gz
mkdir /usr/local/tomcat
mv apache-tomcat-9.0.76 /usr/local/tomcat/tomcat1
cp -a /usr/local/tomcat/tomcat1 /usr/local/tomcat/tomcat2vim /etc/profile.d/tomcat.sh
#tomcat1
export CATALINA_HOME1=/usr/local/tomcat/tomcat1
export CATALINA_BASE1=/usr/local/tomcat/tomcat1
export TOMCAT_HOME1=/usr/local/tomcat/tomcat1#tomcat2
export CATALINA_HOME2=/usr/local/tomcat/tomcat2
export CATALINA_BASE2=/usr/local/tomcat/tomcat2
export TOMCAT_HOME2=/usr/local/tomcat/tomcat2source /etc/profile.d/tomcat.shvim /usr/local/tomcat/tomcat2/conf/server.xml
<Server port="8006" shutdown="SHUTDOWN">		#22行，修改Server prot，默认为8005 -> 修改为8006
<Connector port="8081" protocol="HTTP/1.1"		#69行，修改Connector port，HTTP/1.1  默认为8080 -> 修改为8081
<Connector port="8010" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />	#122行，修改Connector port AJP/1.3，默认为8009 -> 修改为8010

③修改各 tomcat 实例中的 startup.sh 和 shutdown.sh 文件，添加 tomcat 环境变量

vim /usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh 
# ---------------------------------------------------------------------------
# Start Script for the CATALINA Server
# ---------------------------------------------------------------------------
export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE1
export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME1
export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME1vim /usr/local/tomcat/tomcat1/bin/shutdown.sh
# ---------------------------------------------------------------------------
# Stop script for the CATALINA Server
# ---------------------------------------------------------------------------
export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE1
export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME1
export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME1vim /usr/local/tomcat/tomcat2/bin/startup.sh 
# ---------------------------------------------------------------------------
# Start Script for the CATALINA Server
# ---------------------------------------------------------------------------
export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE2
export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME2
export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME2vim /usr/local/tomcat/tomcat2/bin/shutdown.sh
# ---------------------------------------------------------------------------
# Stop script for the CATALINA Server
# ---------------------------------------------------------------------------
export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE2
export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME2
export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME2

④启动各 tomcat 中的 /bin/startup.sh

/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh 
/usr/local/tomcat/tomcat2/bin/startup.sh netstat -natp | grep java

⑤浏览器访问测试

http://192.168.204.60:8080 
http://192.168.204.60:8081

5.配置Nginx+Tomcat动静分离集群

（1）Tomcat1 server 配置


mkdir /usr/local/tomcat/webapps/test
vim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test1 page</title>   #指定为 test1 页面
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 1,http://www.test1.com");%>
</body>
</html>cd /usr/local/tomcat/conf/
cp server.xml{,.bak}     #备份一下配置文件vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
#由于主机名 name 配置都为 localhost，需要删除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false"><Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/test" path="" reloadable="true"></Context>
</Host>/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh    #重启

（2）Tomcat2 server 配置(多实例)

mkdir /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test /usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/testvim /usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test2 page</title>   #指定为 test2 页面
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 2,http://www.test2.com");%>
</body>
</html>vim /usr/local/tomcat/tomcat1/conf/server.xml
#删除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false"><Context docBase="/usr/local/tomcat/tomcat1/webapps/test" path="" reloadable="true" />
</Host>/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh vim /usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test3 page</title>   #指定为 test3 页面
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 3,http://www.test3.com");%>
</body>
</html>vim /usr/local/tomcat/tomcat2/conf/server.xml
#删除前面的 HOST 配置
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false"><Context docBase="/usr/local/tomcat/tomcat2/webapps/test" path="" reloadable="true" />
</Host>/usr/local/tomcat/tomcat2/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/tomcat2/bin/startup.sh

（3）Nginx server 配置

准备静态页面和静态图片：


echo '<html><body><h1>这是静态页面</h1></body></html>' > /usr/local/nginx/html/index.html
mkdir /usr/local/nginx/html/img
cp /root/game.jpg /usr/local/nginx/html/imgvim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
......
http {
......#gzip on;#配置负载均衡的服务器列表，weight参数表示权重，权重越高，被分配到的概率越大upstream tomcat_server {server 192.168.204.250:8080 weight=1;server 192.168.204.60:8080 weight=1;server 192.168.204.60:8081 weight=1;}server {listen 192.168.204.150:80;server_name www.david.com;charset utf-8;#access_log logs/host.access.log main;#配置Nginx处理动态页面请求，将 .jsp文件请求转发到Tomcat 服务器处理location ~ .*\.jsp$ {proxy_pass http://tomcat_server;
#设置后端的Web服务器可以获取远程客户端的真实IP
##设定后端的Web服务器接收到的请求访问的主机名（域名或IP、端口），默认HOST的值为proxy_pass指令设置的主机名。如果反向代理服务器不重写该请求头的话，那么后端真实服务器在处理时会认为所有的请求都来在反向代理服务器，如果后端有防攻击策略的话，那么机器就被封掉了。proxy_set_header HOST $host;
##把$remote_addr赋值给X-Real-IP，来获取源IPproxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
##在nginx 作为代理服务器时，设置的IP列表，会把经过的机器ip，代理机器ip都记录下来proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;}#配置Nginx处理静态图片请求location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|css)$ {root /var/www/html/jack;expires 10d;}location / {root html;index index.html index.htm;}
......}
......
}

（4）测试

测试静态页面效果
浏览器访问 http://192.168.204.150/
浏览器访问 http://192.168.204.150/game.jpg

测试负载均衡效果，不断刷新浏览器测试
浏览器访问 http://192.168.204.150/index.jsp

6.Nginx 四层代理配置

和http同等级：所以一般只在http上面一段设置：


stream {log_format  main  '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';access_log  /var/log/nginx/access.log  main;upstream appserver{server 192.168.204.250:8080 weight=1;server 192.168.204.60:8080 weight=1;server 192.168.204.60:8081 weight=1;}server {listen 8080;proxy_pass appserver;}
}http {
......注：配置4层代理，记得在Nginx中添加 --with-stream 模块

二、实验

1.配置Nginx+Tomcat负载均衡

（1）查看nginx版本

 （2）启动Tomcat1

 （3）安装并启动Tomcat2（Tomcat多实例部署）：

①安装 tomcat并设置环境变量

 ②更新配置文件

 ③修改 tomcat2 中的 server.xml 文件，要求各 tomcat 实例配置不能有重复的端口号

④修改 tomcat 1实例中的 startup.sh 和 shutdown.sh 文件，添加 tomcat 环境变量

 

⑤修改 tomcat 2实例中的 startup.sh 和 shutdown.sh 文件，添加 tomcat 环境变量

 

 ⑥启动各 tomcat 中的 /bin/startup.sh

 ⑦监听端口

⑧浏览器访问测试

http://192.168.204.60:8080 

http://192.168.204.60:8081

2.、配置Nginx+Tomcat动静分离集群

（1）Tomcat1 server 配置

①配置jsp网页

②备份

③HOST配置

 

 ④主机名更新

 ⑤关闭并重启服务

(2)Tomcat2 server 配置(多实例)

①tomcat1配置jsp网页

②tomcat2配置jsp网页

③HOST配置

④关闭并重启服务

tomcat1(192.168.204.60:8080 )

tomcat2( 192.168.204.60:8081)

 （3）Nginx server 配置

①配置网页

②配置负载均衡的服务器列表，weight参数表示权重，权重越高，被分配到的概率越大

 ③配置Nginx处理动态页面请求，将 .jsp文件请求转发到Tomcat 服务器处理

④配置Nginx处理静态图片请求

⑤重启服务

 

 ⑥检查语法

 ⑦测试静态页面效果

浏览器访问 http://192.168.204.150/


浏览器访问 http://192.168.204.150/game.jpg

 

 ⑧测试负载均衡效果，不断刷新浏览器测试
浏览器访问 http://192.168.204.150/index.jsp

刷新第1次

 刷新第2次

 刷新第3次

三、问题

1.服务器群集与集群的区别

（1）群集

群集服务器是一组独立的服务器，运行群集服务，并象单个系统一样运作。群集服务器的目的是，在出故障或断电的情况下，保证客户对应用程序和资源的访问。

（2）集群

集群就是一组计算机，它们作为一个整体向用户提供一组网络资源。

四、总结

多实例是在一台服务器上同时开启多个不同的服务端口，同时运行多个服务进程，这些服务进程通过不同的socket监听不同的服务端口来提供服务。

Nginx实现负载均衡是通过反向代理实现。

Nginx动静分离中静态资源由Nginx提供服务,动态资源Nginx转发至后端。

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