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使用Nginx+Tomcat实现负载均衡的全过程
来源：jb51　　时间：2022/5/30 9:34:11　　对本文有异议

Nginx + Tomcat 实现负载均衡

1. 环境

  1. Linux version:  5.4.0-96-generic
  2. OS Version:     ubuntu1~20.04
  3. Architecture:   amd64
  4. Nginx version:  nginx/1.18.0 (Ubuntu)
  5. JVM Version:    11.0.15+10-Ubuntu-0ubuntu0.20.04.1
  6. Tomcat Version: Apache Tomcat/9.0.63

2. 安装

2.1 安装 Nginx

在命令行输入：

  1. sudo apt-get install nginx

测试命令：

  1. sudo nginx -t

窗口显示：

  1. nginx: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf syntax is ok
  2. nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test is successful

在浏览器输入服务器 ip：

image-20220525212228322

2.2 安装 Java

安装 jdk：

  1. sudo apt-get -y install openjdk-11-jdk

查看版本：

  1. java --version

输出如下：

  1. openjdk 11.0.15 2022-04-19
  2. OpenJDK Runtime Environment (build 11.0.15+10-Ubuntu-0ubuntu0.20.04.1)
  3. OpenJDK 64-Bit Server VM (build 11.0.15+10-Ubuntu-0ubuntu0.20.04.1, mixed mode, sharing)

安装成功。

查看 Java 的安装位置：

  1. update-alternatives --config java

输出如下：

  1. There is only one alternative in link group java (providing /usr/bin/java): /usr/lib/jvm/java-11-openjdk-amd64/bin/java

将 $JAVA_HOME 添加到环境变量：

  1. sudo vim $HOME/.bashrc
  2. shift+G

在行尾添加：

  1. export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-11-openjdk-amd64
  2. export PATH=$PATH:$JAVA_HOME

退出 vim ，激活环境变量：

  1. source $HOME/.bashrc

验证环境变量：

  1. echo $JAVA_HOME

输出如下，激活成功。

  1. /usr/lib/jvm/java-11-openjdk-amd64

2.3 安装 Tomcat

官网下载的 Tomcat 9.0.63，注意需为 Core/tar.gz(pgp, sha512) 版本，或 点此下载 ，将文件上传到服务器中的路径 /usr/local 下，输入下列命令解压：

  1. cd /usr/local && tar -zxvf apache-tomcat-9.0.63.tar.gz

配置环境变量，打开 Tomcat 启动脚本：

  1. cd apache-tomcat-9.0.63 && vim bin/startup.sh
  2. shift+G

在语句 exec "$PRGDIR"/"$EXECUTABLE" start "$@" 的上一行插入下列语句：

  1. JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-11-openjdk-amd64
  2. JRE_HOME=$JAVA_HOME/jre
  3. PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin:$JRE_HOME
  4. CLASSPATH=.:$JRE_HOME/lib/rt.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
  5. TOMCAT_HOME=/usr/local/apache-tomcat-9.0.63

保存并退出。

开放服务器的 8080 端口：

  1. firewall-cmd --zone=public --add-port=8080/tcp --permanent

重启防火墙

  1. systemctl restart firewalld.service

去云服务器管理控制台添加安全组：

image-20220525234438235

运行：

  1. ./bin/shutdown.sh && rm -rf logs/catalina.out && ./bin/startup.sh ; tail -f logs/catalina.out

输出应该如下所示：

在浏览器访问 $ip:8080，显示：

image-20220526002245669

说明你配置成功。

3. 部署

3.1 Tomcat 服务器部署

本实验需要使用 3 个端口，分别使用 8001，8082，8083，在腾讯云控制台开放端口后，在 shell 中手动开放端口并重启防火墙：

  1. firewall-cmd --zone=public --add-port=8081/tcp --permanent
  2. firewall-cmd --zone=public --add-port=8082/tcp --permanent
  3. firewall-cmd --zone=public --add-port=8083/tcp --permanent
  4. systemctl restart firewalld.service

注意去腾讯云开启你的安全组

我们使用 Tomcat 自带的 3 个 Web 项目来实现不同的端口访问不同的应用，假设你完全按照上文的方式操作，那么此时你的 Tomcat 为 /usr/local/apache-tomcat-9.0.63，根据根路径打开服务器的配置文件：

  1. cd /usr/local/apache-tomcat-9.0.63/conf && vim server.xml

删除掉原代码，换成以下代码：

  1. <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  2. <Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
  3.      <Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" />
  4.      <Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" />
  5.      <Listener className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener" />
  6.      <Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" />
  7.      <Listener className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener" />
  8.      <GlobalNamingResources>
  9.      <Resource name="UserDatabase" auth="Container"
  10.                type="org.apache.catalina.UserDatabase"
  11.                description="User database that can be updated and saved"
  12.                factory="org.apache.catalina.users.MemoryUserDatabaseFactory"
  13.                pathname="conf/tomcat-users.xml" />
  14.      </GlobalNamingResources>
  15.  
  16.      <Service name="Catalina">
  17.           <Connector port="8081" protocol="HTTP/1.1"
  18.                     connectionTimeout="20000"
  19.                     redirectPort="8443" />
  20.                <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
  21.                     <Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
  22.                     <Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
  23.                          resourceName="UserDatabase"/>
  24.                     </Realm>
  25.                     <Host name="localhost"  appBase="webapps"
  26.                          unpackWARs="true" autoDeploy="true">
  27.                          <Context path="" docBase="ROOT" reloadable="true" />
  28.                          <Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
  29.                               prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"
  30.                               pattern="%h %l %u %t &quot;%r&quot; %s %b" />
  31.                     </Host>
  32.                </Engine>
  33.      </Service>
  34.  
  35.      <Service name="Catalina2">
  36.           <Connector port="8082" protocol="HTTP/1.1"
  37.                     connectionTimeout="20000"
  38.                     redirectPort="8443" />
  39.                <Engine name="Catalina2" defaultHost="localhost">
  40.                     <Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
  41.                     <Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
  42.                          resourceName="UserDatabase"/>
  43.                     </Realm>
  44.                     <Host name="localhost"  appBase="webapps"
  45.                          unpackWARs="true" autoDeploy="true">
  46.                          <Context path="" docBase="examples" reloadable="true" />
  47.                          <Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
  48.                               prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"
  49.                               pattern="%h %l %u %t &quot;%r&quot; %s %b" />
  50.                     </Host>
  51.                </Engine>
  52.      </Service>
  53.  
  54.      <Service name="Catalina3">
  55.           <Connector port="8083" protocol="HTTP/1.1"
  56.                     connectionTimeout="20000"
  57.                     redirectPort="8443" />
  58.                <Engine name="Catalina3" defaultHost="localhost">
  59.                     <Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
  60.                     <Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
  61.                          resourceName="UserDatabase"/>
  62.                     </Realm>
  63.                     <Host name="localhost"  appBase="webapps"
  64.                          unpackWARs="true" autoDeploy="true">
  65.                          <Context path="" docBase="examples/websocket" reloadable="true" />
  66.                          <Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
  67.                               prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"
  68.                               pattern="%h %l %u %t &quot;%r&quot; %s %b" />
  69.                     </Host>
  70.                </Engine>
  71.      </Service>
  72. </Server>
  73.  

这样，通过 $ip:8081、$ip:8082、$ip:8083 分别访问就可以得到不同的服务端。

8083 端口的资源不完整，因为 Tomcat 默认只提供了 2 个有效的 app，第三个端口会返回一个 404 页面，某种程度上它也是一个应用。

3.2 Nginx 反向代理

编辑 nginx.conf 配置文件：

  1. vim /etc/nginx/nginx.conf

将下列语句插入到模块 http 的末尾：

  1. upstream tomcat_server {
  2.     server 101.42.117.143:8081;
  3.     server 101.42.117.143:8082;
  4.     server 101.42.117.143:8083;
  5. }
  6.  
  7. server {
  8.     listen 80;
  9.     server_name 101.42.117.143;
  10.  
  11.     location / {
  12.         proxy_pass http://tomcat_server;
  13.         proxy_set_header Host $host;
  14.         proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
  15.     }
  16. }

启动或重启 nginx：

  1. nginx 或 nginx -s reload

这样，可以直接访问 80 端口，或 $ip 后将其代理到后端的 3 台服务器上。

nginx 默认采用轮询策略。

4. 负载均衡

4.1 轮询

轮询策略 nginx.conf 的配置如下：

  1. upstream tomcat_server {
  2.     server 101.42.117.143:8081 weight=1;
  3.     server 101.42.117.143:8082 weight=1;
  4.     server 101.42.117.143:8083 weight=1;
  5. }
  6.  
  7. server {
  8.     listen 80;
  9.     server_name 101.42.117.143;
  10.  
  11.     location / {
  12.         proxy_pass http://tomcat_server;
  13.         proxy_set_header Host $host;
  14.         proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
  15.     }
  16. }

重启 nginx：

  1. nginx -s reload

使用 postman 频繁访问，页面出现的频率是 ABC ABC ABC ABC。

4.2 加权轮询

加权轮询策略 nginx.conf 的配置如下：

  1. upstream tomcat_server {
  2.     server 101.42.117.143:8081 weight=1;
  3.     server 101.42.117.143:8082 weight=3;
  4.     server 101.42.117.143:8083 weight=5;
  5. }
  6.  
  7. server {
  8.     listen 80;
  9.     server_name 101.42.117.143;
  10.  
  11.     location / {
  12.         proxy_pass http://tomcat_server;
  13.         proxy_set_header Host $host;
  14.         proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
  15.     }
  16. }

重启 nginx：

  1. nginx -s reload

使用 postman 频繁访问，页面出现的频率是 CBCACBCBC CBCACBCBC。

该算法称为提案者轮换选择算法，每一轮都会将被选中的对象减去总权重值，每一轮都会将各结点的权重值加上固定的预设权重值，这是一个公平的轮换算法，可以防止权重过大的结点持续占据资源。过程如下：

初始权重加权选择选中者减去权重和
0 0 01 3 5C1 3 -4
1 3 -42 6 1B2 -3 1
2 -3 13 0 6C3 0 -3
3 0 -34 3 2A-5 3 2
-5 3 2-4 6 7C-4 6 -2
-4 6 -2-3 9 3B-3 0 3
-3 0 3-2 3 8C-2 3 -1
-2 3 -1-1 6 4B-1 -3 4
-1 -3 40 0 9C0 0 0
0 0 01 3 5C1 3 -4
1 3 -42 6 1B2 -3 1
2 -3 13 0 6C3 0 -3
…………

4.2 IP Hash

IP Hash 策略 nginx.conf 的配置如下：

  1. upstream tomcat_server {
  2.     server 101.42.117.143:8081;
  3.     server 101.42.117.143:8082;
  4.     server 101.42.117.143:8083;
  5.     ip_hash;
  6. }
  7.  
  8. server {
  9.     listen 80;
  10.     server_name 101.42.117.143;
  11.  
  12.     location / {
  13.         proxy_pass http://tomcat_server;
  14.         proxy_set_header Host $host;
  15.         proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
  16.     }
  17. }

重启 nginx：

  1. nginx -s reload

它会将主机的 $ip 哈希映射到一个随机的固定值，然后对 3 取模得到响应的端口序号；

使用主机 1 的 postman 频繁访问，页面出现的频率是 AAAAAA；

使用主机 2 的 postman 频繁访问，页面出现的频率是 BBBBBB。

总结

到此这篇关于使用Nginx+Tomcat实现负载均衡的文章就介绍到这了,更多相关Nginx+Tomcat负载均衡内容请搜索w3xue以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持w3xue！

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