Tomcat详细配置、优化、负载均衡

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简介

Tomcat本身完全用java语言编写，要先安装JDK，才能运行。目前是Apache开源软件组织的一个软件项目，它的官网 http://tomcat.apache.org。

Tomcat类加载默认使用的是双亲委托模型-子类优先。

一、目录结构

1、Tomcat 的目录层次结构

  • bin: 存放启动和关闭等 Tomcat 的脚本文件、环境变量，catalina可以设置JDK、JRE 路径和Tomcat 内存。
  • conf： 存放 Tomcat
    服务器的各种配置文件，catalina目录下可以设置默认加载的项目。catalina文件可以设置tomcat服务器内存大小。context.xml可以用来配置数据源之类的东西。logging文件记录tomcat服务器运行的日志记录。server.xml可以设置域名、端口号、IP、请求的编码、默认加载的项目。web.xml可以设置tomcat服务器支持的文件类型。
  • lib: 存放 Tomcat 服务器支撑的jar包，可以做多项目的jar优化。
  • logs: 存放 Tomcat 的日志文件。
  • temp: 存放 Tomcat 运行时产生的临时文件，对Tomcat 没有影响。
  • webapps:web应用虽在目录，即供外界访问的web资源的存放目录，支持以war包、Jar包、普通文件夹三种形式发布应用。
  • work: Tomcat 的工作目录， Catalina 就在这目录中，用来存放Tomcat运行时编译后的文件。清空work目录，重启Tomcat，可以达到清除Tomcat服务器缓存的目的。
  • 文件LICENSE、NOTICE、RELEASE-NOTES、RUNNING.txt：Tomcat服务器的一些签证，运行，注意的信息，比如JDK版本、变量及作用。

2、JavaWeb应用的组成结构

webapps\aoolication______Web应用所在目录
|----html、jsp、css、js等文件，根目录下的文件外界可以直接访问
|----WEB-INF目录：目录下的文件外界无法直接访问，由web服务器负责调用
    |---------classes目录(java类)
    |---------lib目录(java类运行所需的jar包)
    |---------web.xml(web应用的配置文件)

3、Tomcat的组成结构

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<!-- 代表整个Servlet容器组件，是最顶层元素，可以包含一个或多个<Service>元素 -->
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
    <!-- 包含一个<Engine>元素以及一个或多个<Connector>元素，这些<Connector>共享一个<Engine> -->
    <Service name="Catalina">
        <!-- 代表和客户程序实际交互的组件，负责接收客户请求，以及向客户返回响应 -->
        <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
                   connectionTimeout="20000"
                   redirectPort="8443"/>
        <Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443"/>
        <!-- 它处理在同一个<Service>中所有<Connector>接收到的客户请求 -->
        <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
            <!-- 在一个<Engine>中可以包含多个<Host>,它代表一个虚拟主机(即一个服务器程序可以部署在多个有不同IP的服务器主机上)，它可以包含一个或多个应用 -->
            <Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
                <Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
                       resourceName="UserDatabase"/>
            </Realm>
            <Host name="localhost" appBase="webapps"
                  unpackWARs="true" autoDeploy="true">
                <!-- 应用映射 -->
                <Context path="/myapp" docBase="/home/myapp"></Context>
                <Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
                       prefix="localhost_access_log." suffix=".txt"
                       pattern="%h %l %u %t &quot;%r&quot; %s %b"/>
            </Host>
        </Engine>
    </Service>
</Server>

4、Tomcat体系结构

5、项目虚拟目录的映射方式

从Tomcat6开始，Tomcat支持自动映射，即Tomcat服务器会自动管理webapps目录下的所有web应用，并把它映射成虚拟目录，换句话说，只需把web 应用放在webapps
目录下，不需要配置Context，外界可以直接访问，但是如果你不想讲项目放在webapps下，而是放在其他地方，还是需要配置Context，比如我的tomcat在/home
路径下，我的项目在D盘,则需要在Host下增加如下虚拟目录映射语句

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<Context path="/myapp" docBase="/home/myapp"></Context>

6、Context的寻址优先级

-1）：到Tomcat安装目录/conf/Context.xml文件中查找元素。

  • 2）：到Tomcat安装目录/conf/[enginename]/[hostname]/context.xml.default文件中查找元素。

    • enginename：表示的name属性

    • hostname：表示d的那么属性

  • 3）：到Tomcat安装目录/conf/[enginename]/[hostname]/[contextpath].xml文件中查找元素

    • contextpath：表示单个Web应用的URL入口

  • 4）：到Web应用的META-INF/context.xml文件中查找<Context>元素

  • 5）：到Tomcat安装目录/conf/server.xml文件中查找<Context>元素。只适用于单个Web应用

7、修改项目为默认路径

方式一：

在Tomcat默认安装后，tomcat的主目录是webapps/root目录，所以如果想改变tomcat的主目录的话可以如下所做：

在/conf/server.xml文件的 <Host></Host> 之间加入代码

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<Context path="" docBase="/home/myapp" reloadable="true" debug="0"></Context>

方式二：

将tomcat安装目录下的ROOT下的所有文件删除，换成自己项目的文件。

二、常用配置

1、Context元素的属性

  • path： 指定访问该 Web 应用的URL入口
  • docBase： 指定 Web 应用的文件路径，可以写绝对路径，也可以写相对于appBase属性的相对路径
  • className：指定实现Context组件的Java类的名字，这个类必须实现org.apache.catalina.Contex
    接口，该属性默认值为org.apache.catalina.core.StandardContext（不建议大家改动）
  • reloadable：如果为 true ，Tomcat服务器在运行状态下回监视在WEB-INF/classes和WEB-INF/lib目录下的class
    文件的改动，以及监视Web应用的WEB-INF/web.xml文件的改动，如果检测到有更新，服务器会自动更新加载 web 应用。其默认值为 false 。在开发和调试阶段，将其改为 true
    ，一般像Eclipse等开发环境都会默认改为true。在正式发布阶段，应将其该为false，可以降低 Tomcat 的运行负荷，提高Tomcat的运行性能，
    在一般情况下，<Context>元素都会使用默认的标准Context组件，即className属性采用默认值org.apache.catalina.core.StandardContext
    ，它除了拥有上面介绍到的属性外，还有自身专有的属性：
  • cachingAllowed：是否允许启用静态资源(HTML、图片、声音等)的缓存。默认值为 true 。
  • cacheMaxSize：设置静态资源缓存的最大值，单位为K。
  • workDir：指定Web应用的工作目录。
  • uppackWAR：如果为 true ，会把war文件展开为开放目录后再运行。为 false ，直接运行 war 文件。默认值为 true 。

2、web.xml文件

该文件必须放在/WEB-INF目录下，但是从7.0版本开始，Tomcat可以不使用web.xml文件，而是使用注解方式。

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@WebServlet("/helloServlet") //注释定义
public class HelloServlet extends HttpServlet {
}

TOMCAT中web.xml文件和java项目中WEB-INF目录下的web.xml文件的区别：
加载顺序：
1、tomcat conf目录下；
2、项目目录下的；
tomcat config目录下的为服务器全局作用域，一般用来配置全局设置、数据源等，而项目目录下的为局部作用域。
在tomcat 的web.xml是可以设置session的;

三、Tomcat 优化

1、内存使用配置

  • Tomcat 是依赖于 JVM 的，所以 Tomcat 的使用内存配置实质上是 JVM 的内存配置

-在 /bin 目录下的 catalina.sh 可以直接通过 Tomcat 设置 JVM 内存参数

set "JAVA_OPTS=%JAVA_OPT% -server -Xms2048m -Xmx2048m -XX:PermSize=256m -XX:MaxPermSize=512m -Djava.awt.headless=true"

-通过内存设置充分利用服务器内存

  • -server ： 模式启动应用慢，但是极大程度提高运行性能

  • -Xms2048m -Xmx2048m ： 设置的是堆内存

  • java8 开始， PermSize 被 MetaspaceSize 代替， MetaspaceSize 共享 heap
    ，不会再有 java.lang.OutOfMemoryError：PermGen space ，可以不设置．

  • Headless=true ： 适用于Linux系统，与图形操作有关，如生成验证码含义是当前的是无显示器的服务器，应用中如果获取系统显示有关的参数会抛出异常， windows 系统可不用设置．

-可通过 jmap -heap process_id 查看设置是否成功

2、最大连接数配置（并发能力）

  • 在 /conf/server.xml 里进行配置

  • 在 <Connector> 属性中

  • 将 protocol 属性改为 "org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol",NIO 模型的效率更高

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maxThreads="500" //当前可以同时处理的最大用户访问数
        minSpareThreads="100" //最小空闲线程连接数，用于优化线程池
        maxSpareThreads="200"
        acceptCount="200" //当所有的线程以分配，仍然允许连接进来，但是出于等待状态的用户数。等待线程数+工作线程数=总的可最大连接数,如果超过此数，新的连接将不会被接受，就会产生一个http错误
        enableLookups="false"//是否允许DNS反查，如果为true，request.getRemoteHost会执行DNS查找，反向解析ip对应域名或主机名，当没有这样需要的时候，可以将这个功能关闭，在一定程度上提高了Tomcat服务器的性能

四、负载均衡配置

负载均衡是提高应用负载量和容错的有效手段，可以结合 Nginxs 与 Tomcat 实现， Nginx 是一款性能优异的反向代理服务器。

1、负载均衡配置实现

反向代理原理示意图：

负载均衡示意图：

负载均衡策略：

  • Nginx 提供轮询（round robin）
  • 用户IP哈希（client IP）
  • 指定权重

2、负载均衡时Session的处理策略

问题：

` Session ` 是 ` Tomcat ` 服务器上的内存空间，如果一个用户发出多个请求，却发到了多个 ` tomcat ` 服务器中，那么就会出现 ` Session ` 不同步的问题。

解决方案1：请求锁定

将一个用户的请求锁定到某一台服务器上，简单，但是缺乏容错性，一旦某个服务器发生故障， ` Session ` 可能丢失，（但是服务器发生故障是一个低概率事件，如果一个服务器经常挂掉，要么是硬件有问题，要么是应用有问题）。

可以使用用户IP哈希实现

解决方案2：Session复制

` Session ` 复制策略，基于网络的广播策略，一个节点 ` Session ` 变化，其他节点同步复制，具有容错性，但节点多或复制量大时对网络负荷大，使网络效率低下，甚至阻塞

  • ① 在 /conf/server.xml 文件中开启 Session 复制的选项，将 <Cluster> 注释去掉，7.0默认值以配置好，需要接收器 <Receiver> 绑定内网(
    一般服务器都有两块网卡)网卡地址,修改端口>。

  • ② 在应用中指定应用是在分布式部署之下，在 web.xml 中添加 <distributable/> 选项

解决方案3：共享Session

额外创建一个共享的空间用来存放 ` Session ` ，所有服务器共享一个 ` Session `

`  memcached ` 缓存共享方案基本原理

粘性 ` Session ` 与非粘性 ` Session ` 方式：

需要一些工具 jar 包，官网有目录和下载连接，在 /conf/context.xml 中进行配置，全局有效。

3、集群环境中应用代码应注意的问题

  • ① 传递 Session 需要实体类序列化支持，实现可序列化接口，设置版本号

  • ② 获取用户IP地址方法的变化，获取真实客户端ip而不是 Nginx 代理地址

  • ③ 动静分离结构的预规划，

    /一般高并发的网站上，资源类的文件，如 js 、css ,图片通常是由静态服务器处理， Nginx 处理静态文件效率就非常高，而 Tomcat 处理静态文件是它很大的一个弱势， Tomcat
    只负责动态请求的处理。那么编码的时候就要考虑静态资源最后可能要被拿出去，地址会有变化，所以在开发的时候应该规划访问地址，保持最大灵活性。

本文地址：Tomcat详细配置、优化、负载均衡

本文地址： https://github.com/maxzhao-it/blog/post/61791/