Nginx + Tomcat 动静分离实现负载均衡

野性酷女 2021-09-25 22:44 461阅读 0赞

## 0.前期准备 ##

使用Debian环境。安装Nginx(默认安装)，一个web项目，安装tomcat(默认安装)等。

## 1.一份Nginx.conf配置文件 ##

# 定义Nginx运行的用户 和 用户组 如果对应服务器暴露在外面的话建议使用权限较小的用户 防止被入侵
    # user www www;
    #Nginx进程数, 建议设置为等于CPU总核心数
    worker_processes 8;
    #开启全局错误日志类型
    error_log /var/log/nginx/error.log info;
    #进程文件
    pid /var/run/nginx.pid;
    #一个Nginx进程打开的最多文件描述数目 建议与ulimit -n一致
    #如果面对高并发时 注意修改该值 ulimit -n 还有部分系统参数 而并非这个单独确定
    worker_rlimit_nofile 65535;
    events{
     #使用epoll模型提高性能
     use epoll;
     #单个进程最大连接数
     worker_connections 65535;
    }
    http{
     #扩展名与文件类型映射表
     include mime.types;
     #默认类型
     default_type application/octet-stream;
     sendfile on;
     tcp_nopush on;
     tcp_nodelay on;
     keepalive_timeout 65;
     types_hash_max_size 2048;
     #日志
     access_log /var/log/nginx/access.log;
     error_log /var/log/nginx/error.log;
     #gzip 压缩传输
     gzip on;
     gzip_min_length 1k; #最小1K
     gzip_buffers 16 64K;
     gzip_http_version 1.1;
     gzip_comp_level 6;
     gzip_types text/plain application/x-javascript text/css application/xml application/javascript;
     gzip_vary on;
     #负载均衡组
     #静态服务器组
     upstream static.zh-jieli.com {
     server 127.0.0.1:808 weight=1;
     }
     #动态服务器组
     upstream zh-jieli.com {
     server 127.0.0.1:8080;
     #server 192.168.8.203:8080;
     }
     #配置代理参数
     proxy_redirect off;
     proxy_set_header Host $host;
     proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
     proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
     client_max_body_size 10m;
     client_body_buffer_size 128k;
     proxy_connect_timeout 65;
     proxy_send_timeout 65;
     proxy_read_timeout 65;
     proxy_buffer_size 4k;
     proxy_buffers 4 32k;
     proxy_busy_buffers_size 64k;
     #缓存配置
     proxy_cache_key '$host:$server_port$request_uri';
     proxy_temp_file_write_size 64k;
     proxy_temp_path /dev/shm/JieLiERP/proxy_temp_path;
     proxy_cache_path /dev/shm/JieLiERP/proxy_cache_path levels=1:2 keys_zone=cache_one:200m inactive=5d max_size=1g;
     proxy_ignore_headers X-Accel-Expires Expires Cache-Control Set-Cookie;
    server{
     listen 80;
     server_name erp.zh-jieli.com;
     location / {
     index index; #默认主页为 /index
     #proxy_pass http://jieli;
     }
     location ~ .*\.(js|css|ico|png|jpg|eot|svg|ttf|woff) {
     proxy_cache cache_one;
     proxy_cache_valid 200 304 302 5d;
     proxy_cache_valid any 5d;
     proxy_cache_key '$host:$server_port$request_uri';
     add_header X-Cache '$upstream_cache_status from $host';
     proxy_pass http://static.zh-jieli.com;
     #所有静态文件直接读取硬盘
     # root /var/lib/tomcat7/webapps/JieLiERP/WEB-INF ;
     expires 30d; #缓存30天
     }
     #其他页面反向代理到tomcat容器
     location ~ .*$ {
     index index;
     proxy_pass http://zh-jieli.com;
     }
     }
     server{
     listen 808;
     server_name static;
     location / {
    }
     location ~ .*\.(js|css|ico|png|jpg|eot|svg|ttf|woff) {
     #所有静态文件直接读取硬盘
     root /var/lib/tomcat7/webapps/JieLiERP/WEB-INF ;
     expires 30d; #缓存30天
     }
     }
    }

基本配置这个文件，就可以实现负载了。但是里面的各种关系要了解就比较麻烦了。这篇博客，也不是教学篇，是记录一下，方便以后自己看了。

## 2.基础讲解 ##

现在假使有一台电脑192.168.8.203这台电脑，上面部署了Tomcat，里面8080端口有J2EE的服务，通过浏览器可以正常浏览网页。现在有一个问题tomcat是一个比较全面的web容器，对静态网页的处理，应该是比较费资源的，特别是每次都要从磁盘读取静态页面，然后返回。这中间会消耗Tomcat的资源，可能会使那些动态页面解析性能影响。秉承Linux哲学，一个软件只做一件事的原则。Tomcat就应该只处理JSP动态页面。这里就用到以前了解的Nginx来进行反向代理。第一步代理，实现动静网页分离。这个很简单的。

worker_processes 8;
    
     pid /var/run/nginx.pid;
    
     worker_rlimit_nofile 65535;
    
     events{
     use epoll;
     worker_connections 65535;
     }
    
     http{
     include mime.types;
     default_type application/octet-stream;
     sendfile on;
     tcp_nopush on;
     tcp_nodelay on;
     keepalive_timeout 65;
     types_hash_max_size 2048;
    proxy_redirect off;
     proxy_set_header Host $host;
     proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
     proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
     client_max_body_size 10m;
     client_body_buffer_size 128k;
     proxy_connect_timeout 65;
     proxy_send_timeout 65;
     proxy_read_timeout 65;
     proxy_buffer_size 4k;
     proxy_buffers 4 32k;
     proxy_busy_buffers_size 64k;
    
     server{
     listen 80;
     server_name xxx.com;
     location / {
     index index; 
     }
     location ~ .*\.(js|css|ico|png|jpg|eot|svg|ttf|woff) {
     proxy_pass http://192.168.8.203:8080;
     expires 30d; 
     }
     location ~ .*$ {
     index index;
     proxy_pass http://192.168.8.203:8080;
     }
     }
     }

worker_processes 8;
    pid /var/run/nginx.pid;
    worker_rlimit_nofile 65535;
    events{
     use epoll;
     worker_connections 65535;
     }
    http{
     include mime.types;
     default_type application/octet-stream;
     sendfile on;
     tcp_nopush on;
     tcp_nodelay on;
     keepalive_timeout 65;
     types_hash_max_size 2048;
    proxy_redirect off;
     proxy_set_header Host $host;
     proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
     proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
     client_max_body_size 10m;
     client_body_buffer_size 128k;
     proxy_connect_timeout 65;
     proxy_send_timeout 65;
     proxy_read_timeout 65;
     proxy_buffer_size 4k;
     proxy_buffers 4 32k;
     proxy_busy_buffers_size 64k;
    server{
     listen 80;
     server_name xxx.com;
     location / {
     index index;
     }
     location ~ .*\.(js|css|ico|png|jpg|eot|svg|ttf|woff) {
     proxy_pass http://192.168.8.203:8080;
     expires 30d;
     }
     location ~ .*$ {
     index index;
     proxy_pass http://192.168.8.203:8080;
     }
     }
     }

修改nginx的配置文件 /etc/nginx/nginx.conf 默认有个配置文件的。其实大部分都差不多，关键还是server段的设置。这里我设置server段如上所示，其他段复制就可以了。server段里面的解释如下：第35行为监听本机80端口。37-39行表示默认主页，这里的默认主页我是index.jsp 对应到我项目中是一个index。 这里根据需要可以改为

index index.jsp index.html index.htm index.php

具体可参考其他文章。 关键的第40行，这个是正则匹配，网上也有很多介绍。这里匹配我项目中用到的所有静态网页后缀。第41行是代理地址。这里我代理到我的web应用中。expires 30d缓存为30天，这里的缓存是对应到前端页面，用户的Cache-Control字段，

![98c3bb51eca21d2e65f5e29d4a40a8ae.jpg][]

第44行中那个正则是匹配无后缀的页面。我项目中jsp页面是无后缀的。这里可以根据需要进行修改。同样代理到192.168.8.203:8080这里。到这里你可能会问，我艹，这有毛意思啊？当然不是这样了。简单的实现静动分离，我们可以把第41行进行修改，改为

root   /var/lib/tomcat7/webapps/JieLiERP/WEB-INF

表示不代理，直接从本地磁盘拿。通过查tomcat日志可以看到静态页面是没有访问到的。但这样又有一个问题。这样的灵活性不好，对下面要讲到的内存缓存和集群部署来说都是不友好的，所以又有了下面的这种写法。再写一个server段。

server{
     listen 808;
     server_name static;
     location / {
    }
    location ~ .*\.(js|css|ico|png|jpg|eot|svg|ttf|woff) {
     #所有静态文件直接读取硬盘
     root /var/lib/tomcat7/webapps/JieLiERP/WEB-INF ;
     expires 30d; #缓存30天
     }
     }

这次监听808端口，然后上上面的代码41行就可以修改为 proxy\_pass http://192.168.8.203:808了，到这里就实现了动静分离了。如果多台服务器，就修改对应的ip就可以了。如果发现连接不上的，要检查一下防火墙，权限等外部问题，这个配置是这样的。

如果单纯这样的话，我们会发现页面直接传输过于占用带宽。对应web的优化，这里想到的是通过对页面进行gzip压缩，然后传到用户那里，再解压，这样可以有效的减少带宽。这里就会用到Nginx 的gzip模块了。默认的Nginx是集成有gzip模块的。只需在http段增加下面配置即可。

gzip on;
     gzip_min_length 1k; #最小1K
     gzip_buffers 16 64K;
     gzip_http_version 1.1;
     gzip_comp_level 6;
     gzip_types text/plain application/x-javascript text/css application/xml application/javascript;
     gzip_vary on;

给个首页看看效果

![9a29c533a760e96982472e6e5a5eeba3.jpg][]

![6cff5db5c897655d9beecdbb924e0ce1.jpg][]

不要在意请求数不一样，那两个请求是谷歌插件来的。不用觉得我在骗你。

作为假使有很多人访问的网站来说，缓存肯定是很重要的东西了。一开始是想通过插件，让Nginx和Redis进行合成，然后Nginx使用Redis来缓存的，但是发现配置起来很麻烦，还要自己下载插件，重新编译Nginx，比较麻烦，所以这里觉得用Nginx自带的缓存也是不错的选择。虽然效率比不上redis，但是有还是比没有好。Nginx默认的缓存是磁盘文件系统的缓存，而不是像Redis那样的内存级别的缓存。一开始我以为Nginx就只有这样。后来查了写资料，才知道是我太天真了，对Linux不是很了解导致的。Linux的一切皆文件。原来我们可以把文件缓存到内存对应的Linux文件系统中。我说的可能比较难以理解，请自行搜索/dev/shm 这个文件目录。我们把文件缓存到这个文件目录里，其实就相当与内存的缓存了。只不过还是靠文件系统管理。所以比不上自定义格式的Redis那样的内存缓存。

在http段进行基本配置

1 #缓存配置
     2 proxy_cache_key '$host:$server_port$request_uri';
     3 proxy_temp_file_write_size 64k;
     4 proxy_temp_path /dev/shm/JieLiERP/proxy_temp_path;
     5 proxy_cache_path /dev/shm/JieLiERP/proxy_cache_path levels=1:2 keys_zone=cache_one:200m inactive=5d max_size=1g;
     6 proxy_ignore_headers X-Accel-Expires Expires Cache-Control Set-Cookie;

location ~ .*\.(js|css|ico|png|jpg|eot|svg|ttf|woff) {
     proxy_cache cache_one;
     proxy_cache_valid 200 304 302 5d;
     proxy_cache_valid any 5d;
     proxy_cache_key '$host:$server_port$request_uri';
     add_header X-Cache '$upstream_cache_status from $host';
     proxy_pass http://192.168.8.203:808;
    expires 30d; #缓存30天
     }

经过这两个的配置就基本能实现了，这里说几个注意项，也是困扰我很久的问题。上面第一段代码第6行，proxy\_ignore\_headers 如果web项目中的html的head头里面指定

1 <meta http-equiv="pragma" content="no-cache">
     2 <meta http-equiv="cache-control" content="no-cache">
     3 <meta http-equiv="expires" content="0">

这些不缓存的话，就要加上proxy\_ignore\_headers的配置项了。还有一点就是/dev/shm下面的文件系统权限默认只给root用户，所以要chmod 777 -R /dev/shm 这样不是很安全的做法，如果实际上线可以给定某个用户组，关于用户组的设置是配置的第一行

user www www;

上面第二段代码的第6行是增加一个header字段方便查看是否击中缓存。

我们rm -rf /dev/shm/JieLiERP/proxy\_\* 下面的所有文件(注意这里如果是进行多次测试的话要nginx -s reload 重新读取配置或重启服务，因为你rm -rf只是删除了缓存文件，但是缓存的结构信息还在nginx进程里面，结构还在，如果不重启的话，是会出现访问不到的)

![a68f9c56d695a8008b45f107732d1390.jpg][]

所以要记得重启哦。下面是运行效果

第一次访问

![1346733608e09901b1cb764917c60b8b.jpg][]

第二次访问，在浏览器中Ctrl+Shift+R 强制刷新

![d83a6ad8e012e05d7c92586b8e47637b.jpg][]

到这里就可以看到效果了。我们查看一下/dev/shm这个里面

![ac457fe41b20df970c01126abbdbb41f.jpg][]

到这里已经快结束了。最后也是比较关键的一个技术点，就是集群，集群，集群。这个就要用到upstream了，看到最开头的配置文件了吗，就是那个

#负载均衡组
    #静态服务器组
    upstream static {
     server 127.0.0.1:808 weight=1;
     server 192.168.8.203:808 weight=1;
    }

#动态服务器组
    upstream dynamic {
     server 127.0.0.1:8080;
     #server 192.168.8.203:8080;
    }

上面那个就是集群组了。upstream是关键字，static 和 dynamic是两个服务器集群组的名称。以第一个为例，server 127.0.0.1:808 是服务器地址，后面的weight=1 是权重。有多个就写多个。亲测试过，集群中的一个坏了，不影响系统运行。至于更多的轮询规则，可以参考网上更多的资料。这里不多说。至于怎么使用呢？ proxy\_pass http://192.168.8.203:808 改为 proxy\_pass http://static; 这样即可实现均衡。

到这里就结束了。把上面各个部分根据自己需求配置起来就可以实现单机房[负载均衡][Link 1]了。 上面这种做法有一个缺点就是在前面的那一台nginx如果当机，后面所以机器就失去了被访问的能力了，所以需要在前面实现多个nginx多机房的负载。关于这个就是另外一个话题了。目前还没有研究。以后有机会再说了。

上面动态服务器组如果是那种需要保存用户状态的话，会有问题，就是session问题，比如我在server1进行登录后，下一次动态服务器组进行轮询后可能分配到server2，就会造成要重新登录。治标的办法是，配置轮询规则，根据用户请求的IP进行Hash，然后分配对应的服务器。具体配置如下：

upstream dynamic{
     ip_hash;
     server 127.0.0.1:8080;
     server 192.168.0.203:8080;
     }

这样就可以实现一个用户对应一个服务器节点。这样就不会有重复登录的问题。另一种治本的办法是，利用缓存系统进行session的统一存储管理。具体的做法我还没有试验过，参考资料有相关的文章，可以了解一下。

[98c3bb51eca21d2e65f5e29d4a40a8ae.jpg]: http://static.codeceo.com/images/2015/12/98c3bb51eca21d2e65f5e29d4a40a8ae.jpg
[9a29c533a760e96982472e6e5a5eeba3.jpg]: http://static.codeceo.com/images/2015/12/9a29c533a760e96982472e6e5a5eeba3.jpg
[6cff5db5c897655d9beecdbb924e0ce1.jpg]: http://static.codeceo.com/images/2015/12/6cff5db5c897655d9beecdbb924e0ce1.jpg
[a68f9c56d695a8008b45f107732d1390.jpg]: http://static.codeceo.com/images/2015/12/a68f9c56d695a8008b45f107732d1390.jpg
[1346733608e09901b1cb764917c60b8b.jpg]: http://static.codeceo.com/images/2015/12/1346733608e09901b1cb764917c60b8b.jpg
[d83a6ad8e012e05d7c92586b8e47637b.jpg]: http://static.codeceo.com/images/2015/12/d83a6ad8e012e05d7c92586b8e47637b.jpg
[ac457fe41b20df970c01126abbdbb41f.jpg]: http://static.codeceo.com/images/2015/12/ac457fe41b20df970c01126abbdbb41f.jpg
[Link 1]: http://www.codeceo.com/article/balanced-algorithm.html