Nginx + Tomcat 构筑Web服务器集群的负载均衡

癞疙宝། – _ – །

已于 2022-06-08 19:46:38 修改

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分类专栏： nginx+tomcat集群文章标签：服务器 nginx tomcat

于 2022-06-06 18:23:00 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/m0_56342013/article/details/125148936

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本文详细介绍了如何使用Nginx与Tomcat构建Web服务器集群的负载均衡，涵盖了Nginx的核心特点，如非阻塞、高并发处理，以及upstream负载的5种策略。文章还详细讲解了配置Nginx反向代理和负载均衡的步骤，包括nginx-sticky-module、load-balance调度算法、健康检查和缓存功能。通过测试，验证了缓存功能、负载均衡和健康检查的正确性，确保了系统在后端服务器出现问题时仍能正常运行。此外，文章还讨论了Nginx实现动静分离的原理和配置方法。

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1、什么是代理服务

1.1、正向代理

1.2、反向代理

2、Nginx + Tomcat 构筑Web服务器集群的负载均衡

2.1、Nginx的核心特点

2.2、Nginx 的 upstream 负载的5种策略

2.7.1、nginx-sticky-module模块

2.7.3、load-balance调度算法

2.7.4、负载均衡与健康检查

2.7.5、nginx的proxy缓存使用

介绍

1、什么是代理服务

代理其实就是一个中介，A和B本来可以直连，中间插入一个C，C就是中介。
刚开始的时候，代理多数是帮助内网client访问外网server用的
后来出现了反向代理，"反向"这个词在这儿的意思其实是指方向相反，即代理将来自外网客户端的请求转发到内网服务器，从外到内

1.1、正向代理

正向代理类似一个跳板机，代理访问互联网资源

正向代理的用途：

（1）可以做缓存，加速访问资源

　　（2）对客户端访问授权，上网进行认证

　　（3）代理可以记录用户访问记录（上网行为管理），对外隐藏用户信息

1.2、反向代理

反向代理（Reverse Proxy）实际运行方式是指以代理服务器来接受internet上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个服务器

反向代理的作用：

（1）保证内网的安全，阻止web攻击，大型网站，通常将反向代理作为公网访问地址，Web服务器是内网

（2）负载均衡，通过反向代理服务器来优化网站的负载

2、Nginx + Tomcat 构筑Web服务器集群的负载均衡

Nginx是一款轻量级的网页服务器、反向代理器以及电子邮件代理服务器。因它的稳定性、丰富的功能集、示例配置文件和低系统资源的消耗而闻名。Nginx（发音同engine x），它是由俄罗斯程序员Igor Sysoev所开发的。起初是供俄国大型的门户网站及搜索引擎Rambler使用。此软件BSD-like协议下发行，可以在UNIX、GNU/Linux、BSD、Mac OS X、Solaris，以及Microsoft Windows等操作系统中运行。

2.1、Nginx的核心特点

（1）跨平台：Nginx 可以在大多数OS编译运行，而且也有Windows的版本；

（2）配置异常简单：非常容易上手。

（3）非阻塞、高并发连接

（4）事件驱动：通信机制采用epoll模型，支持更大的并发连接

（5）Master/Worker结构：一个master进程，生成一个或多个worker进程

（6）内存消耗小：处理大并发的请求内存消耗非常小。

（7）内置的健康检查功能：如果 Nginx 代理的后端的某台 Web 服务器宕机了，不会影响前端访问

（8）节省带宽：支持 GZIP 压缩，可以添加浏览器本地缓存的 Header 头

（9）稳定性高：用于反向代理，宕机的概率微乎其微

2.2、Nginx 的 upstream 负载的5种策略

1、轮询（默认）

每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端服务器down掉，能自动剔除。

2、指定权重
指定轮询权重，用于后端服务器性能不均的情况。

3、IP绑定 ip_hash
每个请求按访问ip的hash结果分配，这样每个访客固定访问一个后端服务器，可以解决session的问题。

4、fair（第三方）
按后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。

5、url_hash（第三方）
按访问url的hash结果来分配请求，使每个url定向到同一个后端服务器，后端服务器为缓存时比较有效。

2.3、环境拓扑

主机	IP	角色
nginx	192.168.121.10	反向代理服务器
tomcat1	192.168.121.11	web服务器
tomcat2	192.168.121.12	web服务器

2.4、nginx部署

上传软件包并解压

解压

[root@nginx ~]# tar -zxvf nginx-1.10.3.tar.gz -C /usr/local/src/

安装依赖包

[root@nginx ~]# yum install -y gcc gcc-c++ autoconf automake zlib zlib-devel openssl openssl-devel  pcre pcre-devel

预编译

添加www组，创建nginx运行账户www并加入到www组，不允许www用户直接登录系统。

[root@nginx ~]# groupadd www

[root@nginx ~]# useradd -g www -s /sbin/nologin www

   注：
   结合proxy和upstream模块实现后端web负载均衡
   使用proxy模块实现静态文件缓存
   结合nginx默认自带的ngx_http_proxy_module模块和ngx_http_upstream_module模块实现后端服务器的健康检查，也可以使用第三方模块nginx_upstream_check_module
   使用nginx-sticky-module扩展模块实现会话黏贴（保持会话）
   使用ngx_cache_purge [pɜːrdʒ]实现更强大的缓存清除功能
   上面提到的2个模块都属于第三方扩展模块，需要提前下好源码，然后编译时通过--add-moudle=src_path一起安装。

[root@nginx nginx-1.10.3]# tar zxf ngx_cache_purge-2.3.tar.gz  -C  /usr/local/src/

[root@nginx nginx-1.10.3]# tar zxf master.tar.gz  -C  /usr/local/src/

[root@nginx nginx-1.10.3]# cd /usr/local/src/nginx-1.10.3/

[root@nginx nginx-1.10.3]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=www --group=www --with-http_realip_module --with-http_ssl_module --with-http_gzip_static_module --http-client-body-temp-path=/var/tmp/nginx/client --http-proxy-temp-path=/var/tmp/nginx/proxy --http-fastcgi-temp-path=/var/tmp/nginx/fcgi  --with-http_dav_module --with-http_stub_status_module --with-http_addition_module --with-http_sub_module --with-http_flv_module --with-http_mp4_module --with-pcre --with-http_flv_module --add-module=../ngx_cache_purge-2.3 --add-module=../nginx-goodies-nginx-sticky-module-ng-08a395c66e42

编译安装

[root@nginx nginx-1.10.3]# make && make install

启动nginx

[root@nginx nginx-1.10.3]# mkdir -p /var/tmp/nginx/{client,proxy,fcgi}

[root@nginx nginx-1.10.3]# chown -R www:www /var/tmp/nginx/

[root@nginx nginx-1.10.3]# /usr/local/nginx/sbin/nginx

查看端口号

[root@nginx nginx-1.10.3]# netstat -antup | grep 80

网站访问测试

    注：nginx的所有模块必须在编译的时候添加，不能再运行的时候动态加载。
   注：如果你想在已安装好的nginx上添加第三方模块，依然需要重新编译，但为了不覆盖你原有的配置，请不要make install，而是直接拷贝可执行文件：
   [root@cong11 nginx-1.10.3]#./configure --add-module=…… #你的第三方模块
   [root@cong11 nginx-1.10.3]#make 后不要make install,改为手动拷贝，先备份
   [root@cong11 nginx-1.10.3]#cp /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginx.bak
   [root@cong11 nginx-1.10.3]#cp objs/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginx

2.5、部署web服务器tomcat1

安装JDK

上传需要的软件包

解压JDK

[root@tomcat1 ~]# tar -zxvf jdk-8u171-linux-x64.tar.gz -C /usr/local/

配置JDK环境变量

[root@tomcat1 ~]# vim /etc/profile

#在文件最后加入一下行
JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_171
PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
CLASSPATH=$JAVA_HOME/jre/lib/ext:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
export PATH JAVA_HOME CLASSPATH

#使环境变量生效

[root@tomcat1 ~]# source /etc/profile

2.5.1、安装tomcat

解压软件包

[root@tomcat1 ~]# tar -zxvf apache-tomcat-8.5.42.tar.gz -C /usr/local/

重命名目录

[root@tomcat1 ~]# cd /usr/local/

[root@tomcat1 local]# mv apache-tomcat-8.5.42/ tomcat

建立系统服务文件

[root@tomcat1 local]# vim /lib/systemd/system/tomcat.service

   [Unit]
   Description=tomcat
   After=network.target

   [Service]
   Type=forking
   Environment=JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.8.0_171/
   Environment=CATALINA_HOME=/usr/local/tomcat
   ExecStart=/etc/init.d/tomcat start
   ExecStop=/etc/init.d/tomcat stop
   ExecRestart=/etc/init.d/tomcat restart
   PrivateTmp=true

   [Install]
   WantedBy=multi-user.target