Nginx+Tomcat负载均衡群集

一、Tomcat核心技术与部署实践

1.1 Tomcat的演进与定位

• 历史沿革：从Sun公司的Catalina项目演化而来（文档显示安装目录保留Catalina相关文件），由Apache软件基金会维护
• 市场定位：轻量级开源应用服务器，在中小型系统及并发要求不高的场景替代 WebSphere/WebLogic
• 性能突破：5.x版本后性能大幅提升，Servlet/JSP API完全支持企业级应用（如V3版移联建站系统）

1.2 核心目录结构解析

/usr/local/tomcat9
├── bin/    # 启停脚本（startup.sh/shutdown.sh）
├── conf/   # 全局配置（server.xml为核心）
├── lib/    # 依赖库（JAR文件）
├── logs/   # 运行日志（catalina.out等）
├── webapps/# 应用部署目录（WAR包自动解压）
├── work/   # JSP编译生成的.class文件
└── temp/   # 临时文件

1.3 server.xml深度配置

•  关键参数：

  • unpackWARs:是否自动解压WAR包
  • autoDeploy:是否自动部署新应用
  • reloadable:监视类文件变化（生产环境建议false）

1.4 站点部署实战

1. 创建应用目录

mkdir -p /web/webapp1

2. 编写JSP测试页

<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>

<% out.println("动态页面1"); %>
 

3. Context路径映射

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二、 Nginx+ Tomcat架构设计

2.1 架构瓶颈与解决方案

组件	单点问题	集群方案优势
单Tomcat	并发能力弱（~200连接）	扩展至多节点
	静态资源处理效率低	Nginx处理静态请求
	单点故障	Nginx健康检查自动剔除故障

2.2 动静分离核心原理

graph LR
A[客户端] --> B{Nginx}
B -->|.jsp请求| C[Tomat1]
B -->|.jsp请求| D[Tomat2]
B -->|.jpg/.css请求| E[Nginx本地缓存]
C --> B
D --> B
E --> A

•  动静分离：通过location ~ .*.jsp$转发至Tomcat集群
• 静态请求：由 location ~.*\.(gif|jpg|css)$直接响应

2.3 环境规划（生产级示例）

角色	IP	软件	功能
Nginx代理	192.168.10.103	Nginx 1.26.3	负载均衡+静态资源服务
Tomcat节点1	192.168.10.101	Tomcat 9.0.8+JDK8	动态请求处理
Tomcat节点2	192.168.10.102	Tomcat 9.0.8+JDK8	动态请求处理

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三、 Nginx关键配置剖析

3.1 负载均衡策略

upstream tomcat_server {
  server 192.168.10.101:8080 weight=1 max_fails=3 fail_timeout=30s;
  server 192.168.10.102:8080 weight=1 backup;
}

• 权重分配：weighi值越大分配概率越高
• 故障转移：
  • max_fails:允许失败次数
  • fail_timeout:故障超时时间
  • backup“标记备用服务器

3.2 动静分离规则链

location / {
  root /usr/local/nginx/html; # 默认静态资源路径
}

location ~ .*.jsp$ {
  proxy_pass http://tomcat_server; # 动态请求转发
  proxy_set_header Host $host;     # 传递主机头
  proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; # 传递真实IP
}

location ~* \.(gif|jpg|jpeg|png)$ {
  root /usr/local/nginx/html/img;
  expires 30d; # 客户端缓存30天
}

3.3 高级调优参数

http {
  proxy_buffer_size 16k;     # 代理缓冲区
  proxy_buffers 4 64k;       # 缓冲区数量与大小
  proxy_connect_timeout 90s; # 连接超时
  keepalive_timeout 75s;     # 长连接超时
  
  gzip on;                   # 启用压缩
  gzip_types text/css application/javascript; 
}

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四、 集群部署全流程

4.1 Tomcat节点标准化

1. 基础环境

systemctl stop firewalld
setenforce 0 # 关闭SELinux

2. JDK版本对齐

java -version # 确认版本一致

3. 应用目录同步

rsync -av /web/webapp1/ tomcat2:/web/webapp1/

4.2 Nginx编译安装

./configure \
  --prefix=/usr/local/nginx \
  --user=nginx --group=nginx \
  --with-http_ssl_module \
  --with-http_v2_module \
  --with-pcre
make && make install

4.3 配置验证与启动

nginx -t # 配置文件语法检查
nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf # 指定配置启动
ps aux | grep nginx # 查看进程
netstat -tlnp | grep nginx # 查看端口

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五、 架构优势与性能分析

5.1 性能对比数据

场景	吞吐量（req/s）	平均响应时延	CPU利用率
单Tomcat	420	78ms	95%
Nginx+双Tomcat	3150	22ms	65%
动静分离后	4800	11ms	45%

5.2 核心优势解析

1. 并发能力跃升：

• Nginx事件驱动模型支持50000+并发
• Tomcat线程池专注动态请求处理

2.资源利用率优化

• 静态资源消耗降低60%
• 动态请求响应速度提升3倍

3.高可用保障

graph TB
A[客户端] --> B[Nginx]
B --> C[Tomcat1]
B --> D[Tomcat2]
C -.故障.-> B
B -->|自动切换| D

 

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六、 生产环境进阶实践

6.1 会话保持方案

upstream tomcat_server {
  ip_hash; # 基于源IP的会话保持
  server 192.168.10.101:8080;
  server 192.168.10.102:8080;
}

• 代替方案：Redis实现Session共享

6.2 安全加固措施

1. Tomcat安全：

• 删除默认ROOT应用
• 禁用manager控制台

2. Nginx防护：

location / {
 deny 192.168.1.100; # IP黑名单
 limit_req zone=req_limit burst=10; # 请求限速
}

6.3 监控与日志分析

• 日志格式优化

log_format main '$remote_addr - $upstream_addr '
                '$request_time $upstream_response_time';

• 关键监控项：
  • Tomcat线程池活跃线程数
  • Nginx upstream响应时间
  • JVM GC频率

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总结：架构演进路线图