Ngnix + Tomcat负载均衡架构

一、nginx

Nginx （发音同 engine x）是一款轻量级的Web 服务器／反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器，并在一个BSD-like 协议下发行。  其特点是占有内存少，并发能力强，事实上nginx的并发能力确实在同类型的网页伺服器中表现较好。目前中国大陆使用nginx网站用户有：新浪、网易、 腾讯,另外知名的微网志Plurk也使用nginx。

废话不多说， 先上图...

二、Tomcat

tomcat服务器就不用多说了吧。我们可以准备2、3个tomcat服务器进行测试。废话不多说，准备环境走起...

三、环境准备 

1、 jdk 1.8.0_102

2、nginx 1.12.0(在官网上下一个解压就行，官网：http://nginx.org/)；

3、2个或多个tomcat 6.x 7.x 8.x 9.x 都可以（比如我准备的是3个一模一样的8.x版本，只是配置文件改了而已，一会会详细怎么改 ，官网：http://tomcat.apache.org/）

四、nginx配置文件

路径：\nginx-1.12.0\conf\nginx.conf

配置如下：

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1. #Nginx所用用户和组，window下不指定
   #user  niumd niumd;
   #工作的子进程数量（通常等于CPU数量或者2倍于CPU）
   worker_processes  2;
   #错误日志存放路径
   #error_log  logs/error.log;
   #error_log  logs/error.log  notice;
   error_log  logs/error.log  info;
   #指定pid存放文件
   #pid        logs/nginx.pid;
    
   events {
   #使用网络IO模型linux建议epoll，FreeBSD建议采用kqueue，window下不指定。
   #use epoll;
   #允许最大连接数
   worker_connections  2048;
   }
    
   http {
   include       mime.types;
   default_type  application/octet-stream;
   #定义日志格式
   log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] $request '
                    '"$status" $body_bytes_sent "$http_referer" '
                    '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
   #access_log  off;
    
   access_log  logs/access.log;
    
   client_header_timeout  3m;
   client_body_timeout    3m;
   send_timeout           3m;
   client_header_buffer_size    1k;
   large_client_header_buffers  4 4k;
   sendfile        on;
   tcp_nopush      on;
   tcp_nodelay     on;
   #keepalive_timeout  75 20;
   #include    gzip.conf;
    
   #负载均衡配置
   upstream localhost {
   #根据ip计算将请求分配各那个后端tomcat，许多人误认为可以解决session问题，其实并不能。
   #同一机器在多网情况下，路由切换，ip可能不同
   #ip_hash;
   #upstream的负载均衡，weight是权重，可以根据机器配置定义权重。weigth参数表示权值，权值越高被分配到的几率越大。
   ip_hash;
   server localhost:18081;
   server localhost:18082;
   server localhost:18083;
    
   #nginx的upstream目前支持4种方式的分配
           #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、weight
           #指定轮询几率，weight和访问比率成正比，用于后端服务器性能不均的情况。
           #例如：
           #upstream bakend {
           #    server 192.168.0.14 weight=10;
           #    server 192.168.0.15 weight=10;
           #}
           #2、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。
           #例如：
           #upstream bakend {
           #    ip_hash;
           #    server 192.168.0.14:88;
           #    server 192.168.0.15:80;
           #}
           #3、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。
           #upstream backend {
           #    server server1;
           #    server server2;
           #    fair;
           #}
           #4、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。
           #例：在upstream中加入hash语句，server语句中不能写入weight等其他的参数，hash_method是使用的hash算法
           #upstream backend {
           #    server squid1:3128;
           #    server squid2:3128;
           #    hash $request_uri;
           #    hash_method crc32;
           #}
    
           #tips:
           #upstream bakend{#定义负载均衡设备的Ip及设备状态}{
           #    ip_hash;
           #    server 127.0.0.1:9090 down;
           #    server 127.0.0.1:8080 weight=2;
           #    server 127.0.0.1:6060;
           #    server 127.0.0.1:7070 backup;
           #}
           #在需要使用负载均衡的server中增加 proxy_pass http://bakend/;
    
           #每个设备的状态设置为:
           #1.down表示单前的server暂时不参与负载
           #2.weight为weight越大，负载的权重就越大。
           #3.max_fails：允许请求失败的次数默认为1.当超过最大次数时，返回proxy_next_upstream模块定义的错误
           #4.fail_timeout:max_fails次失败后，暂停的时间。
           #5.backup： 其它所有的非backup机器down或者忙的时候，请求backup机器。所以这台机器压力会最轻。
    
           #nginx支持同时设置多组的负载均衡，用来给不用的server来使用。
           #client_body_in_file_only设置为On 可以讲client post过来的数据记录到文件中用来做debug
           #client_body_temp_path设置记录文件的目录 可以设置最多3层目录
           #location对URL进行匹配.可以进行重定向或者进行新的代理 负载均衡
   }
   server {
   listen       80;
   server_name  localhost;
   location / {
   proxy_connect_timeout   3;
   proxy_send_timeout      30;
   proxy_read_timeout      30;
   proxy_pass http://localhost;
   }
    
   #css|js|ico|gif|jpg|jpeg|png|txt|html|htm|xml|swf|wav这些都是静态文件，但应分辨，js、css可能经常会变，过期时间应小一些，图片、html基本不变，过期时间可以设长一些
           location ~* ^.+\.(ico|gif|jpg|jpeg|png|html|htm)$ {
               root         html;
               access_log   logs/access.log;
               expires      -1s;
           }
    
   gzip on;
           gzip_comp_level 7;
           gzip_min_length  1100; #需要压缩的最小长度
           gzip_buffers    4 8k;
           gzip_types      text/plain application/javascript text/css text/xml application/x-httpd-php; #指定需要压缩的文件类型
           output_buffers  1 32k;
           postpone_output  1460;
    
           #error_page  404              /404.html;
    
           # redirect server error pages to the static page /50x.html
           error_page   500 502 503 504  /50x.html;
           location = /50x.html {
               root   html;
           }
   }
   }

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五、Tomcat配置文件

apache-tomcat-8.5.16.1\conf\server.xml

...

<Server port="18006" shutdown="SHUTDOWN">

...

<Connector port="18081" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443" />

...

<Connector port="18009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />

...

apache-tomcat-8.5.16.2\conf\server.xml

...

<Server port="18007" shutdown="SHUTDOWN">

...

<Connector port="18082" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443" />

...

<Connector port="28009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />

...

apache-tomcat-8.5.16.3\conf\server.xml

...

<Server port="18008" shutdown="SHUTDOWN">

...

<Connector port="18083" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443" />

...

<Connector port="38009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />

...

OK，需要配置的就配置好了，我们再做一件事，我们选用欢迎页，为了区别欢迎页，我们修改一下index.jsp页面，apache-tomcat-8.5.16.1\webapps\ROOT\index.jsp，随意区分一下就好。然后分别启动nginx和三个tomcat（nginx.exe、startup.bat）

(因为编译器不让我放图片，放一个网上找的，真的日狗，在网页上复制图片粘贴可以，更日血的是，自己写一个简单静态页面加载截图不能复制图片粘贴。。。)

因为我们在上面说了，改tomcat的欢迎页，所以每次刷新的时候呢，三个欢迎页就会轮流替换，在实际项目中也是一样的原理，但是有一点不足，session共享问题，这么做session是不共享的。也是不满足高并发，这只是一个演示的demo。

怎样实现session共享呢？

 

 

查了一些资料，看了一些别人写的文档，总结如下，实现nginx session的共享

服务器有多台，用nginx做负载均衡，这样同一个IP访问同一个页面会被分配到不同的服务器上，如果session不同步的话，就会出现很多问题，比如说最常见的登录状态，下面提供了几种方式来解决session共享的问题：

1、不使用session，换用cookie session是存放在服务器端的，cookie是存放在客户端的，我们可以把用户访问页面产生的session放到cookie里面，就是以cookie为中转站。你访问web服务器A，产生了session然后把它放到cookie里面，当你的请求被分配到B服务器时，服务器B先判断服务器有没有这个session，如果没有，再去看看客户端的cookie里面有没有这个session，如果也没有，说明session真的不存，如果cookie里面有，就把cookie里面的sessoin同步到服务器B，这样就可以实现session的同步了。

说明：这种方法实现起来简单，方便，也不会加大数据库的负担，但是如果客户端把cookie禁掉了的话，那么session就无从同步了，这样会给网站带来损失；cookie的安全性不高，虽然它已经加了密，但是还是可以伪造的。

2、session存在数据库（MySQL等）中 后台可以配置将session保存在数据库中，这种方法是把存放session的表和其他数据库表放在一起，如果mysql也做了集群了话，每个mysql节点都要有这张表，并且这张session表的数据表要实时同步。

说明：用数据库来同步session，会加大数据库的IO，增加数据库的负担。而且数据库读写速度较慢，不利于session的适时同步。

3、session存在memcache或者Redis中 memcache可以做分布式，配置文件中设置存储方式为memcache，这样会建立一个session集群，将session数据存储在memcache中。

说明：以这种方式来同步session，不会加大数据库的负担，并且安全性比用cookie大大的提高，把session放到内存里面，比从文件中读取要快很多。但是memcache把内存分成很多种规格的存储块，有块就有大小，这种方式也就决定了，memcache不能完全利用内存，会产生内存碎片，如果存储块不足，还会产生内存溢出。

4、nginx中的ip_hash技术能够将某个ip的请求定向到同一台后端，这样一来这个ip下的某个客户端和某个后端就能建立起稳固的session，ip_hash是在upstream配置中定义的：

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1. upstream localhost
2. {
3. server localhost:18006;
4. server localhost:18007;
5. ip_hash;
6. }
7. server
8. {
9. listen 80;
10. location /
11. {
12. proxy_pass
13. localhost;
14. }
15. }

ip_hash是容易理解的，但是因为仅仅能用ip这个因子来分配后端，因此ip_hash是有缺陷的，不能在一些情况下使用：

1.nginx不是最前端的服务器。 ip_hash要求nginx一定是最前端的服务器，否则nginx得不到正确ip，就不能根据ip作hash。譬如使用的是squid为最前端，那么nginx取ip时只能得到squid的服务器ip地址，用这个地址来作分流是肯定错乱的。

2.nginx的后端还有其它方式的负载均衡。 假如nginx后端又有其它负载均衡，将请求又通过另外的方式分流了，那么某个客户端的请求肯定不能定位到同一台session应用服务器上。这么算起来，nginx后端只能直接指向应用服务器，或者再搭一个squid，然后指向应用服务器。最好的办法是用 location作一次分流，将需要session的部分请求通过ip_hash分流，剩下的走其它后端去。

5、upstream_hash 为了解决ip_hash的一些问题，可以使用upstream_hash这个第三方模块，这个模块多数情况下是用作url_hash的，但是并不妨碍将它用来做session共享。它的原理是这样的：浏览器A去访问nginx，nginx根据IP的hash去访问某一个服务器，至此，以后的每次访问都会是这个服务器在运作，所以才有的session同步，浏览器B、C、D...也去访问nginx，nginx还会根据B、C、D的IP_hash访问的服务器可能还是原来的服务器也有可能是新的服务器。它们之后的访问都会是各自第一次访问你的服务器，只有服务器崩了，才会去别的服务器，从而实现session共享。

 

至此window下nginx+tomcat负载均衡配置结束。