使用Nginx实现Tomcat集群负载均衡

1. 概述
2. 要解决的问题
3. 环境准备以及问题解决思路
4. 配置
5. 测试
6. 小结

一、概述

　　使用Nginx主要是来解决高并发情况下的负载均衡问题。

二、要解决的问题

　　1、最主要是负载均衡请求分发。

　　2、文件上传功能，只能上传到一个Tomcat上，下载文件或者图片的时候就有可能发生404错误。

　　3、多个Tomcat之间Session共享问题，否则会出现不断要求登录的情况。

三、环境准备以及问题解决思路

　　1、第一个问题肯定就是使用Nginx来做负载均衡。安装Nginx，请参考：Linux Centos 6.5_x86安装Nginx。

　　2、第二个问题思路有两个：

　　　　a)在Linux上搭建NFS服务器来实现文件共享，参考：Tomcat 集群 文件上传下载的共享问题 NFS配置。

　　　　b)利用Nginx的负载均衡，请求转发功能，将关于图片的上传和下载请求全部转到一台Tomcat上。具体配置参考下边配置一节。本文使用的是这种方式。

　　3、上述提到的第三个问题即Session共享问题选择是Tomcat-Redis-Session_manager来解决的，具体请参考：使用Tomcat-redis-session-manager来实现Tomcat集群部署中的Session共享。

　　3、一台Linux安装多个Tomcat请参考：linux系统下安装两个或多个tomcat。

　　本文使用的是三台Tomcat，两台处理除文件以外的请求，一台专门处理文件上传和下载的请求。

　　分别为：Tomcat1:192.168.1.96:7070

　　　　　　Tomcat2:192.168.1.96:8081

　　　　　　Tomcat3:192.168.1.96:9090

四、配置

　　

# 使用的用户和组
user root root;
# 指定工作衍生进程数（一般等于CPU的总核数或总核数的两倍，例如两个四核CPU，则综合数为8.通过命令ps -ef|grep nginx可以看出来设置的是几个）
worker_processes  8;
#指定错误日志存放的路径，错误日志记录级别可选项为：[debug|info|notice|warn|error|crit],默认是crit，记录的日志数量从crit到debug，由少到多。
error_log  /usr/local/nginx/logs/nginx_error.log crit;

#指定pid存放的路径
pid       /usr/local/nginx/nginx.pid;

# 指定文件描述符数量？？
worker_rlimit_nofile 51200;

#events settings
events {
    # 使用的网络I/O模型，Linux系统推荐采用epoll模型，FreeeBSD系统推荐采用kqueue模型
    use epoll;
    # 允许的连接数
    worker_connections  51200;
}

#遵循http协议的服务器全局设置
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    #设置使用的字符集，如果一个网站有多种字符集，请不要随便设置，应让程序员在HTML代码中通过Meta标签设置
    #charset utf-8;

    server_names_hash_bucket_size 128;
    client_header_buffer_size 32k;
    large_client_header_buffers 4  32k;

    # 设置客户端能够上传的文件大小，注意要与应用程序中的文件大小限制兼容。
    client_max_body_size 300m;

    sendfile on;
    tcp_nopush on;
    keepalive_timeout 60;
    tcp_nodelay on;
    client_body_buffer_size 512k;
    proxy_connect_timeout 5;
    proxy_read_timeout 60;
    proxy_send_timeout 5;
    proxy_buffer_size 16k;
    proxy_buffers 4 64k;
    proxy_busy_buffers_size 128k;
    proxy_temp_file_write_size 128k;

    #log_format 自定义日志记录格式设置，main为名字，在access_log命令中引用
    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 访问日志文件设置
    #关闭日志记录
    #access_log off;
    #指定日志存放路径，如果想使用默认的combined格式记录日志，可以使用access_log logs/access.log combined; 以下是使用log_format自定义的格式记录日志的。
    access_log  logs/access.log  main;

    # 开启gzip压缩设置（只能在http模块中设置）
    gzip  on;
    gzip_min_length 1k;
    gzip_buffers  4 16k;
    gzip_http_version 1.1;
    gzip_comp_level 2;
    gzip_types application/x-javascript text/css application/xml;
    gzip_vary on;

    # 用于设置如果出现指定的HTTP错误状态码，则返回指定的url页面
    error_page  404              /404.html;
    error_page  500 502 503 504  /50x.html;

    #upstream设置，设置代理服务器（负载均衡池），默认的负载均衡方式是轮询，另外一种是ip_hash
    upstream tomcat_server {
        #ip_hash;
        server 192.168.1.96:7070 weight=1;
        server 192.168.1.96:8081 weight=1;
    }

    #处理上传和下载的图片文件服务器，设置代理服务器（负载均衡池），默认的负载均衡方式是轮训，另外一种是ip_hash
    upstream image_server{
        server 192.168.1.96:9090 weight=1;
    }

    #server虚拟主机设置，可以设置多个：基于IP的虚拟主机，基于域名的虚拟主机
    # 第一个虚拟主机（基于域名的虚拟主机），反向代理tomcat_server和image_server这两组服务器
    server {
        # 监听的端口
        listen       8000;
        # 主机名称
        server_name  localhost;
        # 设置Nginx的默认首页文件
        index index.html index.htm index.jsp index.do;
        #root /home/oracle/dev_tools/server/apache-tomcat-6.0.44/webapps/examples;

        # 配置该虚拟机的字符设置，如果不配置继承自http中的charset设置
        #charset koi8-r;

        #access_log 访问日志文件设置，如果server虚拟机中不设置，则继承http模块中的access_log的设置
        #access_log  logs/access.log  main;

        #rewrite settings
        if (-d $request_filename)
        {
            rewrite ^/(.*)([^/])$ http://$host/$1$2/ permanent;
        }

        # location模块说明
        # 使用环境：server模块

        # iamge 服务器location
        location ~*/NginxTest/image/ {
            proxy_pass http://image_server;
        }

        location ~*/NginxTest/ {
            # root /home/oracle/dev_tools/server/apache-tomcat-6.0.44/webapps/;

            # HTTP代理模块 proxy，主要是用来转发请求到其他服务器
            # 如果后端服务器返回502，504，执行超时等错误，自动将请求转发到upstream负载均衡池中的另一台服务器，实现failover。
            proxy_next_upstream http_502 http_504 error timeout invalid_header;
            # 变量$host等于客户端请求头中的Host值。
            proxy_set_header Host $host;
            #后端的web服务器可以通过X-Forwarded-For获取真实的IP地址，$remote_addr客户端的ip地址
            proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
            proxy_pass http://tomcat_server;
        }

        #image expires settings
        # expires 属于http Header模块，主要用来Nginx返回给用户网页添加附件的header信息，可以在http,server,location中使用
        location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf)$
        {
            expires 30d;
        }

        #css&js expires settings
        # expires 属于http Header模块，主要用来Nginx返回给用户网页添加附件的header信息，可以在http,server,location中使用
        location ~ .*\.(js|css|html)?$
        {
            expires 2h;
        }

        # 如果http模块设置了，则继承。此处设置了则覆盖。
        #error_page  404              /404.html;
        #error_page   500 502 503 504  /50x.html;

    }

}

　　　以下代码配置了两组负载均衡服务器。

　　#upstream设置，设置代理服务器（负载均衡池），默认的负载均衡方式是轮询，另外一种是ip_hash
    upstream tomcat_server {
        #ip_hash;
        server 192.168.1.96:7070 weight=1;
        server 192.168.1.96:8081 weight=1;
    }

    #处理上传和下载的图片文件服务器，设置代理服务器（负载均衡池），默认的负载均衡方式是轮询，另外一种是ip_hash
    upstream image_server{
        server 192.168.1.96:9090 weight=1;
    }

　　第一组就tomcat_server是用来处理普通请求的。第二组image_server主要是用来处理图片文件的上传和下载的，可以理解为一个文件服务器，所有文件相关的上传和下载都通过这组服务器。那怎么配置才能让Nginx实现这种目的呢？看以下配置：

　　　　# iamge 服务器location
        location ~*/NginxTest/image/ {
            proxy_pass http://image_server;
        }

        location ~*/NginxTest/ {
            # root /home/oracle/dev_tools/server/apache-tomcat-6.0.44/webapps/;

            # HTTP代理模块 proxy，主要是用来转发请求到其他服务器
            # 如果后端服务器返回502，504，执行超时等错误，自动将请求转发到upstream负载均衡池中的另一台服务器，实现failover。
            proxy_next_upstream http_502 http_504 error timeout invalid_header;
            # 变量$host等于客户端请求头中的Host值。
            proxy_set_header Host $host;
            #后端的web服务器可以通过X-Forwarded-For获取真实的IP地址，$remote_addr客户端的ip地址
            proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;
            proxy_pass http://tomcat_server;
        }

　　其中location ~*/NginxTest/image/ 符合这种url路径（这种路径是根据自己的应用需求约定的）的请求转发到 proxy_pass属性指定的 image_server服务器，其他请求转发到tomcat_server这组服务器。具体的路径规则请按照自己项目需求约定。Nginx配置参数请参考书籍：《实战Nginx：取代Apache的高性能Web服务器》。

五、测试

　　将三个应用分别部署到不同的Tomcat中，应用代码下载：NginxTest.rar，

　　说明：

　　解压后有三个文件：NginxTest.war,NginxTest2.war,NginxImageTest.war,

　　其中NginxTestImage必须放到Tomcat3中，三个应用程序名字在放入Tomcat之后必须都改为NginxTest。

　　只用NginxTestImage应用有图片文件，NginxTest和NginxTest2中无图片文件。

　　访问：http://ip:port/NginxTest/whichTomcat，如下图：

　　

　　 不断刷新该页面，SessionId如果是不变化的说明，Session是从Redis中取到的，解决了Session共享问题。

　　 不断刷新页面，这是“Tomcat服务器1“文字应该和“Tomcat服务器2”不断变化，说明请求访问的不是相同的Tomcat。因为只有Tomcat3中的应用有图片文件，所以图片的获取是从Tomat3中获取的，也就解决了第二个问题。

六、小结

　　1、此时Nginx只有一台，如果这台Nginx访问不了了，整个集群就无法提供服务，所以为了实现Nginx的高可用，需要实现Nginx的failover，实现方式参考：Nginx+Keepalived实现站点高可用。

　　2、Redis的问题同上，参考：keepalived+redis 高可用redis主从解决方案。