Nginx+Tomcat負載均衡、動靜分離群集全過程
更新時間：2025年10月09日 15:46:20 作者：ikun·
Nginx與Tomcat分別作為高性能Web服務(wù)器和Java應(yīng)用容器,常用于負載均衡與動靜分離,提升系統(tǒng)性能與可用性,Nginx處理靜態(tài)資源及反向代理,Tomcat承載動態(tài)業(yè)務(wù),二者協(xié)作可優(yōu)化架構(gòu)并應(yīng)對高并發(fā)場景
一、 nginx 簡介
Nginx 是一款輕量級的高性能 Web 服務(wù)器、反向代理服務(wù)器及電子郵件（IMAP/POP3）代理服務(wù)器，在 BSD-like 協(xié)議下發(fā)行。
其特點是占有內(nèi)存少，并發(fā)能力強，在同類型的網(wǎng)頁服務(wù)器中表現(xiàn)優(yōu)異，常用于處理高并發(fā)場景。
1. 核心功能
高性能
- 采用事件驅(qū)動的異步非阻塞架構(gòu)（epoll/kqueue），單進程可處理數(shù)萬并發(fā)連接，資源消耗極低。
- 靜態(tài)文件處理速度極快，適合作為靜態(tài)資源服務(wù)器。
反向代理與負載均衡
- 支持 HTTP、HTTPS、SMTP、POP3、IMAP 等協(xié)議的代理轉(zhuǎn)發(fā)。
- 提供多種負載均衡算法（輪詢、IP 哈希、加權(quán)負載等），可自動檢測后端服務(wù)器健康狀態(tài)。
高可用性
- 支持熱部署，更新配置無需重啟服務(wù)。
- 通過
keepalive機制減少連接開銷，提升穩(wěn)定性。
模塊化設(shè)計
- 支持豐富的第三方模塊（如緩存、壓縮、認證等），可擴展性強。
2. 典型應(yīng)用場景
Web 服務(wù)器
- 直接托管靜態(tài)網(wǎng)站（HTML、CSS、JS、圖片等）。
- 通過
fastcgi模塊支持 PHP 等動態(tài)語言（需配合后端服務(wù)）。
反向代理與負載均衡
- 作為前端代理服務(wù)器，隱藏真實后端服務(wù)器，提升安全性。
- 分攤流量到多個后端服務(wù)器，避免單點故障。
HTTP 終端代理
- 集中處理 SSL/TLS 加密，降低后端服務(wù)器負載。
API 網(wǎng)關(guān)
- 實現(xiàn)請求路由、限流、鑒權(quán)等功能。
3. 對比 apache
| 特性 | Nginx | Apache |
| 架構(gòu) | 事件驅(qū)動（異步非阻塞） | 多進程 / 線程（同步阻塞） |
| 并發(fā)處理 | 高（單進程數(shù)萬連接） | 中等（受進程 / 線程數(shù)限制） |
| 資源消耗 | 低 | 高 |
| 模塊擴展 | 需編譯時添加 | 運行時動態(tài)加載 |
| 配置復(fù)雜度 | 簡潔（基于塊結(jié)構(gòu)） | 靈活但復(fù)雜 |
4. 適用場景
- 高并發(fā)場景：如電商大促、流量突發(fā)的網(wǎng)站。
- 微服務(wù)架構(gòu)：作為 API 網(wǎng)關(guān)或服務(wù)間的負載均衡器。
- 靜態(tài)資源服務(wù)：托管前端項目、CDN 節(jié)點等。
5. 基礎(chǔ)配置示例
以下是一個簡單的 Nginx 配置文件片段，展示了靜態(tài)網(wǎng)站托管和反向代理的基本配置：
# 全局配置
worker_processes auto;
error_log /var/log/nginx/error.log warn;
events {
worker_connections 1024;
}
http {
include /etc/nginx/mime.types;
default_type application/octet-stream;
# 靜態(tài)網(wǎng)站配置
server {
listen 80;
server_name example.com;
root /var/www/html;
index index.html;
location / {
try_files $uri $uri/ =404;
}
}
# 反向代理配置
server {
listen 80;
server_name api.example.com;
location / {
proxy_pass http://backend_server:8080;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
}
}
}二、 tomcat 簡介
Apache Tomcat 是一個開源的 Servlet 容器，由 Apache 軟件基金會開發(fā)和維護。
它實現(xiàn)了 Java Servlet、JavaServer Pages (JSP)、Java Expression Language (EL) 和 WebSocket 等技術(shù)規(guī)范，是運行 Java Web 應(yīng)用程序的核心平臺。
1. 核心功能
輕量級
- 相比完整的 Java EE 應(yīng)用服務(wù)器（如 WebLogic、WebSphere），Tomcat 體積小、啟動快，適合開發(fā)和測試環(huán)境。
開源免費
- 基于 Apache License 2.0 發(fā)布，可自由使用和修改。
擴展性強
- 支持各種插件和連接器（如 APR、NIO2），可通過修改配置文件靈活調(diào)整。
與 Apache HTTP Server 集成
- 可作為后端 Servlet 容器，與 Apache HTTP Server 配合實現(xiàn)負載均衡。
2. 基本架構(gòu)
Tomcat 的核心組件包括：
- Server：代表整個 Servlet 容器，包含多個 Service
- Service：連接 Connector 和 Container
- Connector：負責(zé)接收客戶端請求（如 HTTP、HTTPS）
- Container：處理請求的核心組件，包含 Engine、Host、Context 等
- Web 應(yīng)用：部署在 Context 中的 WAR 或目錄
3. 典型應(yīng)用場景
Java Web 應(yīng)用部署
- 運行基于 Spring、Spring Boot、Struts 等框架開發(fā)的 Web 應(yīng)用。
微服務(wù)架構(gòu)
- 作為輕量級服務(wù)容器，部署獨立的微服務(wù)實例。
開發(fā)測試環(huán)境
- 快速啟動和調(diào)試 Web 應(yīng)用，支持熱部署。
與其他服務(wù)器配合
- 作為應(yīng)用服務(wù)器，與 Nginx/Apache HTTP Server 配合實現(xiàn)動靜分離。
4. 配置示例
以下是一個簡化的server.xml配置片段，展示了基本的 HTTP 連接器和虛擬主機配置：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
<Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" />
<Service name="Catalina">
<!-- HTTP連接器 -->
<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
<!-- 引擎 -->
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
<Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
<Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
resourceName="UserDatabase"/>
</Realm>
<!-- 虛擬主機 -->
<Host name="localhost" appBase="webapps"
unpackWARs="true" autoDeploy="true">
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"
pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />
</Host>
</Engine>
</Service>
</Server>5. 與 nginx 的協(xié)作模式
在生產(chǎn)環(huán)境中，Tomcat 通常與 Nginx 配合使用：
Nginx 作為反向代理
server {
listen 80;
server_name example.com;
location / {
proxy_pass http://tomcat_server:8080;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
}
}動靜分離
- Nginx 處理靜態(tài)資源（HTML、CSS、JS、圖片）
- Tomcat 處理動態(tài)請求（Servlet、JSP）
負載均衡
Nginx 通過 upstream 模塊將請求分發(fā)到多個 Tomcat 實例：
upstream tomcat_cluster {
server tomcat1:8080;
server tomcat2:8080;
}
server {
listen 80;
location / {
proxy_pass http://tomcat_cluster;
}
}6. 性能優(yōu)化建議
（1） 調(diào)整 JVM 參數(shù)
修改catalina.sh或setenv.sh，設(shè)置合適的堆內(nèi)存和垃圾回收器：
JAVA_OPTS="-Xms512m -Xmx1024m -XX:+UseG1GC"
（2） 優(yōu)化連接器
在server.xml中調(diào)整 HTTP 連接器參數(shù)：
<Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11Nio2Protocol"
maxThreads="200" acceptCount="100" />（3） 禁用不必要的服務(wù)
注釋掉server.xml中不需要的組件（如 AJP 連接器）。
（4） 使用 APR 連接器
對于高并發(fā)場景，啟用 APR（Apache Portable Runtime）以提升性能：
<Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol" />
三、 實驗步驟
1. 實驗環(huán)境
部署nginx+tomcat負載均衡需要以下設(shè)備
| tomcat1 服務(wù)器 | 192.168.10.102 |
| tomcat2 服務(wù)器 | 192.168.10.103 |
| nginx 服務(wù)器 | 192.168.10.101 |
2. 準(zhǔn)備 tomcat 網(wǎng)站
##兩臺tomcat服務(wù)器配置一致
[root@localhost /]# dnf -y install java //安裝實驗需要的環(huán)境
[root@localhost /]# mkdir -p /web/webapp1
[root@localhost webapp1]# ls
index.jsp
##第一臺tomcat服務(wù)器
[root@localhost webapp1]# cat index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test2 page</title> </head>
<body>
<% out.println("動態(tài)頁面 1,http://www.test2.com");%>
</body>
<body>
<div>動態(tài)頁面的圖片 1</div><br><img src="logo.png">
</body>
</html>
##第二臺tomcat服務(wù)器
[root@localhost webapp1]# cat index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test2 page</title> </head>
<body>
<% out.println("動態(tài)頁面 2,http://www.test2.com");%>
</body>
<body>
<div>動態(tài)頁面的圖片 2</div><br><img src="logo.png"> ##為了方便驗證兩臺服務(wù)器頁面可以不一致
</body>
</html>3. 修改 nginx 的配置文件
[root@nginx /]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
##這個要寫在http部分
upstream my_tomcat {
server 192.168.10.102:8080 weight=1;
server 192.168.10.103:8080 weight=2;
}
##新添加的localtion部分
location ~ .*\.jsp$ {
proxy_set_header HOST $host;
proxy_pass http://my_tomcat;
}
##檢查配置文件是否有誤
[root@nginx /]# nginx -t
##重載nginx服務(wù)
[root@nginx /]# nginx -s reload4. 修改 tomcat 的配置文件
##兩臺服務(wù)器都要配置
[root@localhost /]# vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
<Context docBase="/web/webapp1" path="" reloadable="false"> ##在150行添加
</Context>
docBase ##指定網(wǎng)頁的路徑
path="" ##定義 Web 應(yīng)用的訪問路徑（上下文路徑）
reloadabel ##控制 Tomcat 是否自動檢測應(yīng)用文件的修改并重新加載應(yīng)用
false(默認值) ##不自動重新加載，修改文件后需手動重啟 Tomcat 或應(yīng)用。
true ##開啟自動重新加載
##重啟兩臺服務(wù)器，使配置文件生效
[root@localhost /]# /usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
[root@localhost /]# /usr/local/tomcat/bin/startup.sh5. 驗證
總結(jié)
以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。
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