Tomcat多实例部署及其原理

2016/11/20 22:16
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导读:
昨天在跟群友做技术交流的时候,了解到,有很多大公司都是采用了高可用的,分布式的,实例沉余1+台。但是在小公司的同学也很多,他们反映并不是所有公司都有那样的资源来供你调度。往往公司只会给你一台机器,因为有些应用挂了公司也不会有损失的,我们往往一台机器就可以搞定。
但是,我们也要为我们做出来的应用负责,毕竟东西做出来是为了给人用的,如果做出来的东西经常挂了,谈何使用,在前期,如果公司资源紧张的情况下,可以不可以做高可用,多机器的沉余部署。但是至少是在但机上有2个进程在跑。so,在这里我们就说说这个,如何做单机多实例的部署。
在这里谈谈,在只有单机的资源下,如何把单机的资源压榨出来,用好单机。

1、Tomcat部署的场景分析

通常,我们对tomcat单机部署需求可以分为几种:

  • 单实例单应用 (一个tomcat 一个web应用)
  • 单实例多应用 (一个tomcat多个应用)
  • 多实例单应用 (多个tomcat都部署一个应用)
  • 多实例多应用 (多个tomcat部署多个不同的应用)

第一种场景:这是我们开发中经常用到的,如果不要求周期性地维护tomcat版本,一般的做法是把打好的war包丢到webapps目录下,然后执行startup.sh脚本,并且可以在浏览器里访问就行了。
第二种场景:是把多个应用程序的war包放在同一个tomcat的webapps目录,这样一来,关闭和启动tomca,或tomcat挂掉会影响所有项目。
第三种场景: 各个tomcat都运行同一个应用程序,对应地需要修改不同的监听端口,这种方式通常会和apache httpd或者nginx整合使用,做一些负载均衡的处理。
第四种场景: 相当于第一种场景的复数形式,除了修改不同的监听端口,没有本质区别。

一般来说,多实例部署tomcat,可以充分利用系统资源,不过这种方式,也有几个方面需要考虑:
多实例tomcat的更新维护,例如对tomcat进行升级等操作,我们需要考虑如何能“优雅”地对所有实例进行升级
尽量不要影响应用程序,在更新tomcat时,一不小心就把conf目录等全部覆盖,所以尽量要把配置文件和安装目录隔离
对于单应用来说,如果将war包分别置于各个tomcat的webapps目录,那么在发布新版本的war时,可能会出现某个实例更新失败,导致用户在访问时可能会访问到不同版本的web app,因此,比较好的方式就是所有tomcat实例都统一指向同一个应用程序,这样做,就可以多个tomcat用一份应用源码,简单部署,单机高可用也能实现(要配合nginx).
本文重点阐述多实例应用的部署方案,但是为了解决上述几个问题,我们需要先来了解一下tomcat的一些基本情况。

2、我们的目标

 

tomcat架构

 

3、tomcat架构

整体架构图

 

tomcat架构

 

这里有一台服务器,3台tomcat服务,以及一台tomcat的解构图。

分离目录

目录 作用
bin 主要存放脚本文件,例如比较常用的windows和linux系统中启动和关闭脚本
conf 主要存放配置文件,其中最重要的两个配置文件是server.xml和web.xml
lib 主要存放tomcat运行所依赖的包
logs 主要存放运行时产生的日志文件,例如catalina.{date}.log等
temp 存放tomcat运行时产生的临时文件,例如开启了hibernate缓存的应用程序,会在该目录下生成一些文件
webapps 部署web应用程序的默认目录
work 主要存放由JSP文件生成的servlet(java文件以及最终编译生成的class文件)

再介绍两个tomcat中比较重要的概念(通常也是两个系统变量)——CATALINA_HOME和CATALINA_BASE:

CATALINA_HOME:即指向Tomcat安装路径的系统变量
CATALINA_BASE:即指向活跃配置路径的系统变量通过设置这两个变量,就可以将tomcat的安装目录和工作目录分离,从而实现tomcat多实例的部署。
Tomcat官方文档指出,CATALINA_HOME路径的路径下只需要包含bin和lib目录,这也就是支持tomcat软件运行的目录,而CATALINA_BASE设置的路径可以包括上述所有目录,不过其中bin和lib目录并不是必需的,缺省时会使用CATALINA_HOME中的bin和conf。如此,我们就可以使用一个tomcat安装目录部署多个tomcat实例,这样的好处在于方便升级,就可以在不影响tomcat实例的前提下,替换掉CATALINA_HOME指定的tomcat安装目录。

 

tomcat架构

 

tomcat serve.xml 配置结构
Container容器子容器间关系图

tomcat架构

 

交互图

tomcat架构

 

对比下Tomcat serve.xml 的配置

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">

<Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" />

<Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" />

<Listener className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener" />

<Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" />

<Listener className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener" />

<GlobalNamingResources>

<Resource name="UserDatabase" auth="Container"

type="org.apache.catalina.UserDatabase"

description="User database that can be updated and saved"

factory="org.apache.catalina.users.MemoryUserDatabaseFactory"

pathname="conf/tomcat-users.xml" />

</GlobalNamingResources>

<Service name="Catalina">

<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"

connectionTimeout="20000"

redirectPort="8443" />

<Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />

<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">

<Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">

<Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"

resourceName="UserDatabase"/>

</Realm>

<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 &quot;%r&quot; %s %b" />

</Host>

</Engine>

</Service>

</Server>


4、实战

端口配置

修改server.xml

在server.xml中配置了四个监听端口,分别是:
Server Port:该端口用于监听关闭tomcat的shutdown命令,默认为8005.
Connector Port:该端口用于监听HTTP的请求,默认为8080.
AJP Port:该端口用于监听AJP( Apache JServ Protocol )协议上的请求,通常用于整合Apache Server等其他HTTP服务器,默认为8009
Redirect Port:重定向端口,出现在Connector配置中,如果该Connector仅支持非SSL的普通http请求,那么该端口会把https的请求转发到这个Redirect Port指定的端口,默认为8443

虚拟主机配置
再来说Host配置,Host就是所谓的虚拟主机,对应包含了一个或者多个web应用程序,默认的Host配置如下

<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true">


其中:

name: 虚拟主机的名称,一台主机表示了完全限定的域名或IP地址,默认为localhost,同时也是唯一的host,进入tomcat的所有http请求都会映射到该主机上
appBase:web应用程序目录的路径,可以是CATALINA_HOME的相对路径,也可以写成绝对路径,默认情况下为$CATALINA_HOME/webappsunpackWARs: 表示是否自动解压war包
autoDeploy:所谓的热部署,即在tomcat正在运行的情况下,如果有新的war加入,则会立即执行部署操作
另外再介绍一个Host中的属性—deployOnStartup:表示tomcat启动时是否自动部署appBase目录下所有的Web应用程序,默认为true。这个属性和autoDeploy会产生两次部署的“副作用”:一次是tomcat启动时就开始部署,第二次就是autoDeploy引起的热部署。因此最好将autoDeploy置为false
在部署多实例单应用的时候,默认的$CATALINA/webapps会因为tomcat安装目录升级产生不必要的麻烦,我们考虑将appBase的目录统一到另外的路径下。

Context的配置
最后再说明一下Context的配置,它出现在Host配置内,一个Context的配置就代表了一个web应用程序,如果配置多应用程序,就需要在Host下配置多个Context,一个简单的Context配置如下

<Context path="/some" docBase="someapp.war" >


path:表示访问入口,例如,path=”/abc”,则访问localhost:8080/abc时,就可以访问该Context对应的应用程序。如果path=””,则直接用localhost:8080就可以访问

docBase:表示应用程序的解包目录或者war文件路径,是Host的appBase配置目录的相对路径,也可以是直接写成绝对路径,但是不要将appBase的值,作为docBase配置路径的前缀,例如appBase=”somedir”,docBase=”somedir-someapp.war”,这样的配置会导致部署错误
通过配置Host的appBase和Context的docBase两个属性,可以将应用程序的文件和tomcat相关的目录进行分离,这样webapps目录也就没有作用了。

跟我来实施该方案

  • 现在假设我们有一台已经配置好Java环境的服务器:(我用的是阿里云)
  • 我已经有一个已经完成的shop.war 应用程序

步骤1:
下载并解压tomcat

tomcat架构

 

步骤2:
对Tomcat目录作以下调整:
在tomcat安装目录下创建a.ttlsa.com、b.ttlsa.com,并且将conf、logs、webapp、temp、work目录拷贝到这两个目录,然后tomcat安装目录只需要留下bin、a.ttlsa.com、b.ttlsa.com、lib这4个目录即可。配置后的目录结构如下:

tomcat架构

 

如果要度tomcat 进行升级,我们只是需要对tomcat的lib 和 bin 目录进行升级即可。

步骤3:
配置站点server.xml
配置a.ttlsa.com 

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<!-- 8005 改为8005 -->

<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">

<Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" />

<Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" />

<Listener className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener" />

<Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" />

<Listener className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener" />

<GlobalNamingResources>

<Resource name="UserDatabase" auth="Container"

type="org.apache.catalina.UserDatabase"

description="User database that can be updated and saved"

factory="org.apache.catalina.users.MemoryUserDatabaseFactory"

pathname="conf/tomcat-users.xml" />

</GlobalNamingResources>

<Service name="Catalina">

<Connector port="8081" protocol="HTTP/1.1"

connectionTimeout="20000"

redirectPort="8443" />

<!-- <Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" /> -->

<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">

<Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">

<Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"

resourceName="UserDatabase"/>

</Realm>

<!--

<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 &quot;%r&quot; %s %b" />

</Host>

-->

<Host name="localhost" appBase="F:\data\www\a.ttlsa.com"

unpackWARs="true" autoDeploy="true"

xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">

<Context path="" docBase="" reloadable="true">

<valve className="org.apache.catalina.valves.RemoteAddrValve" />

</Context>

</Host>

</Engine>

</Service>

</Server>


配置b.ttlsa.com

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<!-- 8005 改为8006 -->

<Server port="8002" shutdown="SHUTDOWN">

<Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" />

<Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" />

<Listener className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener" />

<Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" />

<Listener className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener" />

<GlobalNamingResources>

<Resource name="UserDatabase" auth="Container"

type="org.apache.catalina.UserDatabase"

description="User database that can be updated and saved"

factory="org.apache.catalina.users.MemoryUserDatabaseFactory"

pathname="conf/tomcat-users.xml" />

</GlobalNamingResources>

<Service name="Catalina">

<Connector port="8082" protocol="HTTP/1.1"

connectionTimeout="20000"

redirectPort="8443" />

<!-- <Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" /> -->

<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">

<Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">

<Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"

resourceName="UserDatabase"/>

</Realm>

<!--

<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 &quot;%r&quot; %s %b" />

</Host>

-->

<Host name="localhost" appBase="F:\data\www\a.ttlsa.com"

unpackWARs="true" autoDeploy="true"

xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">

<Context path="" docBase="" reloadable="true">

<valve className="org.apache.catalina.valves.RemoteAddrValve" />

</Context>

</Host>

</Engine>

</Service>

</Server>


创建多实例启动脚本

# description: 启动tomcat多实例.#

. /etc/init.d/functions

RETVAL=$?

# tomcat实例目录

export CATALINA_BASE="$PWD"

# tomcat安装目录

export CATALINA_HOME="/usr/local/tomcat-7.0.50"

# 可选

export JVM_OPTIONS="-Xms128m -Xmx1024m -XX:PermSize=128m -XX:MaxPermSize=512m"

case "$1" in

start)

if [ -f $CATALINA_HOME/bin/startup.sh ];then

echo $"Start Tomcat"

$CATALINA_HOME/bin/startup.sh

fi

;;

stop)

if [ -f $CATALINA_HOME/bin/shutdown.sh ];then

echo $"Stop Tomcat"

$CATALINA_HOME/bin/shutdown.sh

fi

;;

*)

echo $"Usage: $0 {start|stop}"

exit 1

;;

esac

exit $RETVAL


这段shell 脚本比较简单,主要是设置环境变量,接受命令参数 RETVAL=?,来执行不同的命令。RETVAL=start/stop等exportCATALINABASE=”?,来执行不同的命令。RETVAL=start/stop等exportCATALINABASE=”PWD” 表示设置当前路径为 CATALINA_BASE 的环境变量,一般情况下CATALINA_BASE 和 CATALINA_HOME 是默认一样的。

启动脚本赋权限

# chmod a+x tomcat.sh


5、启动测试

启动/关闭a.ttlsa.com

启动

# cd /usr/local/tomcat-7.0.50/a.ttlsa.com/

# ./tomcat.sh start

关闭

# cd /usr/local/tomcat-7.0.50/a.ttlsa.com/

# ./tomcat.sh stop


启动/关闭b.ttlsa.com

启动

# cd /usr/local/tomcat-7.0.50/a.ttlsa.com/

# ./tomcat.sh start

关闭

# cd /usr/local/tomcat-7.0.50/a.ttlsa.com/

# ./tomcat.sh stop


备注:一定需要cd到tomcat.sh的当前目录下执行才可以

在win7 下,需要创建在a.ttlsa.com 和b.ttlsa.com下面创建 startup.bat 来启动

@echo off

set JAVA_HOME=D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_112

set PATH=%JAVA_HOME%\bin;%PATH%

set CATALINA_BASE=%CD%

cd E:\tomcat-8.5.6\bin

catalina.bat start


shell 脚本入门参考:http://sishuok.com/forum/blogPost/list/5655.html这段是在win7 下云的bat脚本,于shell脚本同理,set CATALINA_BASE=%CD% 也是设置环境变量,CD 可以获取当前的路径。

6、结果

单个Tomcat应用多个tomcat实例的配置到此,就结束了。
此外,我们在这里的基础上进行系统的扩展,比如如果我的Tomcat应用挂掉了,我的整个应用都将不可用了,我们应该如何处理?
我们可以把Tomcat复制多份,在单机的情况下,开多一个Tomcat进程,在配合Nginx 来配置,就能实现Tomcat的自动切换,这些内容,有空再写。

如果需要操作多个实例显得比较麻烦,大家可以自行写统一的脚本。

 

tomcat架构

 

tomcat架构

 

Linux 下的实现基本一致。

这样的好处是,显而易见的,这样能开启Tomcat的多个进程,即多台tomcat,挂了也不太怕,还有其他tomcat应用支撑,代码实例我们发版本的时候,只需要发布一份,实例代码易于维护。
但是,我们网站的域名和端口一般是同一采用80端口,统一的域名,而现在我们开启tomcat只能一个使用80端口,显然是不合适的·,为此我们会引入负载均衡的nginx来配置。
nginx 采用80 端口,tomcat分别采用8080, 8081, 8082 这样就能让我们的程序稳定的运行。
这样,我们就能进最大的限度来压榨单机的性能,保证应用程序的稳定的运行。
而然,单机不然有单机的瓶颈,毕竟单机中的cpu 已经各种硬件的限制,会大大影响实例程序的跑动,在这时,就不再是单机能抗的动的了,我们需要分析程序的瓶颈在那?数据库,那就把数据库单独分出去,单独一台机器,是文件图片服务器,就把他分出去。如果是应用程序太大,就要考虑把应用实例进行拆解为不同哦那个的组件,单独部署,这就是分布式部署。
当然,这都是后话,只有程序复杂到一定的程度,并体量很大的话,才会做这种架构的演变,成本和技术投入的难度也会相应的变大。
本章,只局限于如何玩好单机的基础上来讨论,对于分布式的那块,笔者能力有限,尚且还不能完全驾驭,不做分享。

7、nginx+tomcat热备

在上面的配置的基础上,我们在进一步进行扩展,进行实例的均衡和热备。
可以在一个服务器挂了的情况下连到另外一个,那怎么弄呢?
其实很简单,在upstream中的local_tomcat中配置多一个server。
在上面,我的a.ttlsa.com 和 b.ttlsa.com 都是访问 F:\data\www\a.ttlsa.com 下的源码的index.jsp 页面,
为了能观察,nginx 的keepAlive 的效果,我做一下修改:
a.ttlsa.com —> F:\data\www\a.ttlsa.com index.jsp 中文字是 1
b.ttlsa.com —> F:\data\www\b.ttlsa.com index.jsp 中文字是 2

upstream local_tomcat {

server localhost:8081 weight=1;

server localhost:8082 weight=5;

}

 

server {

listen 80;

server_name localhost:8081;

#charset koi8-r;

#access_log logs/host.access.log main;

#location / {

# root html;

# index index.html index.htm;

#}

location / {

proxy_pass http://local_tomcat;

}

 

tomcat架构

 

在通常的情况下,我们一般是指向一份源码就足够了,并且设置权值,减轻应用的压力。同时也不会出现单点的情况。

补充:nginx.con 配置

#user  nobody;
worker_processes  1;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

    upstream local_tomcat {  
        server localhost:8081 weight=1;  
        server localhost:8082 weight=5;  
    } 

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        #location / {
        #    root   html;
        #    index  index.html index.htm;
        #}        
        location / {  
            proxy_pass http://local_tomcat;  
        }  

        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }
    }

}

综上:我们做到了多台tomcat 但是我们也能做到tomcat的简单升级,并且实现实例的负载均衡,已经应用的主备,在也不用担心应用挂掉而睡不了觉了。

本次的实验资源供下载:http://download.csdn.net/detail/a82793510/9687715

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