Tomcat安装、配置、优化及负载均衡详解

摘要：已成为目前开发企业应用的最佳容器选择之一。到安装目录文件中查找元素。

一、常见JavaWeb服务器

 1、WebLogic：是BEA公司的产品、WebSphereAS：是IBM公司的产品、JBossAS：红帽公司的产品，可以自行了解
 2、Tomcat服务器： 
       Sun公司在推出的小型Servlet/JSP调试工具的基础上发展起来的一个优秀的Servlet容器，Tomcat本身完全用java语言编写，所以tomcat的运行需要java的支持，所以要先安装JDK，才能运行。目前是Apache开源软件组织的一个软件项目，它的官网http://tomcat.apache.org。得到了广大开源代码志愿者的大力支持，且可以和目前大部分的主流Web服务器（IIS、Apache服务器）一起工作，它运行稳定、可靠且高效。已成为目前开发企业JavaWeb应用的最佳Servlet容器选择之一。目前最新版本8.0

二、Tomcat的目录结构及常用配置

1、Tomcat的目录层次结构
     bin:   存放启动和关闭Tomcat的脚本文件
     conf： 存放Tomcat服务器的各种配置文件
     lib:   存放tomcat服务器支撑的jar包
     logs:  存放Tomcat的日志文件
     temp:  存放Tomcat运行时产生的临时文件
     webapps:web应用虽在目录，即供外界访问的web资源的存放目录
     work:  Tomcat的工作目录
2、JavaWeb应用的组成结构
     mail---------------------------Web应用所在目录
       |----html、jsp、css、js等文件，根目录下的文件外界可以直接访问
       |----WEB-INF目录
                |---------classes目录(java类)
                |---------lib目录(java类运行所需的jar包)
                |---------web.xml(web应用的配置文件)
         WEB-INF 这个目录下的文件外界无法直接访问，由web服务器负责调用
 3、JavaWeb应用的发布
        开放式目录方式：
        打包war方式:   使用   Jar -cvf *.war .
 4、Tomcat的组成结构
        Tomcat本身由一系列可配置的组件构成，其中核心组件是Servlet容器组件，它是所有其他Tomcat组件的顶层容器。每个组件都可以在Tomcat安装目录/conf/server.xml文件中进行配置，每个Tomcat组件在server.xml文件中对应一种配置元素。下面用XML的形式展示各种Tomcat组件之间的关系    

代表整个Servlet容器组件，是最顶层元素，可以包含一个或多个元素

    包含一个元素以及一个或多个元素，这些共享一个
        代表和客户程序实际交互的组件，负责接收客户请求，以及向客户返回响应
        每个元素只能包含一个元素，它处理在同一个中所有接收到的客户请求
                  在一个中可以包含多个,它代表一个虚拟主机(即一个服务器程序可以部署在多个有不同IP的服务器主机上)，它可以包含一个或多个应用
                          使用最频繁的元素，代表了运行在虚拟主机上的单个web应用
                 
       
  

   5、Tomcat体系结构
      

    6、虚拟目录的映射方式
      从Tomcat6开始，Tomcat支持自动映射，即tomcat服务器会自动管理webapps目录下的所有web应用，并把它映射成虚拟目录，换句话说，只需把web应用放在webapps目录下，不需要配置Context，外界可以直接访问
      但是如果你不想讲项目放在webapps下，而是放在其他地方，还是需要配置Context，比如我的tomcat在C盘，我的项目在D盘,则需要在Host下增加如下虚拟目录映射语句

    7、Context元素配置
      tomcat在加载一个web应用时，会一次按照以下五种方式查找web应用中的元素，优先级一次降低，直到找到为止
      1）：到Tomcat安装目录/conf/Context.xml文件中查找元素。
      2）：到Tomcat安装目录/conf/[enginename]/[hostname]/context.xml.default文件中查找元素。
           [enginename]:表示的name属性
           [hostname]:表示d的那么属性
      3）：到Tomcat安装目录/conf/[enginename]/[hostname]/[contextpath].xml文件中查找元素
            [contextpath]:表示单个Web应用的URL入口
      4）：到Web应用的META-INF/context.xml文件中查找元素
      5）：到Tomcat安装目录/conf/server.xml文件中查找元素。只适用于单个Web应用
    8、将项目部署为Tomcat默认应用
         即访问 http://localhost:8080 时出来的是tomcat自带的欢迎页面，改为登录到自己的项目主页
           方法一：
                 在Tomcat默认安装后，tomcat的主目录是webapps/root目录，所以如果想改变tomcat的主目录的话可以如下所做：
                 在/conf/server.xml文件的之间加入代码

           方法二：
               将tomcat安装目录下的ROOT下的所有文件删除，换成自己项目的文件，此法有点暴力
           方法三：
               Tomcat5.0以下版本在C:/Tomcat/conf/Catalina/localhost目录下会自动生成了一个ROOT.Xml，但是5.0以上版本不再生成此文件，所以可以新建个ROOT.xml,在里面加入如下代码：

      9、Context元素的属性
           path：    指定访问该Web应用的URL入口
           docBase： 指定Web应用的文件路径，可以写绝对路径，也可以写相对于appBase属性的相对路径
           className：指定实现Context组件的Java类的名字，这个类必须实现org.apache.catalina.Contex接口，该属性默认值为org.apache.catalina.core.StandardContext（不建议大家改动）
           reloadable：如果为true，Tomcat服务器在运行状态下回监视在WEB-INF/classes和WEB-INF/lib目录下的class文件的改动，以及监视Web应用的WEB-INF/web.xml文件的改动，如果检测到有更新，服务器会自动更新加载web应用。其默认值为false。在开发和调试阶段，将其改为true，一般像Eclipse等开发环境都会默认改为true。在正式发布阶段，应将其该为false，可以降低Tomcat的运行负荷，提高Tomcat的运行性能
           在一般情况下，元素都会使用默认的标准Context组件，即className属性采用默认值org.apache.catalina.core.StandardContext，它除了拥有上面介绍到的属性外，还有自身专有的属性：
           cachingAllowed：是否允许启用静态资源(HTML、图片、声音等)的缓存。默认值为true。
           cacheMaxSize：设置静态资源缓存的最大值，单位为K。
           workDir：指定Web应用的工作目录。
           uppackWAR：如果为true，会把war文件展开为开放目录后再运行。为false，直接运行war文件。默认值为true。
    10、web.xml文件
         该文件必须放在/WEB-INF目录下，但是从7.0版本开始，Tomcat可以不使用web.xml文件，而是使用注解方式。

三、Tomcat的优化

    1、内存使用配置
       Tomcat是依赖于JVM的，所以Tomcat的使用内存配置实质上是JVM的内存配置
       在/bin目录下的catalina.bat可以直接通过Tomcat设置JVM内存参数,windows下
       打开catalina.bat文件，在大概中间的位置，找到
       set "JAVA_OPTS=%JAVA_OPT% -server -Xms2048m -Xmx2048m -XX:PermSize=256m -XX:MaxPermSize=512m -Djava.awt.headless=true"
       通过内存设置充分利用服务器内存
       -server：   模式启动应用慢，但是极大程度提高运行性能
       -Xms2048m -Xmx2048m：   设置的是堆内存
       java8开始，PermSize被MetaspaceSize代替，MetaspaceSize共享heap，不会再有java.lang.OutOfMemoryError：PermGen space，可以不设置
       Headless=true：   适用于Linux系统，与图形操作有关，如生成验证码含义是当前的是无显示器的服务器，应用中如果获取系统显示有关的参数会抛出异常，windows系统可不用设置
       可通过jmap -heap process_id查看设置是否成功

     2、最大连接数配置（并发能力）
        在/conf/server.xml里进行配置
        在属性中
        将protocol属性改为 "org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol",NIO模型的效率更高
        加入
            maxThreads="500" //当前可以同时处理的最大用户访问数
            minSpareThreads="100" //最小空闲线程连接数，用于优化线程池
            maxSpareThreads="200"
            acceptCount="200" //当所有的线程以分配，仍然允许连接进来，但是出于等待状态的用户数。等待线程数+工作线程数=总的可最大连接数,如果超过此数，新的连接将不会被接受，就会产生一个http错误
            enableLookups="false"//是否允许DNS反查，如果为true，request.getRemoteHost会执行DNS查找，反向解析ip对应域名或主机名，当没有这样需要的时候，可以将这个功能关闭，在一定程度上提高了Tomcat服务器的性能

四、负载均衡配置

   负载均衡是提高应用负载量和容错的有效手段，可以结合Nginxs与Tomcat实现，Nginx是一款性能优异的反向代理服务器
   1、负载均衡配置实现
         反向代理原理示意图：
         

          负载均衡示意图：
          

          负载均衡策略：
             Nginx 提供轮询（round robin）、用户IP哈希（client IP）和指定权重 3 种方式

   2、负载均衡时Session的处理策略
          Session是Tomcat服务器上的内存空间，如果一个用户发出多个请求，却发到了多个tomcat服务器中，那么就会出现Session不同步的问题
          解决方案1：将一个用户的请求锁定到某一台服务器上，简单，但是缺乏容错性，一旦某个服务器发生故障，Session可能丢失，（但是服务器发生故障是一个低概率事件，如果一个服务器经常挂掉，要么是硬件有问题，要么是应用有问题）
                    可以使用用户IP哈希实现
        解决方案2：Session复制策略，基于网络的广播策略，一个节点Session变化，其他节点同步复制，具有容错性，但节点多或复制量大时对网络负荷大，使网络效率低下，甚至阻塞
                 ① 在/conf/server.xml文件中开启Session复制的选项，将注释去掉，7.0默认值以配置好，需要接收器绑定内网(一般服务器都有两块网卡)网卡地址,修改端口>。
                 ② 在应用中指定应用是在分布式部署之下，在web.xml中添加选项
        解决方案3：额外创建一个共享的空间用来存放Session，所有服务器共享一个Session
                    memcached缓存共享方案基本原理
                    粘性Session与非粘性Session方式：
                    


                       需要一些工具jar包，官网有目录和下载连接
                       在/conf/context.xml中进行配置，全局有效
   3、集群环境中应用代码应注意的问题
            ① 传递Session需要实体类序列化支持，实现可序列化接口，设置版本号
          ② 获取用户IP地址方法的变化，获取真实客户端ip而不是Nginx代理地址
            ③ 动静分离结构的预规划，
               一般高并发的网站上，资源类的文件，如js,css,图片通常是由静态服务器处理，Nginx处理静态文件效率就非常高，而tomcat处理静态文件是它很大的一个弱势，tomcat只负责动态请求的处理。那么编码的时候就要考虑静态资源最后可能要被拿出去，地址会有变化，所以在开发的时候应该规划访问地址，保持最大灵活性。