Tomcat 优化
原文：https://www.jianshu.com/p/ca6ed42ec561
1、Tomcat8优化
tomcat服务器在JavaEE项目中使用率非常高，所以在生产环境对tomcat的优化也变得非常重要了。
对于tomcat的优化，主要是从2个方面入手，一是，tomcat自身的配置，另一个是tomcat所运行的jvm虚拟机的调优。
下面我们将从这2个方面进行讲解。
1.1、Tomcat配置优化
1.1.1、部署安装tomcat8
下载并安装：
https://tomcat.apache.org/download-80.cgi
cd /tmp
wget http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/apache/tomcat/tomcat-8/v8.5.34/bin/apache-tomcat-8.5.34.tar.gz
tar -xvf apache-tomcat-8.5.34.tar.gz
cd apache-tomcat-8.5.34/conf
#修改配置文件，配置tomcat的管理用户
vim tomcat-users.xml
#写入如下内容：
<role rolename="manager"/>
<role rolename="manager-gui"/>
<role rolename="admin"/>
<role rolename="admin-gui"/>
<user username="tomcat" password="tomcat" roles="admin-gui,admin,manager-gui,manager"/>
#保存退出
#如果是tomcat7，配置了tomcat用户就可以登录系统了，但是tomcat8中不行，还需要修改另一个配置文件，否则访问不了，提示403
vim webapps/manager/META-INF/context.xml
#将<Valve的内容注释掉
<Context antiResourceLocking="false" privileged="true" >
<!-- <Valve className="org.apache.catalina.valves.RemoteAddrValve"
allow="127\.\d+\.\d+\.\d+|::1|0:0:0:0:0:0:0:1" /> -->
<Manager sessionAttributeValueClassNameFilter="java\.lang\.(?:Boolean|Integer|Long|Number|String)|org\.apache\.catalina\.filters\.CsrfPreventionFilter\$LruCache(?:\$1)?|java\.util\.(?:Linked)?HashMap"/>
</Context>
#保存退出即可
#启动tomcat
cd /tmp/apache-tomcat-8.5.34/bin/
./startup.sh && tail -f ../logs/catalina.out
#打开浏览器进行测试访问
http://192.168.40.133:8080/
点击“Server Status”，输入用户名、密码进行登录，tomcat/tomcat
进入之后即可看到服务的信息。
1.1.2、禁用AJP连接
在服务状态页面中可以看到，默认状态下会启用AJP服务，并且占用8009端口。
什么是AJP呢？
AJP（Apache JServer Protocol）
AJPv13协议是面向包的。WEB服务器和Servlet容器通过TCP连接来交互；为了节省SOCKET创建的昂贵代价，WEB服务器会尝试维护一个永久TCP连接到servlet容器，并且在多个请求和响应周期过程会重用连接。
我们一般是使用Nginx+tomcat的架构，所以用不着AJP协议，所以把AJP连接器禁用。
修改conf下的server.xml文件，将AJP服务禁用掉即可。
<Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />
重启tomcat，查看效果。
可以看到AJP服务以及不存在了。
1.1.3、执行器（线程池）
在tomcat中每一个用户请求都是一个线程，所以可以使用线程池提高性能。
修改server.xml文件：
<!--将注释打开-->
<Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
maxThreads="500" minSpareThreads="50" prestartminSpareThreads="true" maxQueueSize="100"/>
<!--
参数说明：
maxThreads：最大并发数，默认设置 200，一般建议在 500 ~ 1000，根据硬件设施和业务来判断
minSpareThreads：Tomcat 初始化时创建的线程数，默认设置 25
prestartminSpareThreads： 在 Tomcat 初始化的时候就初始化 minSpareThreads 的参数值，如果不等于 true，minSpareThreads 的值就没啥效果了
maxQueueSize，最大的等待队列数，超过则拒绝请求
-->
<!--在Connector中设置executor属性指向上面的执行器-->
<Connector executor="tomcatThreadPool" port="8080" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
保存退出，重启tomcat，查看效果。
在页面中显示最大线程数为-1，这个是正常的，仅仅是显示的问题，实际使用的指定的值。
也有人遇到这样的问题：https://blog.csdn.net/weixin_38278878/article/details/80144397
1.1.4、3种运行模式
tomcat的运行模式有3种：
- bio
默认的模式,性能非常低下,没有经过任何优化处理和支持. - nio
nio(new I/O)，是Java SE 1.4及后续版本提供的一种新的I/O操作方式(即java.nio包及其子包)。Java nio是一个基于缓冲区、并能提供非阻塞I/O操作的Java API，因此nio也被看成是non-blocking I/O的缩写。它拥有比传统I/O操作(bio)更好的并发运行性能。 - apr
安装起来最困难,但是从操作系统级别来解决异步的IO问题,大幅度的提高性能.
推荐使用nio，不过，在tomcat8中有最新的nio2，速度更快，建议使用nio2.
设置nio2：
<Connector executor="tomcatThreadPool" port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11Nio2Protocol"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
可以看到已经设置为nio2了。
1.2、部署测试用的java web项目
为了方便测试性能，我们将部署一个java web项目，这个项目本身和本套课程没有什么关系，仅仅用于测试。
注意：这里在测试时，我们使用一个新的tomcat，进行测试，后面再对其进行优化调整，再测试。
1.2.1、创建dashboard数据库
cat dashboard.sql | mysql -uroot -proot
创建完成后，可以看到有3张表。
1.2.2、部署web应用
找到自己的项目上传war包，上传到linux服务器，进行部署安装。
cd /tmp/apache-tomcat-8.5.34/webapps
rm -rf *
mkdir ROOT
cd ROOT/
rz上传war包
jar -xvf test-dashboard-web.war
rm -rf test-dashboard-web.war
#修改数据库配置文件
cd /tmp/apache-tomcat-8.5.34/webapps/ROOT/WEB-INF/classes
vim jdbc.properties
#这里根据自己的实际情况进行配置
jdbc.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
jdbc.url=jdbc:mysql://node01:3306/dashboard?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&allowMultiQueries=true
jdbc.username=root
jdbc.password=root
重新启动tomcat。
访问首页，查看是否已经启动成功：http://192.168.40.133:8080/index
1.3、使用Apache JMeter进行测试
Apache Jmeter是开源的压力测试工具，我们借助于此工具进行测试，将测试出tomcat的吞吐量等信息。
1.3.1、下载安装
下载地址：http://jmeter.apache.org/download_jmeter.cgi
安装：直接将下载好的zip压缩包进行解压即可。
进入bin目录，找到jmeter.bat文件，双机打开即可启动。
1.3.2、修改主题和语言
默认的主题是黑色风格的主题并且语言是英语，这样不太方便使用，所以需要修改下主题和中文语言。
主题修改完成。
接下来设置语言为简体中文。
语言修改完成。
1.3.3、创建首页的测试用例
第一步：保存测试用例
第二步：添加线程组，使用线程模拟用户的并发
1000个线程，每个线程循环10次，也就是tomcat会接收到10000个请求。
第三步：添加http请求
第四步：添加请求监控
1.3.4、启动、进行测试
1.3.5、聚合报告
在聚合报告中，重点看吞吐量。
1.4、调整tomcat参数进行优化
通过上面测试可以看出，tomcat在不做任何调整时，吞吐量为73次/秒。
1.4.1、禁用AJP服务
可以看到，禁用AJP服务后，吞吐量会有所提升。
当然了，测试不一定准确，需要多测试几次才能看出是否有提升。
1.4.2、设置线程池
通过设置线程池，调整线程池相关的参数进行测试tomcat的性能。
1.4.2.1、最大线程数为500，初始为50
<Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
maxThreads="500" minSpareThreads="50" prestartminSpareThreads="true"/>
测试结果：
吞吐量为128次/秒，性能有所提升。
1.4.2.2、最大线程数为1000，初始为200
<Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
maxThreads="1000" minSpareThreads="200" prestartminSpareThreads="true"/>
吞吐量为151，性能有所提升。
1.4.2.3、最大线程数为5000，初始为1000
是否是线程数最多，速度越快呢？ 我们来测试下。
<Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
maxThreads="5000" minSpareThreads="1000" prestartminSpareThreads="true"/>
可以看到，虽然最大线程已经设置到5000，但是实际测试效果并不理想，并且平均的响应时间也边长了，所以单纯靠提升线程数量是不能一直得到性能提升的。
1.4.2.4、设置最大等待队列数
默认情况下，请求发送到tomcat，如果tomcat正忙，那么该请求会一直等待。这样虽然可以保证每个请求都能请求到，但是请求时间就会边长。
有些时候，我们也不一定要求请求一定等待，可以设置最大等待队列大小，如果超过就不等待了。这样虽然有些请求是失败的，但是请求时间会虽短。典型的应用：12306。
<!--最大等待数为100-->
<Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
maxThreads="500" minSpareThreads="100" prestartminSpareThreads="true" maxQueueSize="100"/>
测试结果：
- 平均响应时间：3.1秒
- 响应时间明显缩短
- 错误率：49.88%
- 错误率提升到一半，也可以理解，最大线程为500，测试的并发为1000
- 吞吐量：238次/秒
- 吞吐量明显提升
结论：响应时间、吞吐量这2个指标需要找到平衡才能达到更好的性能。
1.4.3、设置nio2的运行模式
将最大线程设置为500进行测试：
<Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
maxThreads="500" minSpareThreads="50" prestartminSpareThreads="true"/>
<!-- 设置nio2 -->
<Connector executor="tomcatThreadPool" port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11Nio2Protocol"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
可以看到，平均响应时间有缩短，吞吐量有提升，可以得出结论：nio2的性能要高于nio。
1.5、调整JVM参数进行优化
接下来，测试通过jvm参数进行优化，为了测试一致性，依然将最大线程数设置为500，启用nio2运行模式。
1.5.1、设置并行垃圾回收器
#年轻代、老年代均使用并行收集器，初始堆内存64M，最大堆内存512M
JAVA_OPTS="-XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC -Xms64m -Xmx512m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:../logs/gc.log"
测试结果与默认的JVM参数结果接近。（执行了2次测试，结果是第二次测试的结果）
1.5.2、查看gc日志文件
将gc.log文件上传到gceasy.io查看gc中是否存在问题。
问题一：
在报告中显示，在5次GC时，系统所消耗的时间大于用户时间，这反应出的服务器的性能存在瓶颈，调度CPU等资源所消耗的时间要长一些。
问题二：
可以关键指标中可以看出，吞吐量表现不错，但是gc时，线程的暂停时间稍有点长。
问题三：
通过GC的统计可以看出：
- 年轻代的gc有74次，次数稍有多，说明年轻代设置的大小不合适需要调整
- FullGC有8次，说明堆内存的大小不合适，需要调整
问题四：
从GC原因的可以看出，年轻代大小设置不合理，导致了多次GC。
1.5.3、调整年轻代大小
JAVA_OPTS="-XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC -Xms128m -Xmx1024m -XX:NewSize=64m -XX:MaxNewSize=256m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:../logs/gc.log"
将初始堆大小设置为128m，最大为1024m
初始年轻代大小64m，年轻代最大256m
从测试结果来看，吞吐量以及响应时间均有提升。
查看gc日志：
可以看到GC次数要明显减少，说明调整是有效的。
1.5.4、设置G1垃圾回收器
#设置了最大停顿时间100毫秒，初始堆内存128m，最大堆内存1024m
JAVA_OPTS="-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -Xms128m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:../logs/gc.log"
测试结果：
可以看到，吞吐量有所提升，评价响应时间也有所缩短。
1.5.5、小结
通过上述的测试，可以总结出，对tomcat性能优化就是需要不断的进行调整参数，然后测试结果，可能会调优也可能会调差，这时就需要借助于gc的可视化工具来看gc的情况。再帮我我们做出决策应该调整哪些参数。
作者：JavaLover
链接：https://www.jianshu.com/p/ca6ed42ec561
来源：简书
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------------ 就像竹林的灯火，被风吹过，摇摇曳曳，但永不熄灭! ------------------------
