青蛙学Linux—Nginx+Tomcat实现动静分离以及负载均衡
Tomcat也是一个Web服务器，用于运行JSP页面和Servlet。虽然Tomcat也可以处理静态网页，但是其性能与并发能力远远比不上Nginx，而且Tomcat在高并发环境下处理动态请求的性能也不高，所以通过Nginx与Tomcat的整合来适应高并发的环境。
Nginx可以通过以下两种方式来实现与Tomcat的整合：
- 将静态页面请求交由Nginx处理，动态页面的请求交由Tomcat处理
- 将所有的请求都交由后端的Tomcat进行处理，Nginx利用自身的负载均衡功能实现多台Tomcat服务器的负载均衡
1、安装Tomcat
1.1、构建JAVA环境
Tomcat的运行需要JAVA环境的支持，所以我们在安装Tomcat之前必须先构建一个JAVA环境。JAVA环境需要安装JDK，JDK可以在https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html下载。
这里我们使用的是JDK 8u191（1.8.0_191）的版本，JDK的安装非常简单，Oracle提供给我们的是二进制可执行程序，在上面提供的网址中下载相应版本的tar.gz包之后，直接解压到相应的路径即可使用。
安装好JDK后，我们必须配置环境变量以便Tomcat进行调用，这里把JDK安装到/usr/local/jdk目录下，然后在/etc/profile中配置以下的环境变量：
export JAVA_HOME=/usr/local/jdk export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
测试：
[root@localhost ~]# java -version java version "1.8.0_191" Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_191-b12) Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.191-b12, mixed mode)
1.2、安装Tomcat
Tomcat的官网为http://tomcat.apache.org。
这里选择Tomcat 8.5.37的版本进行安装。与JDK一样，Tomcat在官网上同样提供给我们的是二进制可执行程序的tar.gz包，我们只要下载后解压到指定的目录即可。这里我们将Tomcat安装到/usr/local/tomcat目录下。
1.3、Tomcat的目录结构
Tomcat的可执行脚本位于安装目录下的bin目录中，重点关注以下三个脚本文件：
startup.sh # 启动Tomcat shutdown.sh # 关闭Tomcat catalina.sh # 配置Tomcat运行时需要的一些环境变量
Tomcat的配置文件位于安装目录下的conf目录中，重点关注以下配置文件：
server.xml # Tomcat的主配置文件 logging.properties # 配置Tomcat的日志输出格式
Tomcat的日志文件位于安装目录下的logs目录中。
Tomcat自带的默认站点位于安装目录下的webapps目录下，该目录有以下几个子目录：
docs # Tomcat文档 examples # 部署实例 host-manager # 通过Web管理Tomcat manager # 通过Web管理Tomcat ROOT # 自带网站的根目录
1.4、Tomcat的简单配置
Tomcat的主配置文件server.xml位于安装目录下的conf目录中，我们通过该文件进行简单的配置（端口号和虚拟主机的配置）：
端口配置
# 通过HTTP协议访问Tomcat的端口，默认为8080
<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />虚拟主机配置
<Host name="localhost" appBase="webapps"
unpackWARs="true" autoDeploy="true">
<!-- SingleSignOn valve, share authentication between web applications Documentation at: /docs/config/valve.html -->
<!--
<Valve className="org.apache.catalina.authenticator.SingleSignOn" />
-->
<!-- Access log processes all example.
Documentation at: /docs/config/valve.html
Note: The pattern used is equivalent to using pattern="common"
日志配置，配置日志的文件名、扩展名和保存位置
-->
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"
pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />
</Host>其中：
- name：定义虚拟主机的域名，也可以使用IP地址
- debug：定义日志输出级别
- appBase：定义存放Web应用的根目录，可以是绝对路径或相对于$CATALINA_HOME（Tomcat安装目录）的目录
- unpackWARs：定义Tomcat是否将WAR文件解压后运行，true为自动解压后运行
- autoDeploy：定义Tomcat是否自动发布appBase目录下的所有Web应用（包括新加入的Web应用），true为自动发布
也可以在<Host></Host>中定义以下内容，实现一个虚拟主机下的不同Web应用：
<Context path="" docBase="" debug=""/>
其中：
- path：定义Web应用的URL入口，比如path=“jsp”，则请求的URL应该为http://xxx/jsp
- docBase：定义Web应用的路径，可以使用绝对路径也可以使用相对路径，也可以为WAR文件的路径
1.5、启动Tomcat
进入Tomcat安装目录下的bin目录，运行：
[root@localhost bin]# ./startup.sh Using CATALINA_BASE: /usr/local/tomcat Using CATALINA_HOME: /usr/local/tomcat Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp Using JRE_HOME: /usr/local/jdk Using CLASSPATH: /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar Tomcat started.
当前安装Tomcat的主机IP地址为192.168.0.110，访问http://192.168.0.110:8080：
Tomcat的欢迎页面。看到这个页面就说明Tomcat启动成功。
在Tomcat的Web根目录下，还放置了一个名为info.jsp的探针文件，我们访问http://192.168.0.110:8080/info.jsp：
2、Nginx+Tomcat实现动静分离
Nginx通过反向代理的方式将相应的请求转发给Tomcat以实现动静分离。这里通过一个实例来展示Nginx+Tomcat如何实现动静分离。
实验环境：
仅使用一台主机进行实验，主机IP为192.168.0.110，安装Nginx和Tomcat，Tomcat的端口为8080。通过配置Nginx将访问JSP文件的请求交由Tomcat处理。
Nginx配置部分（仅展示配置文件中server和location配置的相关部分）：
server {
listen 80;
server_name localhost 192.168.0.110;
location / {
root html;
index index.html index.htm;
}
location ~ \.jsp$ {
proxy_pass http://127.0.0.1:8080;
}
}我们首先来访问http://192.168.0.110：
然后访问http://192.168.0.110/info.jsp：
JSP文件也访问成功。服务器名称与域名均显示127.0.0.1是因为在Nginx反向代理时没有配置将真实IP发送给后端。
如何验证JSP文件真的是由Tomcat处理的呢，我们可以访问一个不存在的JSP文件，看看它的错误信息：
404错误，由Tomcat给出，同样，访问一个不存在的html，看看错误信息：
html文件的404由Nginx给出，这就说明了我们的配置已经实现了动静分离。
3、Nginx实现Tomcat的负载均衡
Nginx实现Tomcat的负载均衡同样是通过upstream定义一组主机，然后通过反向代理将请求转到该组主机上。以下通过一个实例来展示如何通过Nginx来实现Tomcat的负载均衡。
实验环境：
- 主机A：IP地址为192.168.0.110，安装Nginx 1.14.2，无Tomcat环境
- 主机B：IP地址为192.168.0.88，安装Tomcat 8.5.37，无Nginx环境
- 主机C：IP地址为192.168.0.106，安装Tomcat 8.5.37，无Nginx环境
- 主机D：IP地址为192.168.0.61，安装Tomcat 8.5.37，无Nginx环境
其中，主机A为前端服务器，通过Nginx提供负载均衡调度功能，主机BCD为后端服务器组，运行Tomcat提供Web服务，Tomcat端口均为8080。在BCD三台主机的Tomcat默认站点目录下均有一个名为info.jsp的探针文件。站点通过IP进行访问，没有进行域名解析。
我们首先来访问下BCD三台主机，看看它们的Tomcat是否正常提供服务：
http://192.168.0.88:8080/info.jsp
http://192.168.0.106:8080/info.jsp
http://192.168.0.61:8080/info.jsp
在主机A上配置整个站点的请求均转发到后端Tomcat服务器组，配置如下（仅展示Nginx配置文件中http、server和location部分的相关配置；这里为了展现负载均衡的效果，使用的是轮询算法，其实动态页面应该使用ip_hash算法，以解决session共享的问题）：
http{
upstream tomcat_server{
server 192.168.0.88:8080 max_fails=3 fail_timeout=20s;
server 192.168.0.106:8080 max_fails=3 fail_timeout=20s;
server 192.168.0.61:8080 max_fails=3 fail_timeout=20s;
}
server {
listen 80;
server_name localhost 192.168.0.110;
location / {
proxy_pass http://tomcat_server;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
}
}访问http://192.168.0.110/info.jsp：
Nginx成功为Tomcat提供了负载均衡功能。
