• Tomcat学习总结（10）——Tomcat多实例冗余部署

    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。
    • 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

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    <?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

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    <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

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    <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 

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    <?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:datawwwa.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

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    <?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:datawwwa.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

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    # 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

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    # chmod a+x tomcat.sh

    5、启动测试

    启动/关闭a.ttlsa.com

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    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

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    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

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    @echo off
    set JAVA_HOME=D:Program FilesJavajdk1.8.0_112
    set PATH=%JAVA_HOME%in;%PATH%
    set CATALINA_BASE=%CD%
    cd E:	omcat-8.5.6in
    catalina.bat start

    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。

    shell 脚本入门参考：http://sishuok.com/forum/blogPost/list/5655.html

    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:datawwwa.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:datawwwa.ttlsa.com index.jsp 中文字是 1
    b.ttlsa.com —> F:datawww.ttlsa.com index.jsp 中文字是 2

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