ngnix apache tomcat集群负载均衡配置

2022-10-02 11:48:04

http://w.gdu.me/wiki/Java/tomcat_cluster.html

系统环境设置

  • 准备三台redhat linux 5或 centos服务器：
    • 负载均衡服务器：Apache安装自带的web发布服务（httpd服务） IP地址：192.168.0.100
    • Tomcat发布服务器1：安装有两个发布服务tomcat1和tomcat2 IP地址：192.168.0.101
    • Tomcat发布服务器2：安装有两个发布服务tomcat3和tomcat4 IP地址：192.168.0.102
  • 统一对外部发布的地址是：http://192.168.0.100 （即负载均衡地址）
  • 在设定完成IP以后，最好先设置主机名和IP的对应关系：
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    cat /etc/hosts
    192.168.0.100    web.example.com           web       #add
    127.0.0.1        localhost.localdomain     localhost
    ::1              localhost6.localdomain6   localhost6

Tomcat发布器的安装

JDK安装

  • JDK软件最新版下载：http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html
    • 点击排列的最左边一个大图标的“JDK”进入，
    • 接下来选择服务器的版本(如linux)，在“I agree”前面方框中打勾选中，再按“continue”下一步
    • 选择下面一个版本进行下载，如jdk-6u24-linux-i586.bin
    • 下载完成后上传到web服务器上的“/tools”目录下（自己建的目录）
  • JDK软件的安装
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    # 先查看当前JDK的版本是多少
    java –version
     
    # 进入下载目录，授权JDK文件的可执行权限
    cd /tools/
    chmod a+x jdk-6u24-linux-i586.bin
     
    # 执行JDK的安装解压缩，完成后按回车结束
    ./jdk-6u24-linux-i586.bin
     
    # 把解压出来的目录移动到/usr/local下面
    mv jdk1.6.0_24 /usr/local/
  • 配置JAVA的环境变量
    • 新建环境变量文件java.sh
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      cat > /etc/profile.d/java.sh <<EOF
      # set java environment
      export JAVA_HOME=/usr/local/jdk1.6.0_24
      export CLASSPATH=.:\$JAVA_HOME/lib/dt.jar:\$JAVA_HOME/lib/tools.jar
      export PATH=\$JAVA_HOME/bin:\$PATH
      EOF
      chmod a+x /etc/profile.d/java.sh
    • 重新登录终端，再次查询java的版本号是否升级了：java -version
  • Tomcat软件最新版下载：http://tomcat.apache.org/

（1）先选择Download下面的tomcat版本（如tomcat 7.0） （2）再点击“Core”下面的“tar.gz”进行下载，如apache-tomcat-7.0.12.tar.gz （3）下载完成后上传到web服务器上的“/tools”目录下（自己建的目录）

Tomcat安装

  • 安装tomcat
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    # 进入下载目录，进行解压缩：
    cd /tools
    tar zxvf  apache-tomcat-7.0.12.tar.gz
     
    # 复制并重命名目录到/usr/lcoal下面
    ls -l
    cp apache-tomcat-7.0.12 /usr/local/tomcat1     #(web1服务器)
    cp apache-tomcat-7.0.12 /usr/local/tomcat2     #(web1服务器)
    cp apache-tomcat-7.0.12 /usr/local/tomcat3     #(web2服务器)
    cp apache-tomcat-7.0.12 /usr/local/tomcat4     #(web2服务器)
  • 配置tomcat发布器的端口
    • web1服务器tomcat1:vi tomcat1/conf/server.xml(修改如下四个地方:）
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      <Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">         <!--'8005'改为'8001'端口-->
          <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1">  <!--'8080'发布端口改为'81'端口-->
          <Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" /> <!--改为'8011'端口-->
          <!--Engine name="Catalina" defaultHost="localhost"-->
          <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost" jvmRoute="tomcat1">
    • web1服务器tomcat2:port:8002, http:82, ajp:8012, jvmRote:tomcat2
    • web1服务器tomcat3:port:8003, http:83, ajp:8013, jvmRote:tomcat3
    • web1服务器tomcat4:port:8004, http:84, ajp:8014, jvmRote:tomcat4
  • 在tomcat的server.xml配置参数据中增加session同步复制的设置
    • vi server.xml （增加下列代码，增加Engine后面的cluster中去）
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      <!--
      <Cluster className="org.apache.catalina.ha.tcp.SimpleTcpCluster"/>
      -->
      <!--下面的代码是实现session复制功能-->
      <Cluster className="org.apache.catalina.ha.tcp.SimpleTcpCluster" channelSendOptions="6">
            <Manager className="org.apache.catalina.ha.session.BackupManager"
                     expireSessionsOnShutdown="false"
                     notifyListenersOnReplication="true"
                     mapSendOptions="6"/>
            <Channel className="org.apache.catalina.tribes.group.GroupChannel">
              <Membership className="org.apache.catalina.tribes.membership.McastService"
                          address="228.0.0.4"
                          port="45564"
                          frequency="500"
                          dropTime="3000"/>
              <Receiver className="org.apache.catalina.tribes.transport.nio.NioReceiver"
                        address="192.168.100.63"    <!—这里填写本机IP地址-->
                        port="5000"
                        selectorTimeout="100" />
              <Sender className="org.apache.catalina.tribes.transport.ReplicationTransmitter">
                <Transport className="org.apache.catalina.tribes.transport.nio.PooledParallelSender"/>
              </Sender>
              <Interceptor className="org.apache.catalina.tribes.group.interceptors.TcpFailureDetector"/>
              <Interceptor className="org.apache.catalina.tribes.group.interceptors.MessageDispatch15Interceptor"/>
              <Interceptor className="org.apache.catalina.tribes.group.interceptors.ThroughputInterceptor"/>
            </Channel>
       
            <Valve className="org.apache.catalina.ha.tcp.ReplicationValve"
                   filter=".*\.gif;.*\.js;.*\.jpg;.*\.png;.*\.htm;.*\.html;.*\.css;.*\.txt;"/>
            <Valve className="org.apache.catalina.ha.session.JvmRouteBinderValve"/>
            <Deployer className="org.apache.catalina.ha.deploy.FarmWarDeployer"
                      tempDir="/tmp/war-temp/"
                      deployDir="/tmp/war-deploy/"
                      watchDir="/tmp/war-listen/"
                      watchEnabled="false"/>
            <ClusterListener className="org.apache.catalina.ha.session.JvmRouteSessionIDBinderListener"/>
            <ClusterListener className="org.apache.catalina.ha.session.ClusterSessionListener"/>
      </Cluster>
  • 同时需要修改tomcat的web.xml配置参数才能真正实现session同步复制的设置
    • web.xml
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      <!--....--!>
          <welcome-file-list>
              <welcome-file>index.html</welcome-file>
              <welcome-file>index.htm</welcome-file>
              <welcome-file>index.jsp</welcome-file>
          </welcome-file-list>
      <distributable />   <!--在倒数第二行增加这个代码才能实现session同步复制功能-->
      </web-app>
  • 设置Tomcat发布服务开机自启动
    • 复制tomcat启动文件到开机目录下：cp tomcat1/bin/catalina.sh /etc/rc.d/init.d/tomcat1
    • 修改上面的tomcat1启动文件：vim /etc/rc.d/init.d/tomcat1（在文件的最顶上添加下列几行） 
      #chkconfig:35 85 15
      
#description:tomcat1 server
      
CATALINA_HOME=/usr/local/tomcat1
      
JRE_HOME=/usr/local/jdk1.6.0_24
    • 添加tomcat1到开机启动服务 
      chkconfig --add  tomcat1
      
chkconfig --list tomcat1
      
chkconfig tomcat1 on
      
service tomcat1 start
  • 其它三个tomcat2 、tomcat3 、tomcat4 也都按上面三步来做
  • 如何查看tomcat的启动过程
    • 方法一：用catalina.sh来启动:./catalina.sh run
    • 方法二：如果用./startup.sh启动的话，查看启动日志tail –f /usr/local/tomcat4/logs/catalina.out

Apache Proxy负载均衡

  • Apache发布器使用系统自带的httpd服务，在安装操作系统的时候先选择好服务器下面的web服务器组件。
  • 修改配置web发布服务的参数文件:
    • vim /etc/httpd/conf/httpd.conf （在最底下添加如下内容）
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      ServerName localhost:80      #发布的端口说明
      <VirtualHost *:80>
          ServerAdmin admin@china1168.com
          ServerName localhost
          ServerAlias localhost
          <proxy balancer://testcluster>  #testcluster可自己命名，没什么特别的意义
              BalancerMember ajp://192.168.0.101:8011 loadfactor=1 route=tomcat1 #要与tomcat中的ajp对应
              BalancerMember ajp://192.168.0.101:8012 loadfactor=1 route=tomcat2
              BalancerMember ajp://192.168.0.102:8013 loadfactor=1 route=tomcat3
              BalancerMember ajp://192.168.0.104:8014 loadfactor=1 route=tomcat4
          </proxy>
          ProxyRequests Off
          ProxyPass /server-status !
          ProxyPass /balancer-manager !
          ProxyPass / balancer://testcluster/ stickysession=JSESSIONID #注意balancer前面有空格
          ProxyPassReverse / balancer://testcluster/    #注意balancer前面有空格
      </VirtualHost>
      <Location /server-status>   #负载均衡服务器的状态查询，http://192.168.0.100/server-status
          SetHandler server-status
      </Location>
      <Location /balancer-manager> #负载均衡服务器的管理查看，http://192.168.0.100/balancer-manager
          SetHandler balancer-manager
      </Location>
  • 负载均衡集群测试实例
    • 在tomcat目录下面的webapps文件夹中新建test测试文件:
    • mkdir webapps/test
    • vi test/index.jsp（文件内容如下） 
      <%@ page contentType="text/html; charset=UTF-8" %>
      
<%@ page import="java.util.*" %>
      
<html><head><title>Cluster App Test</title></head>
      
<body>
      
Server Info:
      
<%
      
request.setCharacterEncoding("UTF-8");
      
out.println(request.getLocalAddr() + " : " + request.getLocalPort()+"<br>");%>
      
<%
      
  out.println("<br> ID " + session.getId()+"<br>");  // 如果有新的 Session 属性设置
      
  String dataName = request.getParameter("dataName");
      
  if (dataName != null && dataName.length() > 0) {
      
     String dataValue = request.getParameter("dataValue");
      
     session.setAttribute(dataName, dataValue);
      
  }  out.print("<b>Session 列表</b>");  Enumeration e = session.getAttributeNames();
      
  while (e.hasMoreElements()) {
      
     String name = (String)e.nextElement();
      
     String value = session.getAttribute(name).toString();
      
     out.println( name + " = " + value+"<br>");
      
         System.out.println( name + " = " + value);
      
   }
      
%>
      
  <form action="index.jsp" method="POST">
      
    名称:<input type=text size=20 name="dataName"><br>
      
    值:<input type=text size=20 name="dataValue"><br>
      
    <input type=submit>
      
   </form>
      
</body>
      
</html>
    • 对Apache负载均衡进行测试:
    • 正常情况下，提交的测试内容会在四个tomcat之间轮循显示，实现负载均衡。
  • 设置Apache发布服务开机自启动:chkconfig httpd on

Nginx负载均衡

nginx安装

  • 安装前必须要先下载相关联的配套软件包：
  • 相关联软件的安装
    • pcre套件的安装，进入下载目录，进行解压缩：
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      cd /tools
      tar zxvf  pcre-8.12.tar.gz
      cd pcre-8.12
      ./configure   #默认是安装在/usr/local/目录下面，也可指定目录加参数 --prefix=/usr/local/
      make && make install
  • openssl套件的安装，进入下载目录，进行解压缩（可选）
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    cd /tools
    tar zxvf openssl-1.0.0d.tar.gz
    cd openssl-1.0.0d
    ./configure   # 默认是安装在/usr/local/目录下面，也可指定目录加参数 --prefix=/usr/local/
    make && make install
  • Nginx软件的安装和配置
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    cd /tools
    tar zxvf  nginx-1.0.0.tar.gz
    cd nginx-1.0.0
    ./configure   #默认是安装在/usr/local/目录下面，也可指定目录加参数 --prefix=/usr/local/
    make && make install
  • 测试安装是否成功
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    cd /usr/local/nginx/sbin/
    ./nginx -t
     
    nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
    nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful

nginx负载配置

  • vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf （修改增加下面的内容）
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    pid        logs/nginx.pid;
    upstream tomcat {                      # 负载均衡站点的名称为tomcat，可以自己取
        ip_hash;                           # 可选，根据来源IP方式选择web服务器，省略的话按默认的轮循方式选择web服务器
            server 192.168.0.101:81;       # web服务器的IP地址及tomcat发布端口
            server 192.168.0.101:82;
            server 192.168.0.102:83;
            server 192.168.0.102:84;
    }
    server {
        listen       80;                   # 站点侦听端口80
        server_name  localhost;            # 站点名称
     
        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
            proxy_pass http://tomcat;      # 负载均衡指向的发布服务tomcat
        }
  • 注意：
    • upstream部分要放在server { listen 80这部分的前面，不能放到下面去，不然会出错
    • proxy_pass部分要放在localtion这部分的括号里面，且http://后面跟的名称要与上面upstream中一样
  • 启动负载均衡服务
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    cd /usr/local/nginx/sbin/
    ./nginx -t # 测试配置有无错误
    ./nginx    # 启动服务
    netstat -tlnp | grep :80  #查看nginx端口的进程号
    kill -9 11274             #杀死nginx的主进程，11274是上面查询出来的主进程号，实际环境中不一定一样
     
    # 在线修改配置参数（在nginx启动的情况），并让它重新加载，其间nginx不用停止服务。
    vi nginx.conf
    kill -HUP `cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid`
     
    # 设置Nginx开机自动启动
    vim /etc/rc.d/init.d/nginx,增加内容
    #chkconfig:35 80 10
    #description:Nginx server
    /usr/local/nginx/sbin/nginx
     
    chmod a+x nginx
    chkconfig --add nginx
    chkconfig nginx on

Tomcat与Apache或Nginx连接和集群配置

Tomcat的连接方式

  • 官方文档参考：http://tomcat.apache.org/tomcat-7.0-doc/connectors.html
  • Tomcat与Web服务器的连接方式有两种：
    • HTTP: HTTP连接器是Tomcat默认的方式，并且已经被使用。这种方式具有最低的延迟和最佳的整体性能。对于集群，需要一个支持粘性会话的web服务器在Tomcat前端。Tomcat支持mod_porxy(被默认包含在Apache HTTP Server 2.2)作为负载平衡器。值得注意的是，通常情况下HTTP proxy的性能低于AJP的性能，所以集群时AJP是优选。
    • AJP: 单个服务器，一个本地WEB服务器和一个Tomcat实例连接的效率通常低于单个Tomcat使用其默认的HTTP连接的方式，即使web应用大部分都是静态内容。如果为了某种原因，你需要整合一个本地WEB服务器，那么AJP连接将提供更好的效率。对于Tomcat集群，AJP连接是最有效的，其他功能和HTTP集群一样。

Tomcat7所支持的本地连接：

  1. JK 1.2 .x
  2. mod_proxy (Apache HTTP Server 2.2默认包含)

其他AJP连接器可能可以工作，但不再维护。

Tomcat 与 Apache HTTP Server2.4连接

HTTP连接

从上面的说明可以看出，如果你只需要一个Tomcat，那就直接用就好了，不用和Apache HTTP Server连接。如果需要多个Tomcat集群，就是AJP连接。所以用HTTP连接Apache和Tomcat这种情况应该不多，简单说明一下怎么连接： 取消两个module的注释：

LoadModule proxy_module modules/mod_proxy.so

LoadModule proxy_http_module modules/mod_proxy_http.so

在httpd.conf文件中添加以下两行：

ProxyPass /webappname http://ip:8080/webappname

ProxyPassReverse /webappname http://ip:8080/webappname

ip、端口号和webappname根据实际情况修改

说明：上述写法可能有安全隐患。不要使用ProxyRequests启用代理，除非对代理做了权限控制。否则对你的网络和互联网都是很大的危险。默认ProxyRequests为off。

参考：http://httpd.apache.org/docs/2.4/mod/mod_proxy.html#access

AJP连接

AJP连接官方支持两种方式JK 1.2.x和mod_proxy。

JK是老牌连接器，被广泛使用和验证，值得信任，但是配置比较复杂。

mod_proxy是Apache2.2以后的默认设置，配置简单，但是因为比较新，所以没有经过大范围的验证。

网上JK的文档比较多，这里我们介绍一下mod_proxy的写法。其实跟HTTP的方式一样，只是把http://修改为ajp://就可以了。

取消两个module的注释

LoadModule proxy_module modules/mod_proxy.so

LoadModule proxy_ajp_module modules/mod_proxy_ajp.so

在httpd.conf文件中添加以下行：

ProxyPass /webappname ajp://ip:8009/webappname

ip、端口号和webappname根据实际情况修改

AJP连接通常不需要设置ProxyPassReverse。

参考：http://httpd.apache.org/docs/2.4/mod/mod_proxy_ajp.html

Apache HTTP Server2.4集群配置

如文章开始所述，Apache Http Server和Tomcat集群要用AJP方式连接

  • modules

同样集群可以用JK和mod_proxy两种方式，这里介绍mod_proxy的方式：

取消五个module的注释

LoadModule proxy_module modules/mod_proxy.so

LoadModule proxy_ajp_module modules/mod_proxy_ajp.so

LoadModule proxy_balancer_module modules/mod_proxy_balancer.so

LoadModule slotmem_shm_module modules/mod_slotmem_shm.so

LoadModule lbmethod_heartbeat_module modules/mod_lbmethod_heartbeat.so

根据负载均衡调度策略的不同，取消如下module的注释

LoadModule lbmethod_byrequests_module modules/mod_lbmethod_byrequests.so

LoadModule lbmethod_bytraffic_module modules/mod_lbmethod_bytraffic.so

LoadModule lbmethod_bybusyness_module modules/mod_lbmethod_bybusyness.so
  • 示例配置:
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    <Proxy balancer://mycluster>   #定义一个集群，起个名字
        #定义集群成员。loadfactor是权重，数值越大权重越大被分配的请求约多。route和Tomcat中配置的jvmRoute一至。
        #还有一些参数可以添加，比如：max=20 ttl=120 retry=300 timeout=15，详细参考：http://httpd.apache.org/docs/2.4/mod/mod_proxy.html#proxypass
        BalancerMember ajp://ip:8019 loadfactor=1 route=tomcat7_a
        BalancerMember ajp://ip:8029 loadfactor=2 route=tomcat7_b
        #热备服务器，只有在上面的BalancerMember都坏掉之后才会被启用。
        BalancerMember ajp://ip:8009 status=+H
        #现有3种负载均衡调度策略
        #byrequests：请求计数（Request Counting）
        #bytraffic：流量加权计数（Weighted Traffic Counting）
        #bybusyness：挂起请求计数（Pending Request Counting）
        #默认是byrequests
        ProxySet lbmethod=bytraffic
    </Proxy>
    ProxyPass /examples  balancer://mycluster/examples  #设置代理连接
  • 负载均衡器的粘性

当一个请求被代理到某个节点，接下来同一个用户的请求都将被代理到相同的节点。很多均衡器通过一张记录客户端ip和节点的关系表来实现这个特性。这种方式对客户端和节点都是透明的，但是存在一些问题：如果客户端藏在某些代理之后将导致负载分布不均，当客户端使用动态IP地址，并在请求间变更，将失去粘性，关系表溢出将导致错误等问题。

mod_proxy_balancer通过两种方式实现粘性：cookies和URL encoding。cookie可以被Apache服务器和节点使用，URL encoding通常在节点中使用。

下面的例子使用mod_headers提供负载均衡粘性，即使节点服务器没有设置合适的session cookie。

Header add Set-Cookie "ROUTEID=.%{BALANCER_WORKER_ROUTE}e; path=/" env=BALANCER_ROUTE_CHANGED

<Proxy balancer://mycluster>

 ......

</Proxy>

ProxyPass /test balancer://mycluster

env变量有6种，参考：http://httpd.apache.org/docs/2.4/mod/mod_proxy_balancer.html#environment

以下配置同时支持cookies和URL encoding

ProxyPass /test balacer://mycluuster stickysession=JSESSIONID|jsessionid scolonpathdelim=On

<Proxy balancer://mycluster>

    BlancerMember http://192.168.1.50:80 route=node1

    BlancerMember http://192.168.1.51:80 route=node2

</Proxy>
  • Log 
    LogFormat "%v %h %l %u %t \"%r\" %{Set-Cookie}o %{BALANCER_SESSION_STICKY}e %{BALANCER_SESSION_ROUTE}e %{BALANCER_WORKER_ROUTE}e %>s %b" balance_common
    
CustomLog logs/balance_log balance_common

将集群的日志写到Apache服务器目录下的logs/balance_log文件中。

参考：http://httpd.apache.org/docs/2.4/mod/mod_proxy_balancer.html#stickyness_troubleshooting

  • 均衡器管理界面

需要mod_status。管理页面可以动态更新集群成员，修改平衡器的属性和特定成员或使之离线。

<Location /balancer-manager>

    SetHandler balancer-manager

    Require ip 192.168

</Location>

你可以通过http://your.server.name/balancer-manager访问管理页面。

注意，只有balancers在<Location ...>之外定义，才能使用管理页面。

Tomcat 与 Nginx连接

HTTP连接

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server {                     #添加一个站点
    listen       82;         #设置端口
    server_name  localhost;  #站点名称/域名
 
    location / {             #设置路径
        proxy_pass http://ip:8080;  #http代理，指向tomcat http地址
    }
}

在nginx.conf文件中添加一个server{}，listen设置端口，server_name设置域名，location设置目录。

proxy_pass是http代理，指向tomcat地址。

修改后conf后，nginx -s reload就可以热更新了，很方便。

AJP连接

关于AJP连接，有一种说法是Nginx采用连接池，所以HTTP方式的连接不比AJP方式差。

有人的测试结果是Nginx通过HTTP连接Tomcat 性能略强于Apache通过AJP连接Tomcat。

参见：http://nginx.2469901.n2.nabble.com/AJP-td7582236.html

Nginx本身并不支持AJP连接，但有人写了一个nginx_ajp_module来支持ajp。由于是第三方控件，所以请在充分测试后使用。

先到nginx安装文件的目录下，打ajp补丁，重新配置configure，编辑，安装。

  • 配置nginx.conf文件
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    server {
        listen       82;
        server_name  localhost;
     
        location / {
            ajp_keep_conn on;       #设置是否保持连接
            ajp_pass ajp://ip:8009; #Tomcat ajp连接地址和端口
        }
    }

其他配置详情参考：https://github.com/yaoweibin/nginx_ajp_module

Nginx集群配置

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upstream tomcat_http {       #用upstream定义一组服务器
    #ip_hash通过记录客户端ip实现粘性session。有一个第三方的module可以用cookie实现粘性：https://code.google.com/p/nginx-sticky-module/
    ip_hash;
    #通过server定义多个服务器
    #weight是权重，默认为1。
    #max_fails和fail_timeout配合使用，在fail_timeout时间内通信失败达到max_fails的次数后，此服务器在fail_timeout时间内被认为不可用。
    server 192.168.50.65:8090 weight=2;
    server 192.168.50.65:8091 max_fails=3 fail_timeout=30s;
 
    #keepalive为连接开启缓存，并设置缓存连接的最大数量。
    keepalive 10;
 }
 
 server {
    listen       82;
    server_name  localhost;
 
    location / {
        #将proxy_pass后的服务器地址，变为upstream的名字
        proxy_pass http://tomcat_http;
    }
}

更多参数说明参考：http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_upstream_module.html

AJP

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upstream tomcat_ajp {    # upstream定义一组服务器
    #srun_id同Tomcat配置中Engine的jvmRoute。
    server 192.168.50.65:8019 srun_id=tomcat7_a weight=2;
    server 192.168.50.65:8029 srun_id=tomcat7_b;
 
    #用cookie方式实现粘性session
    jvm_route $cookie_JSESSIONID reverse;
    keepalive 10;
}
 
server {
    listen       82;
    server_name  localhost;
 
    location / {
        ajp_keep_conn on;
        ajp_pass tomcat_ajp;  #指定连接到哪个upstream上
    }
}
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