linux下配置tomcat集群的负载均衡

2022-10-13 11:14:06

linux下配置tomcat集群的负载均衡

一、首先了解下与集群相关的几个概念
集群：
集群是一组协同工作的服务实体，用以提供比单一服务实体更具扩展性与可用性的服务平台。在客户端看来，一个集群就象是一个服务实体，但事实上集群由一组服务实体组成。与单一服务实体相比较，集群提供了以下两个关键特性：
· 可扩展性－－集群的性能不限于单一的服务实体，新的服务实体可以动态地加入到集群，从而增强集群的性能。
· 高可用性－－集群通过服务实体冗余使客户端免于轻易遇到out of service的警告。在集群中，同样的服务可以由多个服务实体提供。如果一个服务实体失败了，另一个服务实体会接管失败的服务实体。集群提供的从一个出错的服务实体恢复到另一个服务实体的功能增强了应用的可用性。
为了具有可扩展性和高可用性特点，集群的必须具备以下两大能力：

·  负载均衡－－负载均衡能把任务比较均衡地分布到集群环境下的计算和网络资源。
·  错误恢复－－由于某种原因，执行某个任务的资源出现故障，另一服务实体中执行同一任务的资源接着完成任务。这种由于一个实体中的资源不能工作，另一个实体中的资源透明的继续完成任务的过程叫错误恢复。
负载均衡和错误恢复都要求各服务实体中有执行同一任务的资源存在，而且对于同一任务的各个资源来说，执行任务所需的信息视图（信息上下文）必须是一样的。
  集群分类：
Linux集群主要分成三大类( 高可用集群，负载均衡集群，科学计算集群)
高可用集群( High Availability Cluster)
常见的就是2个节点做成的HA集群，有很多通俗的不科学的名称，比如"双机热备", "双机互备", "双机".
高可用集群解决的是保障用户的应用程序持续对外提供服务的能力。 (请注意高可用集群既不是用来保护业务数据的，保护的是用户的业务程序对外不间断提供服务，把因软件/硬件/人为造成的故障对业务的影响降低到最小程度)。
负载均衡集群(Load Balance Cluster)
负载均衡系统：集群中所有的节点都处于活动状态，它们分摊系统的工作负载。一般Web服务器集群、数据库集群和应用服务器集群都属于这种类型。
负载均衡集群一般用于相应网络请求的网页服务器，数据库服务器。这种集群可以在接到请求时，检查接受请求较少，不繁忙的服务器，并把请求转到这些服务器上。从检查其他服务器状态这一点上看，负载均衡和容错集群很接近，不同之处是数量上更多。

科学计算集群(High Performance Computing Cluster)
高性能计算(High Perfermance Computing)集群，简称HPC集群。这类集群致力于提供单个计算机所不能提供的强大的计算能力。
负载均衡与双机热备的区别
负载均衡是在这多台服务器之上增加了一台负载均衡服务器，负载均衡服务器的作用是把用户的请求平均分配到每个节点；增加集群整体的处理能力；实现网络访问的均衡。
  双机热备相当于2台服务器其中有一台是另一台的备机，也可以互为备机；主机在运行服务时，备机处于检测状态，主机发生故障后，备机将接管主机的服务。
  负载均衡是解决服务器压力过大，网络请求大量并发而设计的产品; 负载均衡的优点：WEB访问流畅，用户请求平均分布在每个节点上。
双机热备是为保障24*7小时高可用不停机而推出的产品; 双机热备的优点是：能保障用户服务不间断。
  负载均衡的缺点：适用静态WEB，如果是数据库将不起作用，数据库的多向同步目前还没有完全解决的方案。
  双机热备缺点：用传统加加阵列的方式增加了存储空间，同样也形成了单点故障；有可能双机热备成为虚设，因为一旦阵列崩溃，服务也意味这停止。
Tomcat集群的三种负载均衡方式优缺点对照
1.使用DNS轮询.
2.使用Apache R-proxy方式。
3. 使用Apache mod_jk方式.

DNS轮询的缺点是，当集群中某台服务器停止之后，用户由于dns缓存的缘故，便无法访问服务，
必须等到dns解析更新，或者这台服务器重新启动。
还有就是必须把集群中的所有服务端口暴露给外界，没有用apache做前置代理的方式安全，
并且占用大量公网IP地址，而且tomcat还要负责处理静态网页资源，影响效率。
优点是集群配置最简单，dns设置也非常简单。

R- proxy的缺点是，当其中一台tomcat停止运行的时候，apache仍然会转发请求过去，导致502网关错误。
但是只要服务器再启动就不存在这个问题。

mod_jk方式的优点是，Apache 会自动检测到停止掉的tomcat，然后不再发请求过去。
缺点就是，当停止掉的tomcat服务器再次启动的时候，Apache检测不到，仍然不会转发请求过去。

R-proxy和mod_jk的共同优点是.可以只将Apache置于公网，节省公网IP地址资源。
可以通过设置来实现Apache专门负责处理静态网页，让Tomcat专门负责处理jsp和 servlet等动态请求。
共同缺点是：如果前置Apache代理服务器停止运行，所有集群服务将无法对外提供。
R-proxy和 mod_jk对静态页面请求的处理，都可以通设置来选取一个尽可能优化的效果。
这三种方式对实现最佳负载均衡都有一定不足，mod_jk相对好些，可以通过设置lbfactor参数来分配请求任务。

二、配置tomcat集群的方法（Apache mod_jk方式）
环境  linux redhat  4台，安装tomcat和apache，和jdk配置的过程过于基础，略过，这里主要讲述如何配置
版本： linux redhat  server 5.4企业版  tomcat6.0  apache2.2  jdk1.6
1.依次在前三台机器安装tomcat，jdk并配置环境变量等信息；
2.在第四台机器安装apache
3.配置apache服务器
a：在apache 网站或其他站点下载mod_jk-1.2.26-httpd-2.2.4.so文件（不一定非要这个版本），将该文件复制到apache的modules 目录，并设置读执行权限用chmod 777 *或其他命令
b:在apache_home目录下的conf/httpd.conf文件中添加
LoadModule jk_module modules/mod_jk-1.2.26-httpd-2.2.4.so
JkWorkersFile conf/workers.properties
JkMount /* lbcontroller
代码解释
LoadModule jk_module modules/mod_jk-1.2.26-httpd-2.2.4.so //表示载入JK模块
JkWorkersFile conf/workers.properties //tomcat实例配置
JkMount /* lbcontroller    //设置apache分发器，/*表示apache将所有文件都由分发器lbcontroller 进行分发，你可以自行设置*.jsp,*.do等
c: 配置 workers.properties文件

在apache_home下conf目录中新建workers.properties文件，输入以下内容

worker.list=lbcontroller
#Tomcat1实例配置
worker.tomcat80.host=10.71.144.80
worker.tomcat80.port=8009
worker.tomcat80.type=ajp13
# 分发权重值越大负载越大
worker.tomcat1.lbfactor = 1
#Tomcat2实例配置
worker.tomcat81.host=10.71.144.81
worker.tomcat81.port=8009
worker.tomcat81.type=ajp13
# 分发权重值越大负载越大
worker.tomcat81.lbfactor = 1

#Tomcat3实例配置 #负载均衡分发控制器
worker.tomcat82.host=10.71.144.82
worker.tomcat82.port=8009
worker.tomcat82.type=ajp13
# 分发权重值越大负载越大
worker.tomcat82.lbfactor = 1

worker.lbcontroller.type=lb
worker.lbcontroller.balance_workers=tomcat80,tomcat81,tomcat82
worker.lbcontroller.sticky_session=True
代码解释
worker.list=lbcontroller //内容即为httpd.conf文件中的分发器名称。需要注意的内容是，tomcat实例名称

worker.tomcat80.host=....
...
worker.tomcat82.host=....
...
//这里就是tomcat80和tomcat82必须与之后tomcat中的server.xml中jvmRoute值一致

4. 配置tomcat集群

配置每个tomcat目录下的server.xml文件，具体修改内容如下
a：Engine配置
修改前
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
修改后
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost" jvmRoute="tomcat80" >
具体tomcat中jvmRoute的值根据在workers.properties的配置，注意IP地址、tomcat实例名称和jvmRoute值必须一一对应，其他的tomcat配置方法一致

b：Cluster配置

修改后，去掉注释并添加一些内容如下

<Cluster className="org.apache.catalina.ha.tcp.SimpleTcpCluster"  channelSendOptions="8">

   <Manager className="org.apache.catalina.ha.session.DeltaManager"
            expireSessionsOnShutdown="false"
            notifyListenersOnReplication="true"/>

   <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="auto"
               port="4001"
               autoBind="100"
               selectorTimeout="5000"
               maxThreads="6"/>
      
      <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=""/>
   <Valve className="org.apache.catalina.ha.session.JvmRouteBinderValve"/>

   <ClusterListener className="org.apache.catalina.ha.session.JvmRouteSessionIDBinderListener"/>
   <ClusterListener className="org.apache.catalina.ha.session.ClusterSessionListener"/>
   </Cluster>
上述配置跟tomcat官方建议的配置，去掉了
<Deployer className="org.apache.catalina.ha.deploy.FarmWarDeployer"
               tempDir="/tmp/war-temp/"
               deployDir="/tmp/war-deploy/"
               watchDir="/tmp/war-listen/"
               watchEnabled="false"/>
如果不去掉这部分，则tomcat启动会报"FarmWarDeployer can only work as host cluster subelement!."
c:session复制配置
tomcat集群中的 session管理，主要有两种方式：
1).粘性session
表示从同一窗口发来的请求都将有集群中的同一个tomcat进行处理。配置方式是在上面workers.properties文件中
worker.lbcontroller.sticky_session=True
粘性session的好处在不会在不同的tomcat上来回跳动处理请求，但是坏处是如果处理该session的tomcat崩溃，那么之后的请求将由其他tomcat处理，原有session失效而重新新建一个新的session，这样如果继续从session取值，会抛出 nullpointer的访问异常。
2).session复制
session复制是指tomcat彼此之间通过组播方式将session 发到各个tomcat实例上，如果其中一个访问出错，则另外tomcat仍然具有有效的session内容，从而能正常接管其session。坏处是当 tomcat实例很多，或者用户在session中有大量操作时，组播发送的信息量十分惊人。session复制配置则是在发布的web应用程序中的 web.xml中添加
<distributable/>
此外,session复制所需的JDK必须是JDK 5.0及其以上版本
5.测试配置
新建一个jsp页面，写入如下代码，保存index.jsp，分别在tomcat的webapp目录下建立ydl文件夹，将写好的index.jsp文件上传到3台服务器的tomcat\webapp\ydl目录下
测试的index.jsp文件内容
<%@ page contentType="text/html; charset=GBK" %>
<%@ page import="java.util.*" %>
<html><head><title>Cluster App Test</title></head>
<body>
Server Info:
<%
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>

重启apache服务器和三个tomcat服务器,到此集群负载均衡已配置完成。测试负载均衡先测试apache,访问
http://10.70.144.480/ydl/index.jsp
看能够运行,能运行，则已建立负载均衡
关闭和启动任何一个tomcat，另外两个tomcat前台打印相关日志信息并自动复制一份session
a：先启动 apache服务器httpd
b：启动名为tomcat80的服务器
前台启动tomcat输出日志方法
#cd /home/support/tomcat-apache6.0/bin
#./catalin.sh run

在浏览器中输入访问地址http://10.70.144.480/ydl/index.jsp
可以看到请求被转发到了tomcat80进行处理
c:启动tomcat81
可以发现，tomcat81启动后搜索到了tomcat2实例，并进行了session复制，在tomcat2的控制台也可以找到输出打印日志
关闭tomcat80（ctrl+c）后继续刷新url访问。 tomcat81控制台中输出的session 依然与之前tomcat80中的一致，并且在session中保存的属性值仍然有效。

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