TOMCAT-企业级WEB应用服务器

一 WEB技术

1.1 HTTP协议和B/S 结构

HTTP（HyperText Transfer Protocol）协议即超文本传输协议，是用于在万维网（WWW）上传输超文本内容的基础协议。

一、HTTP 协议的特点

1、简单快速

客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有 GET、POST 等。由于 HTTP 协议简单，使得 HTTP 服务器的程序规模小，因而通信速度很快。

2、灵活

HTTP 允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由 Content-Type 加以标记。

3、无连接

无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。

4、无状态

HTTP 协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

二、B/S（Browser/Server）结构

B/S 结构即浏览器 / 服务器结构，是随着 Internet 技术的兴起，对 C/S（Client/Server）结构的一种变化或者改进的结构。

1. 结构组成

   • 客户端：主要是浏览器，如 Chrome、Firefox、IE 等。用户通过浏览器向服务器发送请求，并接收服务器返回的响应结果，以网页的形式展示给用户。
   • 服务器端：包括 Web 服务器、应用服务器和数据库服务器等。Web 服务器负责接收客户端的请求，并将请求转发给应用服务器；应用服务器负责处理业务逻辑，并与数据库服务器进行交互；数据库服务器负责存储和管理数据。

2. 优势

   • 分布性强：客户端零维护，只要有网络、浏览器，可以随时随地进行查询、浏览等业务处理。
   • 维护方便：B/S 结构的维护工作主要集中在服务器端，客户端无需安装专门的软件，只需要通过浏览器访问即可，大大降低了维护成本。
   • 开发简单：B/S 结构的开发主要集中在服务器端，客户端主要是通过浏览器进行访问，开发难度相对较低。
   • 升级容易：B/S 结构的升级主要集中在服务器端，客户端无需进行任何操作，只要服务器端升级完成，客户端就可以自动获取最新的版本。

1.2 前端三大核心技术

1.2.1 HTML

HTML（HyperText Markup Language）超文本标记语言，它不同于一般的编程语言。超文本即超出纯 文本的范畴，例如：描述文本颜色、大小、字体等信息，或使用图片、音频、视频等非文本内容。

HTML由一个个的标签（标记）组成，这些标签各司其职，有的提供网页信息，有的负责文字，有的负责 图片，有的负责网页布局，所以一个HTML文件，是由格式标签和数据组成。

超文本需要显示，就得有软件能够呈现超文本定义的排版格式，例如显示：图片、表格，显示字体的大小、颜色，这个软件就是浏览器。

超文本的诞生是为了解决纯文本不能格式显示的问题，是为了好看，但是只有通过网络才能分享超文本的内容，所以制定了HTTP协议。

1.2.2 CSS（Cascading Style Sheets）层叠样式表

CSS 是网页设计和开发中非常重要的一部分，它为网页提供了丰富的样式和布局控制能力，使网页更加美观、易用和具有交互性

1.2.3 JavaScript

Javascript 简称JS，是一种动态的弱类型脚本解释性语言，和HTML、CSS并称三大WEB核心技术，得到了几乎主流浏览器支持。

二 WEB框架

2.1 web资源和访问

PC 端或移动端浏览器访问

从静态服务器请求HTML、CSS、JS等文件发送到浏览器端，浏览器端接收后渲染在浏览器上从图片服务器请求图片资源显示

从业务服务器访问动态内容，动态内容是请求后有后台服务访问数据库后得到的，最终返回到浏览器端

手机 App 访问

内置了HTML和JS文件，不需要从静态WEB服务器下载 JS 或 HTML。为的就是减少文件的发送，现代前端开发使用的JS文件太多或太大了

有必要就从图片服务器请求图片，从业务服务器请求动态数据客户需求多样，更多的内容还是需要由业务服务器提供，业务服务器往往都是由一组服务器组成。

2.2 后台应用架构

2.2.1 单体架构

• 传统架构（单机系统），一个项目一个工程：比如商品、订单、支付、库存、登录、注册等等，统一部署，一个进程
• all in one的架构方式，把所有的功能单元放在一个应用里。然后把整个应用部署到一台服务器上。如果负载能力不行，将整个应用进行水平复制，进行扩展，然后通过负载均衡实现访问。
• Java实现：JSP、Servlet，打包成一个jar、war部署
• 易于开发和测试:也十分方便部署;当需要扩展时，只需要将war复制多份，然后放到多个服务器上，再做个负载均衡就可以了。
• 如果某个功能模块出问题，有可能全站不可访问，修改Bug后、某模块功能修改或升级后，需要停掉整个服务，重新整体重新打包、部署这个应用war包，功能模块相互之间耦合度高,相互影响,不适合当今互联网业务功能的快速迭代。
• 特别是对于一个大型应用，我们不可能吧所有内容都放在一个应用里面，我们如何维护、如何分工合作都是问题。如果项目庞大，管理难度大
• web应用服务器：开源的tomcat、jetty、glassfish。商用的有weblogic、websphere、Jboss

2.2.2 微服务

• 属于SOA（Service Oriented Architecture）的子集
• 微服务化的核心就是将传统的一站式应用，根据业务拆分成一个一个的服务，彻底去掉耦合，每一个微服务提供单个业务功能，一个服务只做一件事。每个服务都围绕着具体业务进行构建，并且能够被独立地部署到生产环境、类生产环境等
• 从技术角度讲就是一种小而独立的处理过程，类似与进程的概念，能够自行单独启动或销毁
• 微服务架构（分布式系统），各个模块/服务，各自独立出来，"让专业的人干专业的事"，独立部署。分布式系统中，不同的服务可以使用各自独立的数据库。
• 服务之间采用轻量级的通信机制（通常是基于HTTP的RESTful API）。
• 微服务设计的思想改变了原有的企业研发团队组织架构。传统的研发组织架构是水平架构，前端、后端、DBA、测试分别有自己对应的团队，属于水平团队组织架构。而微服务的设计思想对团队的划分有着一定的影响，使得团队组织架构的划分更倾向于垂直架构，比如用户业务是一个团队来负责，支付业务是一个团队来负责。但实际上在企业中并不会把团队组织架构拆分得这么绝对，垂直架构只是一种理想的架构
• 微服务的实现框架有多种，不同的应用架构，部署方式也有不同

2.2.3 单体架构和微服务比较

微服务的优点

• 每个服务足够内聚，足够小，代码容易理解。这样能聚焦一个只当的业务功能或业务需求。
• 开发简单、开发效率提高，一个服务可能就是专业的只干一件事，微服务能够被小团队单独开发，这个小团队可以是2到5人的开发人员组成
• 微服务是松耦合的，是有功能意义的服务，无论是在开发阶段或部署阶段都是独立的。
• 微服务能使用不同的语言开发
• 易于和第三方集成，微服务运行容易且灵活的方式集成自动部署，通过持续集成工具，如: Jenkins、Hudson、Bamboo
• 微服务易于被一个开发人员理解、修改和维护，这样小团队能够更关注自己的工作成果，无需通过合作才能体现价值
• 微服务允许你利用融合最新技术。微服务只是业务逻辑的代码，不会和HTML/CSS或其他界面组件混合，即前后端分离
• 每个微服务都有自己的存储能力，可以有自己的数据库，也可以有统一数据库

微服务缺点：

• 微服务把原有的一个项目拆分成多个独立工程，增加了开发、测试、运维、监控等的复杂度
• 微服务架构需要保证不同服务之间的数据一致性，引入了分布式事务和异步补偿机制，为设计和开发带来一定挑战
• 开发人员和运维需要处理分布式系统的复杂性，需要更强的技术能力
• 微服务适用于复杂的大系统，对于小型应用使用微服务，进行盲目的拆分只会增加其维护和开发成本

常见的微服务框架

• Dubbo               一款高性能的Java RPC服务框架，微服务生态体系中的一个重要组件
• Spring cloud     一个完整的微服务解决方案，相当于Dubbo的超集

三 tomcat的功能介绍

Tomcat 服务器是一个免费的开放源代码的Web 应用服务器，属于轻量级应用服务器，在中小型系统和 并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用，Tomcat 具有处理HTML页面的功能，它还是一个Servlet和 JSP容器

官网: http://tomcat.apache.org/

3.1 安装 Tomcat

实验环境：

1.node机安装java环境

[root@tomcat-node1 ~]# yum install java-1.8.0-openjdk.x86_64 -y

2.安装并启动tomcat

[root@tomcat-node1 ~]# tar zxf apache-tomcat-9.0.93.tar.gz -C /usr/local/
[root@tomcat-node1 ~]# ln -s /usr/local/apache-tomcat-9.0.93/ /usr/local/tomcat
[root@tomcat-node1 ~]# /usr/local/tomcat/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
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
Using CATALINA_OPTS:   
Tomcat started.

3.生成主配置文件

[root@tomcat-node1 ~]# vim /usr/local/tomcat/conf/tomcat.conf
[root@tomcat-node1 ~]# cat /usr/local/tomcat/conf/tomcat.conf
JAVA_HOME=/etc/alternatives/jre_openjdk

4.生成启动文件

[root@tomcat-node1 ~]# vim /lib/systemd/system/tomcat.service
[root@tomcat-node1 ~]# cat /lib/systemd/system/tomcat.service
[Unit]
Description=Tomcat
#After=syslog.target network.target remote-fs.target nss-lookup.target
After=syslog.target network.target

[Service]
Type=forking
EnvironmentFile=/usr/local/tomcat/conf/tomcat.conf
ExecStart=/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
ExecStop=/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
PrivateTmp=true
User=tomcat
Group=tomcat

[Install]
WantedBy=multi-user.target

5.建立tomcat用户 用户组 并给权限

[root@tomcat-node1 ~]# useradd -s /sbin/nologin -M tomcat
[root@tomcat-node1 ~]# chown -R tomcat.tomcat /usr/local/tomcat

[root@tomcat-node1 ~]# systemctl daemon-reload 
[root@tomcat-node1 ~]# systemctl enable --now tomcat

#启动失败报错 检查用户是否为tomcat
[root@tomcat-node1 ~]# ls /usr/local/tomcat/ -ld
drwxr-xr-x 9 root root 4096 Aug 21 11:44 /usr/local/tomcat/
[root@tomcat-node1 ~]# chown -R tomcat.tomcat /usr/local/tomcat/
[root@tomcat-node1 ~]# ls /usr/local/tomcat/ -ld
drwxr-xr-x 9 tomcat tomcat 4096 Aug 21 11:44 /usr/local/tomcat/
[root@tomcat-node1 ~]# systemctl daemon-reload
[root@tomcat-node1 ~]# systemctl restart tomcat.service 

6.node2 执行同上操作

useradd -s /sbin/nologin -M tomcat

使用rsync可以更快

#node1上操作
rsync -ar /usr/local/apache-tomcat-9.0.93 root@:/usr/local/apache-tomcat-9.0.93
rsync -ar /usr/bin/tomcat root@/usr/bin/tomcat
rsync -ar /lib/systemed/system/tomcat.service root@/lib/systemed/system/tomcat.service


[root@tomcat-node2 ~]# systemctl restart tomcat.service 
[root@tomcat-node2 ~]# netstat -lntup | grep 80
tcp6       0      0 127.0.0.1:8005          :::*                    LISTEN      2969/java           
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      2969/java           
tcp6       0      0 :::80                   :::*                    LISTEN      1780/httpd 

7.访问tomcat

四 tomcat部署结合反向代理 负载均衡

4.1 常见部署方式介绍

• standalone模式，Tomcat单独运行，直接接受用户的请求，不推荐。
• 反向代理，单机运行，提供了一个Nginx作为反向代理，可以做到静态由nginx提供响应，动态jsp代理给Tomcat
  • LNMT：Linux + Nginx + MySQL + Tomcat
  • LAMT：Linux + Apache（Httpd）+ MySQL + Tomcat
• 前置一台Nginx，给多台Tomcat实例做反向代理和负载均衡调度，Tomcat上部署的纯动态页面更适合
  • LNMT：Linux + Nginx + MySQL + Tomcat
• 多级代理
  • LNNMT：Linux + Nginx + Nginx + MySQL + Tomcat

4.2 利用 nginx 反向代理实现

将用户请求全部转发至指定的同一个tomcat主机 利用nginx指令proxy_pass 可以向后端服务器转发请求报文,并且在转发时会保留客户端的请求报文中的 host首部

示例：

node1和node2端：
[root@tomcat-node1 ~]# cp test.jsp /usr/local/tomcat/webapps/ROOT/

nginx端：
[root@nginx ~]# vim /usr/local/nginx/conf.d/tomcat.conf 


#cookie hash                    #对cookie进行hash
[root@nginx conf.d]# cat tomcat.conf 
upstream tomcat {
    #ip_hash                    #对IP进行hash
    hash $cookie_JSESSIONID;
    server 172.25.250.10:8080;
    server 172.25.250.20:8080;
}

server {
    listen *:80;
    server_name www.exam.com;
    root /data/web/html;
    index index.html;

    location ~ \.jsp$ {
        proxy_pass http://tomcat;
    }
}

注意：nginx子配置文件路径在主配置http模块之下

访问测试：

4.3 memcahced会话保持

4.3.1 memcached的安装与启动

#安装memcached
[root@tomcat-node1 ~]# yum install memcached -y

#配置memcached
[root@tomcat-node1 ~]# vim /etc/sysconfig/memcached 
[root@tomcat-node1 ~]# cat /etc/sysconfig/memcached 
PORT="11211"
USER="memcached"
MAXCONN="1024"
CACHESIZE="64"
OPTIONS="-l 0.0.0.0,::1"

#启动
[root@tomcat-node1 ~]# systemctl daemon-reload
[root@tomcat-node1 ~]# systemctl enable --now memcached
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/memcached.service → /usr/lib/systemd/system/memcached.service.
[root@tomcat-node1 ~]# netstat -antlupe | grep memcache
tcp        0      0 0.0.0.0:11211           0.0.0.0:*               LISTEN      979        49079      3832/memcached      
tcp6       0      0 ::1:11211               :::*                    LISTEN      979        49080      3832/memcached


[root@tomcat-node1 ~]# telnet localhost 11211
Trying ::1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
add tomkey 0 60 4	#
test

get tomkey		#
VALUE tomkey 0 4
test
END

4.4 session共享

当新用户发请求到Tomcat1时, Tomcat1生成session返回给用户的同时,也会同时发给memcached2备 份。即Tomcat1 session为主session，memcached2 session为备用session，使用memcached相当于 备份了一份Session

示例：

复制所有jar文件到/usr/local/tomcat/lib/

#node1
[root@tomcat-node1 lib]# vim /usr/local/tomcat/conf/context.xml
 
 。。。
 
    <Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager"
      memcachedNodes="m1:172.25.254.10:11211,m2:172.25.254.20:11211"
      failoverNodes="m1"
      requestUriIgnorePattern=".*\.(ico|png|gif|jpg|css|js)$"
      transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.kryo.KryoTranscoderFactory"
    />

。。。

#node2端
    <Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager"
      memcachedNodes="m1:172.25.254.10:11211,m2:172.25.254.20:11211"
      failoverNodes="m2"            #此处需要更改
      requestUriIgnorePattern=".*\.(ico|png|gif|jpg|css|js)$"
      transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.kryo.KryoTranscoderFactory"
    />

可以看到彼此为对端存储

当我们停止node2的服务后   

访问测试

在node2被停止后继续提交信息看是否可以读取到之前的会话信息