nginx+Tomcat负载均衡群集

发布于：2025-06-07 ⋅ 阅读:(17) ⋅ 点赞:(0)

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一. LVS，HAProxy，Nginx的区别

1. 核心区别

2. 负载均衡算法对比

2. 1 LVS 负载均衡算法

2.2 HAProxy 负载均衡算法

2.3 Nginx 负载均衡算法

2.4 总结

二. 案例分析

1. 案例概述

(1) Tomcat 简介

(2)应用场景

2. 案例环境

3. 案例实施

3. 安装配置Tomcat

4. 测试

5. Tomcat配置相关说明

(1) 主要目录说明

(2) 配置文件说明

6. Tomcat 主配置文件说明

7. Tomcat Server 的组成部分说明

三. 建立 Java的Web站点

1. 在根目录下建立一个web目录，并在里面建立一个webapp1 目录，用于存放网站文件。

2. 在webapp1目录下建立一个 index.jsp 的测试页面。

3. 修改Tomcat的server.xml文件

4. 关闭Tomcat，在重新启动

6. 确认web

四. 案例nginx+Tomcat负载均衡，动静分离群集

1. 案例概述

2. 案例环境

3. 案例实施

4. nginx 服务器配置

5. 配置 nginx.conf

6. 测试

五. 纯命令

 

一. LVS，HAProxy，Nginx的区别

1. 核心区别

维度 LVS HAProxy Nginx
工作层次 四层负载均衡（传输层，基于 IP + 端口） 四层 / 七层负载均衡（支持 HTTP/HTTPS 等应用层协议） 七层负载均衡（应用层，基于 HTTP/HTTPS 协议）
开发语言 C（内核态实现） C C
性能 最高（内核级处理，损耗极低） 较高（用户态处理，支持复杂逻辑） 较高（事件驱动架构，适合高并发）
主要场景 高并发、大流量的四层负载场景（如 TCP 服务） 四层 / 七层混合负载（如 Web 服务、邮件服务） 七层 HTTP/HTTPS 负载、反向代理、静态资源服务
健康检查 支持基本状态检查（需配合 keepalived） 支持丰富健康检查（如 HTTP 状态码、响应时间） 支持 HTTP 层面健康检查
扩展性 功能较单一，需配合其他工具实现高可用 支持多协议、多场景，扩展性强 可通过插件扩展功能（如 Lua 脚本）
配置等级 较高（需理解内核机制和复杂配置） 中等（配置灵活但语法较复杂） 较低（配置简单，社区文档丰富）

2. 负载均衡算法对比

2. 1 LVS 负载均衡算法

LVS 作为四层负载均衡工具，算法基于IP 地址和端口，不解析应用层协议，适合 TCP/UDP 等四层流量。
支持的算法

  • 轮询（Round Robin, RR）：依次将请求分配到后端服务器，不考虑服务器负载。
  • 加权轮询（Weighted Round Robin, WRR）：根据服务器性能设置权重，权重高的分配更多请求。
  • 最少连接（Least Connections, LC）：将请求分配给当前连接数最少的服务器。
  • 加权最少连接（Weighted Least Connections, WLC）：结合权重和连接数，优先分配给性能高且连接少的服务器。
  • 源地址哈希（Source Hash, SH）：根据客户端 IP 地址哈希值分配，确保同一客户端始终连接到同一服务器（会话保持）。
  • 目标地址哈希（Destination Hash, DH）：根据目标 IP 地址哈希值分配，适用于缓存场景。
  • 最短预期延迟（Shortest Expected Delay, SED）：计算 “（当前连接数 + 1）/ 权重”，值最小的服务器优先处理请求。
  • 最少队列（Never Queue, NQ）：若服务器空闲（连接数为 0），直接分配请求，无需计算。

特点：算法简单高效，适合流量转发，但缺乏七层协议的精细化控制。

2.2 HAProxy 负载均衡算法

HAProxy 支持四层和七层负载均衡，算法可基于 IP / 端口（四层）或 HTTP 请求内容（七层），灵活性更高。
支持的算法

  • 轮询（Round Robin）：默认算法，顺序分配请求，支持权重。
  • 加权轮询（Weighted Round Robin, WRR）：同 LVS 的 WRR。
  • 最少连接（Least Connections）：同 LVS 的 LC，支持权重（Weighted Least Connections, WLC）。
  • 源地址哈希（Source ID）：基于客户端 IP 哈希，实现会话保持（四层和七层均支持）。
  • URI 哈希（URI Hash）：基于 HTTP 请求的 URI 路径哈希，将相同 URI 的请求分配到同一服务器（适用于缓存场景）。
  • URL 参数哈希（URL Parameter Hash）：基于 HTTP 请求的 URL 参数（如?user=123）哈希，实现动态内容的会话保持。
  • 随机（Random）：随机分配请求，可结合权重（Weighted Random）。
  • 最快响应（Fastest）：将请求分配给响应时间最短的服务器（需监控服务器响应速度）。
  • 一致性哈希（Consistent Hash）：通过哈希环实现请求分配，减少服务器增减时的缓存失效问题。

特点：支持七层协议的精细化算法（如 URI/URL 参数哈希），适合需要根据请求内容分配流量的场景（如 Web 服务）。

2.3 Nginx 负载均衡算法

Nginx 是七层负载均衡工具，算法基于HTTP/HTTPS 请求，专注于 Web 场景。
支持的算法：

  • 轮询（Round Robin）：默认算法，顺序分配请求（七层轮询）。
  • 加权轮询（Weighted Round Robin）：同 LVS 的 WRR，支持权重。
  • 最少连接（Least Connections）：同 LVS 的 LC，支持权重（Weighted Least Connections）。
  • IP 哈希（IP Hash）：基于客户端 IP 地址哈希，实现会话保持（类似 LVS 的 SH）。
  • 通用哈希（Generic Hash）：可自定义哈希键（如 HTTP 头部、请求参数等），灵活性较高。
  • ** least_time（Nginx Plus 特性）**：将请求分配给响应时间最短且连接数最少的服务器（需 Nginx 商业版支持）。

特点：算法聚焦 HTTP 场景，配置简单，适合中小型 Web 服务，但四层负载能力较弱。

2.4 总结

  • LVS：四层性能王者，适合基础设施层的流量转发。
  • HAProxy：四层 / 七层全能型选手，适合需要灵活路由和复杂健康检查的场景。
  • Nginx：七层 Web 场景首选，轻量高效，适合反向代理和静态资源处理。

 

二. 案例分析

1. 案例概述

京北点指科技有限公司发布V3版移联建站管理系统，该项目为Java 语言开发的Web 站点。目前，IBM 的 WebSphere 及 0racle 的 WebLogic 占据了市面上 Java 语言 Web 站点的 大部分份额。这两种软件以其无与伦比的性能及可靠性等优势被广泛应用于大型互联网公司 的 Web 场景中,但是其高昂的价格也使得小型互联网公司对此望而却步。
Tomcat 自 5.x版本以来，其性能上已经得到了大幅的提升，再加上其开放性的框架和 可二次开发等特性,已经完全可以用在访问量不是很大的生产环境下。 目前，大多数用于 JSP技术开发的电子商务网站基本应用了 Tomcat，而且 Tomcat 的Servlet 和 JSP 这两种 API 也完全可以适用于 V3 版移联建站管理系统。

(1) Tomcat 简介

名称由来:Tomcat 最初是由 Sun 的软件构架师詹姆斯·邓肯·戴维森开发的。后来他帮助将其变为开源项目，并由Sun 贡献给 Apache 软件基金会。由于大部分开源项目 0'Rei1ly 都会出一本相关的书，并且将其封面设计成某个动物的素描，因此他希望将此项目以一个动物的名字命名。因为他希望这种动物能够自己照顾自己，最终，他将其命名为 Tomcat(公猫)。而 0’Reilly 出版的介绍 Tomcat 的书籍的封面也被设计成了一个公猫的形象。而 Tomcat 的 Logo 兼吉祥物也被设计成了一只公猫。

其实 Tomcat 在开始研发的时候并不叫这个名字，早期 Tomcat 项目的名字叫Catalina，所以当我们安装完 Tomcat 后会发现安装路径下面有很多和 Catalina 有关的目录和文件，而这些文件通常也是我们使用或者配置Tomcat 的重要文件。

(2)应用场景

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，是开发和调试JSP程序的首选。 一般来说，Tomcat 虽然和 Apache 或者 Nginx 这些 Web 服务器一样，具有处理 HTML页面的 功能，然而由于其处理静态 HTML的能力远不及 Apache 或者Nginx，所以 Tomcat 通常是作 为一个 Servlet 和 JSP 容器，单独运行在后端

2. 案例环境

主机 IP地址 操作系统 应用
tomcat服务器 192.168.10.102 OpenEuler Apache-tomcat

3. 案例实施

关闭防火墙

在安装Tomcat之前必须先安装JDK

JDK 的全称是 Java Development Kit，是 Sun 公司免费提供的 Java 语言的软件开发工具包，其中包含 Java 虚拟机(JVM)。编写好的Java 源程序经过编译可形成Java 字节码，只要安装了 JDK，就可以利用,JM 解释这些字节码文 件，从而保证了Java 的跨平台性。
在平台兼容性方面，JDK 作为解释字节码文件并据此调用操作系统 API 实现对应功Java 虚拟机，与操作系统类型和平台位数密切相关，因此存在不同类型的版本，而Tomcat 也具有上述特征，默认情况下 JDK 已经安装，所以需要预先下载 Tomcat，本章中所使用的 Tomcat 软件的源码包为 apache-tomcat-9.0.8.tar.gz。

查看JDK是否安装       

java -version

运行 java -version 命令査看 Java 是否安装。如果没有安装需要自行下载安装。 

3. 安装配置Tomcat

解压apache-tomcat-9.0.8.tar.gz包。并移动到/usr/local/tomcat

启动Tomcat

Tomact默认运行在8080端口，运行netstat命令查看8080端口监听的信息

4. 测试

打开浏览器访问测试：http://192.168.10.102:8080

关闭Tomcat，使用、usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh

5. Tomcat配置相关说明

(1) 主要目录说明

  • bin/:存放 Windows 或 Linux 平台上启动和关闭 Tomcat 的脚本文件。---conf/:存放 Tomcat 服务器的各种全局配置文件,其中最重要的是 server.xml 和web.xml.
  • lib/:存放 Tomcat 运行需要的库文件(JARS)
  • logs:存放 Tomcat 执行时的 LOG 文件。
  • webapps:Tomcat 的主要 Web 发布目录(包括应用程序示例)
  • work:存放 JSP 编译后产生的 class 文件。

(2) 配置文件说明

  • catalina.policy:权限控制配置文件。
  • catalina.properties:Tomcat 属性配置文件
  • context.xml:上下文配置文件。
  • logging.properties:日志log 相关配置文件。
  • server.xml:主配置文件。
  • tomcat-users.xml:manager-gui管理用户配置文件(Tomcat安装后提供一个manager-gui 的管理界面，通过配置该文件可以开启访问)。
  • web.xml:Tomcat 的 servlet、servlet-mapping、filter、MIME 等相关配置。

6. Tomcat 主配置文件说明

server.xml 为 Tomcat 的主要配置文件，通过配置该文件，可以修改 Tomcat 的启动端 口、网站目录、虚拟主机、开启 https 等重要功能。

整个 server.xml 由以下结构构成:<Server>、<Service〉、<Connector />、<Engine〉、<Host>、<Context>、</Context〉、</Host〉、</Engine〉、</Service>和</Server>以下是默认安装后 server.xml 文件的部分内容，其中<!---->内的内容是注释信息，黑色斜体部分是需要注意和需要经常更改的部分。

7. Tomcat Server 的组成部分说明

Tomcat Server 由 Server、Service、Connector、Engine、Host 和 Context 组成。

(1)Server
Server 元素代表了整个Catalina 的 servlet 容器。

(2)ServiceService 是这样一个集合:它由一个或者多个 Connector，以及一个 Engine(负责处理 所有 Connector 所获得的客户请求)组成。

(3)Connector
一个 Connector 在某个指定端口上侦听客户请求，并将获得的请求交给 Engine 来处理，从Engine 处获得回应并返回客户。
Tomcat 有两个典型的 Connector，一个直接侦听来自 browser 的 http 请求，个侦听来自其他 WebServer 的请求。
Coyote Http/1.1 Connector 在端口 8080 处侦听来自客户 browser 的 http 请求
Coyote JK2 Connector 在端日8009 处侦听来自其他 WebServer(Apache)的servlet/jsp 代理请求。

(4)Engine
Engine 下可以配置多个虚拟主机 Virtual Host，每个虚拟主机都有一个域名。当 Engine 获得一个请求时,它把该请求匹配到某个 Host 上,然后把该请求交给该 Host来处理。
Engine 有一个默认虚拟主机，当请求无法匹配到任何一个 Host 上的时候，将交给该默认 Host 来处理。

(5)Host
Host 代表一个 Virtual Host，即虚拟主机，每个虚拟主机和某个网络域名 DomainName 相匹配。

每个虚拟主机下都可以部署(deploy)一个或者多个Web App，每个 Web App 对应于-个Context，有一个Context path。
当 Host 获得一个请求时，将把该请求匹配到某个 Context 上，然后把该请求交给该 Context 来处理，匹配的方法是“最长匹配”,所以一个 path==""的 Context 将成为该 Host 的默认 Context。
所有无法和其他 Context 的路径名匹配的请求都将最终和该默认 Context 匹配。

(6)Context一个 Context 对应于一个 Web Application，一个 Web Application 由一个或者多个 Servlet 组成。

三. 建立 Java的Web站点

1. 在根目录下建立一个web目录，并在里面建立一个webapp1 目录，用于存放网站文件。

2. 在webapp1目录下建立一个 index.jsp 的测试页面。

3. 修改Tomcat的server.xml文件

定义一个虚拟主机，并将网站文件路径指向已建立的/web/webapp1，在host段增加context段


4. 关闭Tomcat，在重新启动

6. 确认web

通过浏览器访问http://192.168.10.102:8080

四. 案例nginx+Tomcat负载均衡，动静分离群集

1. 案例概述

通常情况下，一台Tomcat 站点由于可能出现单点故障及无法应付过多客户复杂多样的 请求等问题，不能单独应用于生产环境下，所以需要一套更可靠的解决方案来完善 Web 站点 架构。
Nginx 是一款非常优秀的 http 服务器软件，它能够支持高达 50000 个并发连接数的响应，拥有强大的静态资源处理能力，运行稳定，并且内存、CPU 等系统资源消耗非常低。目 前很多大型网站都应用 Nginx 服务器作为后端网站程序的反向代理及负载均衡器，来提升整 个站点的负载并发能力。
Nginx 是一个非常强大的静态 web 服务，Tomcat 处理动态请求效率不高，而一般网站大 多数的内容都是静态文件(如图片、htm1、css、js 等)，经过 Nginx 前端的反向代理加速 和过滤，后端Tomcat 处理请求的压力便可大大减少，只需负责处理动态内容就可以了。在性能与稳定性的权衡下，使用 NginxtTomcat 搭配便可让它们在各自擅长的领域大展拳脚。
本案例介绍以 Nginx 作为负载均衡器、静态页面处理，Tomcat 作为应用服务器的负载 群集、动态页面处理的设置方法。

2. 案例环境

主机 IP 地址 操作系统 应用
Nginx 服务器 192.168.10.101 0penEuler nginx-1.26.3
Tomcat1 服务器 192.168.10.102 0penEuler apache-tomcat-9.0.8
Tomcat2 服务器 192.168.10.103 0penEuler apache-tomcat-9.0.8

案例需求
① 安装 nginx、tomcat;
②nginx、tomcat 配置:
③ 编写动静分离页面。

3. 案例实施

Tomcat2 server 配置

Tomcat2 server 配置方法基本同 Tomcatl，其中包括:(1)关闭防火墙。
(2)确认是否安装JDK，JAVA 版本与 Tomcatl server 保持一致。
(3)安装配置 Tomcat，版本与 Tomcatl server 保持一致

(4)创建/web/webappl 目录，修改 Tomcat 配置文件 server.xml,将网站文件目录更改 到/web/webapp1/路径下。
(5)在/web/webapp1/路径下建立 index.jsp，为了区别将测试页面 index.jsp 的内容更改如下。

(6) 启动Tomcat

4. nginx 服务器配置

在nginx服务器192.168.10.101上安装nginx，反向代理到两个Tomcat站点，并实现负载均衡

//关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0

//安装相关软件包
dnf install -y gcc make pcre-devel zlib-devel openssl-dever perl-ExtUtils-MakeMaker

//解压并安装 Nginx
useradd -M-s /sbin/nologin nginx
tar zxf nginx-l.26.3. tar. gz
cd nginx-1.26.3
./configure --prefix=/usr/local/nginxuser=nginx--group=nginx --with-http_ssl_module --with-http_v2 module--with-pcre
make && make install

5. 配置 nginx.conf

准备静态图片  测试nginx配置文件是否正确 重启nginx服务

6. 测试

刷新页面会从2变成1

在 Web 应用架构中，Tomcat 作为 Java 应用服务器，擅长处理动态请求与业务逻辑，但在处理静态资源(如图片、CSS、JS文件)时效率相对较低，且可能占用服务器宝贵的计算资源。而 Nginx 作为高性能的 HTTP 和反向代理服务器，在静态资源处理方面表现卓越，能够快速响应并缓存静态内容，减轻后端服务器的压力。通过将 Nginx与 Tomcat 结合，实现动静分离架构，即Nginx负责处理静态资源请求，Tomcat 专注于处理动态请求，两者通过高效协作不仅提升了整体系统的响应速度和吞吐量，还增强了系统的可扩展性和稳定性，是现代Web应用架构优化的重要实践。

五. 纯命令

Tomcat1

dnf -y install java
tar z apache
mv apache /usr/local/tomcat
cd /usr/local/tomcat
cd bin
ls
./startup.sh
netstat -anpt | grep java
mkdir -p /web/webapp1
cd /web/webapp1/           
vim index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%> 
<html>   
<head>
     <title>JSP test page</title>   </head>
   <body>
     <% out.println("动态页面 1,http://www.test1.com");%>
   </body>
   <body>
    <div>动态页面的图片 1</div><br><img src="logo.png">
   </body>
</html>


vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
<Host name="localhost"  appBase="webapps"
            unpackWARs="true" autoDeploy="true">
           <Context docBase="/web/webapp1" path="" />     //添加


/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh

Tomcat2 

dnf -y install java
tar z apache
mv apache /usr/local/tomcat
cd /usr/local/tomcat
cd bin
ls
./startup.sh
netstat -anpt | grep java
mkdir -p /web/webapp1
cd /web/webapp1/           
vim index.jsp
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%> 
<html>   
<head>
     <title>JSP test page</title>   </head>
   <body>
     <% out.println("动态页面 2,http://www.test2.com");%>
   </body>
   <body>
    <div>动态页面的图片 2</div><br><img src="logo.png">
   </body>
</html>


vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
<Host name="localhost"  appBase="webapps"
            unpackWARs="true" autoDeploy="true">
           <Context docBase="/web/webapp1" path="" />     //添加


/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh

nginx

[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# systemctl start nginx
[root@localhost ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
//添加
upstream tomcat_server {
            server 192.168.10.102:8080 weight=1;
            server 192.168.10.103:8080 weight=2;
    }


  charset utf8;    //去掉#号 修改为utf-8

//添加
 location ~ .*.jsp$ {
                proxy_set_header HOST $host;
                proxy_set_header Client-IP $remote_addr;
                proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
                proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
                proxy_pass http://tomcat_server;
        }
 location ~ .*\.(png|jpg|jpeg|gif)$ {
                root /usr/local/nginx/html/img;
                expires 10d;
        }


[root@localhost ~]# nginx -t
[root@localhost ~]# systemctl restart nginx
[root@localhost ~]# mkdir /usr/local/nginx/html/img
[root@localhost ~]# cd /usr/local/nginx/html/img/
//添加Tomcat上面网页的图片

访问http://192.168.10.101/index.jsp

 

 

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