企业级WEB应用服务器TOMCAT——超详细攻略

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筋斗云
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目录

一 WEB技术

1.1 HTTP协议和B/S 结构

1.2 前端三大核心技术

1.2.1 HTML

1.2.2 CSS(Cascading Style Sheets)层叠样式表

1.2.3 JavaScript

二 WEB框架

2.1 web资源和访问

三 tomcat的功能介绍

3.1 安装 Tomcat

3.2 tomcat的文件结构和组成

3.3 生成tomcat的启动文件

四 结合反向代理实现tomcat部署

4.1 常见部署方式介绍

4.2 利用 nginx 反向代理实现

4.3 实现tomcat中的负载均衡

4.3.1 HTTP的无状态,有连接和短连接

4.3.2 tomcat负载均衡实现

五 Memcached

5.1 Memcached简介

5.3 memcached 操作命令

六 session 共享服务器

6.1 msm 介绍

6.2 安装

6.3 配置过程


WEB技术

1.1 HTTP协议和B/S 结构

操作系统有进程子系统,使用多进程就可以充分利用硬件资源。进程中可以多个线程,每一个线程可以被CPU调度执行,这样就可以让程序并行的执行。这样一台主机就可以作为一个服务器为多个客户端提供计算服务。 客户端和服务端往往处在不同的物理主机上,它们分属不同的进程,这些进程间需要通信。跨主机的进程间通信需要使用网络编程。最常见的网络编程接口是SocketSocket称为套接字,本意是插座。也就是说网络通讯需要两端,如果一端被动的接收另一端请求并提供计算和数据的称为服务器端,另一端往往只是发起计算或数据请求,称为客户端。 这种编程模式称为Client/Server编程模式,简称C/S编程。开发的程序也称为C/S程序。C/S编程往往使用传输层协(TCP/UDP),较为底层,比如:QQ,迅雷, 云音乐, 云盘, foxmailxshell1990HTTP协议和浏览器诞生。在应用层使用文本跨网络在不同进程间传输数据,最后在浏览器中将服务器端返回的HTML渲染出来。由此,诞生了网页开发。 网页是存储在WEB服务器端的文本文件,浏览器发起HTTP请求后,到达WEB服务程序后,服务程序根据URL读取对应的HTML文件,并封装成HTTP响应报文返回给浏览器端。 起初网页开发主要指的是HTMLCSS等文件制作,目的就是显示文字或图片,通过超级链接跳转到另一个HTML并显示其内容。 后来,网景公司意识到让网页动起来很重要,傍着SUNJava的名气发布了JavaScript语言,可以在浏览器中使用JS引擎执行的脚本语言,可以让网页元素动态变化,网页动起来了。 为了让网页动起来,微软使用ActiveX技术、SUNApplet都可以在浏览器中执行代码,但都有安全性问题。能不能直接把内容直接在WEB服务器端组织成HTML,然后把HTML返回给浏览器渲染呢? 最早出现了CGICommon Gateway Interface)通用网关接口,通过浏览器中输入URL直接映射到一个服务器端的脚本程序执行,这个脚本可以查询数据库并返回结果给浏览器端。这种将用户请求使用程序动态生成的技术,称为动态网页技术。先后出现了ASPPHPJSP等技术,这些技术的使用不同语言编写的程序都运行在服务器端,所以称为WEB后端编程。有一部分程序员还是要编写HTMLCSS、JavaScript,这些代码运行在浏览器端,称为WEB前端编程。合起来称为Browser/Server编程,即B/S编程。

1.2 前端三大核心技术

1.2.1 HTML

HTMLHyperText 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 CSSCascading Style Sheets)层叠样式表

HTML本身为了格式化显示文本,但是当网页呈现大家面前的时候,需求HTML提供更多样式能力。这使得HTML变得越来越臃肿。这促使了CSS的诞生。 1994年,W3C成立,CSS设计小组所有成员加入W3C,并努力研发CSS的标准,微软最终加入。 199612月发布CSS 1.019985月发布CSS 2.0 CSS 3采用了模块化思想,每个模块都在CSS 2基础上分别增强功能。所以,这些模块是陆续发布的。 不同厂家的浏览器使用的引擎,对CSS的支持不一样,导致网页布局、样式在不同浏览器不一样。因此,想要保证不同用户使用不同浏览器看到的网页效果一直非常困难。

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HTMLCSS并称三大WEB核心技术,得到了几乎主流浏览器支持。

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HTMLCSSJS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HTMLJS文件,不需要从静态WEB服务器下载 JS 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。

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 起始于SUN 公司的一个Servlet的参考实现项目 Java Web Server,开发者是 James Duncan Davidson1999年,将项目贡献给了apache软件基金会(ASF),和ASF现有的项目 JServ 合并,并开源成为顶级项目 Tomcat 仅仅实现了Java EE规范中与ServletJSP相关的类库,是JavaEE不完整实现。 1999年发布初始版本是Tomcat 3.0,实现了Servlet 2.2 JSP 1.1规范。 Tomcat 4.x发布时,内建了CatalinaServlet容器)和 JasperJSP engine)等 当前 Tomcat 的正式版本已经更新到 9.0.x 版本,但当前企业中主流版本为 8.x 7.x 官网: http://tomcat.apache.org/ 官网文档: https://tomcat.apache.org/tomcat-8.5-doc/index.html 帮助文档: https://cwiki.apache.org/confluence/display/tomcat/ https://cwiki.apache.org/confluence/display/tomcat/FAQ

3.1 安装 Tomcat

推荐从Apache官网下载源码包直接安装启动
1.安装java环境 [root@tomcat1 ~]# yum install java-1.8.0-openjdk.x86_64 -y    #tomcat2做相同操作  2.安装并启动tomcat [root@tomcat1 ~]# tar zxf apache-tomcat-9.0.93.tar.gz -C /usr/local/ [root@tomcat1 ~]# ln -s /usr/local/apache-tomcat-9.0.93/ /usr/local/tomcat [root@tomcat1 ~]# /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.查看端口 [root@tomcat1 ~]# netstat -antlupe | grep java         tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      1001       80287      32740/java   4.访问tomcat

3.2 tomcat的文件结构和组成

目录结构
bin                          服务启动、停止等相关程序和文件 conf                         配置文件 lib                            库目录 logs                         日志目录 webapps                 应用程序,应用部署目录,相当于nginx的默认发布目录 work jsp                  编译后的结果文件,建议提前预热访问

3.3 生成tomcat的启动文件

1.生成tomcat的主配置文件 [root@tomcat1 ~]# vim /usr/local/tomcat/conf/tomcat.conf  JAVA_HOME=/etc/alternatives/jre_openjdk  2.生成启动文件 [root@tomcat1 ~]# vim /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  [root@tomcat1 ~]# systemctl daemon-reload [root@tomcat1 ~]# useradd -s /sbin/nologin -M tomcat [root@tomcat1 ~]# chown tomcat:tomcat -R /usr/local/tomcat/ [root@tomcat1 ~]#  systemctl enable --now tomcat  #两个tomcat都做同样的配置

四 结合反向代理实现tomcat部署

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

  • LNMTLinux + Nginx + MySQL + Tomcat
  • LAMTLinux + ApacheHttpd+ 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
  • LNMTLinux + Nginx + MySQL + Tomcat
多级代理
  • LNNMTLinux + Nginx + Nginx + MySQL + Tomcat

4.2 利用 nginx 反向代理实现

[root@tomcat1 ~]# vim test.jsp session.setAttribute(dataName, dataValue); } out.print("<b>Session list</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="test.jsp" method="POST"> name:<input type=text size=20 name="dataName"> <br> key:<input type=text size=20 name="dataValue"> <br> <input type=submit> </form> </body> </html>  [root@tomcat1 ~]# cp test.jsp /usr/local/tomcat/webapps/ROOT/   #tomcat2也做

访问测试:

利用nginx反向代理功能,实现图中的代理功能,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
[root@Nginx ~]# vim /usr/local/nginx/conf.d/vhost.conf  server {         listen 80;         server_name www.leoliu.org;         root /data/web/html;         index index.html;          location ~ \.jsp$ {                 proxy_pass http://172.25.254.10:8080;         }  }
测试: 在浏览器中访问信息

4.3 实现tomcat中的负载均衡

动态服务器的问题,往往就是并发能力太弱,往往需要多台动态服务器一起提供服务。如何把并发的压力分摊,这就需要调度,采用一定的调度策略,将请求分发给不同的服务器,这就是Load Balance负载均衡。 当单机Tomcat,演化出多机多级部署的时候,一个问题便凸显出来,这就是Session。而这个问题的由来,都是由于HTTP协议在设计之初没有想到未来的发展。

4.3.1 HTTP的无状态,有连接和短连接

无状态:指的是服务器端无法知道2次请求之间的联系,即使是前后2次请求来自同一个浏览器,也 没有任何数据能够判断出是同一个浏览器的请求。后来可以通过cookiesession机制来判断。
  • 浏览器端第一次HTTP请求服务器端时,在服务器端使用session这种技术,就可以在服务器端产生一个随机值即SessionID发给浏览器端,浏览器端收到后会保持这个SessionIDCookie当中,这个Cookie值一般不能持久存储,浏览器关闭就消失。浏览器在每一次提交HTTP请求的时候会把这个SessionID传给服务器端,服务器端就可以通过比对知道是谁了
  • Session通常会保存在服务器端内存中,如果没有持久化,则易丢失
  • Session会定时过期。过期后浏览器如果再访问,服务端发现没有此ID,将给浏览器端重新发新的SessionID
  • 更换浏览器也将重新获得新的SessionID
有连接:是因为它基于TCP协议,是面向连接的,需要3次握手、4次断开。 短连接:Http 1.1之前,都是一个请求一个连接,而Tcp的连接创建销毁成本高,对服务器有很大的 影响。所以,自Http 1.1开始,支持keep-alive,默认也开启,一个连接打开后,会保持一段时间 (可设置),浏览器再访问该服务器就使用这个Tcp连接,减轻了服务器压力,提高了效率。服务器端如果故障,即使Session被持久化了,但是服务没有恢复前都不能使用这些SessionID如果使用HAProxy或者Nginx等做负载均衡器,调度到了不同的Tomcat上,那么也会出现找不到SessionID的情况。

4.3.2 tomcat负载均衡实现

[root@Nginx ~]# vim /usr/local/nginx/conf.d/vhost.conf  upstream tomcat {         #ip_bash;         hash $cookie_JSESSIONID;         server 172.25.254.10:8080;         server 172.25.254.20:8080; }  server {         listen 80;         server_name www.leoliu.org;         root /data/web/html;         index index.html;          location ~ \.jsp$ {                 proxy_pass http://tomcat;         }  } 

测试:一直刷新还是基于会话保存

Memcached

5.1 Memcached简介

Memcached 只支持能序列化的数据类型,不支持持久化,基于Key-Value的内存缓存系统memcached虽然没有像redis所具备的数据持久化功能,比如RDBAOF都没有,但是可以通过做集群同步的方式,让各memcached服务器的数据进行同步,从而实现数据的一致性,即保证各memcached的数据是一样的,即使有任何一台 memcached 发生故障,只要集群中有一台 memcached 可用就不会出现数据丢失,当其他memcached 重新加入到集群的时候,可以自动从有数据的memcached 当中自动获取数据并提供服务。 Memcached 借助了操作系统的 libevent 工具做高效的读写。libevent是个程序库,它将Linuxepoll、BSD类操作系统的kqueue等事件处理功能封装成统一的接口。即使对服务器的连接数增加,也能发挥高 性能。memcached使用这个libevent库,因此能在LinuxBSDSolaris等操作系统上发挥其高性能 Memcached 支持最大的内存存储对象为1M,超过1M的数据可以使用客户端压缩或拆分报包放到多个key中,比较大的数据在进行读取的时候需要消耗的时间比较长,memcached 最适合保存用户的session实现session共享Memcached存储数据时, Memcached会去申请1MB的内存, 把该块内存称为一个slab, 也称为一个page Memcached 支持多种开发语言,包括:JAVA,C,Python,PHP,C#,Ruby,PerlMemcached 官网:http://memcached.org/
5.2 memcached的安装与启动
[root@tomcat1 ~]# yum install memcached -y [root@tomcat2 ~]# yum install memcached -y  [root@tomcat1 ~]# vim /etc/sysconfig/memcached    #tomcat做一样操作 PORT="11211" USER="memcached" MAXCONN="1024" CACHESIZE="64" OPTIONS="-l 0.0.0.0,::1"  [root@tomcat1 ~]# systemctl enable --now memcached.service  Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/memcached.service → /usr/lib/systemd/system/memcached.service. [root@tomcat1 ~]# netstat -antlupe | grep memcache tcp        0      0 0.0.0.0:11211           0.0.0.0:*               LISTEN      977        118614     40770/memcached      tcp6       0      0 ::1:11211               :::*                    LISTEN      977        118615     40770/memcached 

5.3 memcached 操作命令

五种基本 memcached 命令执行最简单的操作。这些命令和操作包括:
  • set
  • add
  • replace
  • get
  • delete
#前三个命令是用于操作存储在 memcached 中的键值对的标准修改命令,都使用如下所示的语法: command <key> <flags> <expiration time> <bytes> <value>#参数说明如下: command set/add/replace key         key 用于查找缓存值 flags         可以包括键值对的整型参数,客户机使用它存储关于键值对的额外信息 expiration time         在缓存中保存键值对的时间长度(以秒为单位,0 表示永远) bytes         在缓存中存储的字节数 value         存储的值(始终位于第二行) #增加key,过期时间为秒,bytes为存储数据的字节数 add key flags exptime bytes
[root@tomcat1 ~]# telnet 172.25.254.10 11211 Trying 172.25.254.10... Connected to 172.25.254.10. Escape character is '^]'. #增加 add leekey 0 60 4 #0 是否压缩 60 过期时间 4 字长 test STORED add leekey1 0 60 3 lee STORED  #查看 get leekey VALUE leekey 0 4 test get leekey1 VALUE leekey1 0 3 lee  #改 set leekey 0 60 5 test1 STORED get leekey VALUE leekey 0 5 test1 END add leekey1 0 60 4 test  #删除 delete leekey DELETED get leekey END get leekey1 VALUE leekey1 0 3 lee  #清空 flush_all OK get leekey1 END DELETED get leekey END  quit #退出

session 共享服务器

6.1 msm 介绍

msmmemcached session manager)提供将Tomcatsession保持到memcached可以实现高可用。 项目早期托管在google code,目前在Github github网站链接: https://github.com/magro/memcached-session-manager 支持Tomcat 6.x7.x8.x9.x TomcatSession管理类,Tomcat版本不同
  • memcached-session-manager-2.3.2.jar
  • memcached-session-manager-tc9-2.3.2.jar
Session数据的序列化、反序列化类
  • 官方推荐kyro
  • webappWEB-INF/lib/
驱动类
  • memcached(spymemcached.jar)
  • Redis(jedis.jar)

6.2 安装

参考链接: https://github.com/magro/memcached-session-manager/wiki/SetupAndConfiguration spymemcached.jarmemcached-session-managekyro相关的jar文件都放到Tomcatlib目录 中,这个目录是 $CATALINA_HOME/lib/ ,对应本次安装就是/usr/local/tomcat/libkryo-3.0.3.jar asm-5.2.jar objenesis-2.6.jar reflectasm-1.11.9.jar minlog-1.3.1.jar kryo-serializers-0.45.jar msm-kryo-serializer-2.3.2.jar memcached-session-manager-tc9-2.3.2.jar spymemcached-2.12.3.jar memcached-session-manager-2.3.2.jart1m1部署可以在一台主机上,t2m2部署也可以在同一台。 当新用户发请求到Tomcat1, 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sessionmemcached2 session为备用session,使用memcached相当于 备份了一份Session 如果Tomcat1发现memcached2 失败,无法备份Sessionmemcached2,则将Sessoin备份存放在 memcached1

6.3 配置过程

下载相关jar,参考下面官方说明的下载链接 https://github.com/magro/memcached-session-manager/wiki/SetupAndConfiguration修改tomcat配置
[root@tomcat1 jar]# ls asm-5.2.jar                              minlog-1.3.1.jar kryo-3.0.3.jar                           msm-kryo-serializer-2.3.2.jar kryo-serializers-0.45.jar                objenesis-2.6.jar memcached-session-manager-2.3.2.jar      reflectasm-1.11.9.jar memcached-session-manager-tc9-2.3.2.jar  spymemcached-2.12.3.jar [root@tomcat1 jar]# cp *.jar /usr/local/tomcat/lib/     #tomcat2做同样操作 [root@tomcat1 jar]# cd /usr/local/tomcat/lib/ [root@tomcat1 lib]# ls annotations-api.jar                      servlet-api.jar asm-5.2.jar                              spymemcached-2.12.3.jar catalina-ant.jar                         tomcat-api.jar catalina-ha.jar                          tomcat-coyote-ffm.jar catalina.jar                             tomcat-coyote.jar catalina-ssi.jar                         tomcat-dbcp.jar catalina-storeconfig.jar                 tomcat-i18n-cs.jar catalina-tribes.jar                      tomcat-i18n-de.jar ecj-4.20.jar                             tomcat-i18n-es.jar el-api.jar                               tomcat-i18n-fr.jar jasper-el.jar                            tomcat-i18n-ja.jar jasper.jar                               tomcat-i18n-ko.jar jaspic-api.jar                           tomcat-i18n-pt-BR.jar jsp-api.jar                              tomcat-i18n-ru.jar kryo-3.0.3.jar                           tomcat-i18n-zh-CN.jar kryo-serializers-0.45.jar                tomcat-jdbc.jar memcached-session-manager-2.3.2.jar      tomcat-jni.jar memcached-session-manager-tc9-2.3.2.jar  tomcat-util.jar minlog-1.3.1.jar                         tomcat-util-scan.jar msm-kryo-serializer-2.3.2.jar            tomcat-websocket.jar objenesis-2.6.jar                        websocket-api.jar reflectasm-1.11.9.jar   [root@tomcat1 lib]#  vim /usr/local/tomcat/conf/context.xml           <Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager"         memcachedNodes="n1:172.25.254.10:11211,n2:172.25.254.20:11211"         failoverNodes="n1"         requestUriIgnorePattern=".*\.(ico|png|gif|jpg|css|js)$"         transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.kryo.KryoTranscoderFactory" /> [root@tomcat1 lib]# systemctl restart tomcat  [root@tomcat2 jar]#  vim /usr/local/tomcat/conf/context.xml     <Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager"         memcachedNodes="n1:172.25.254.10:11211,n2:172.25.254.20:11211"         failoverNodes="n2"         requestUriIgnorePattern=".*\.(ico|png|gif|jpg|css|js)$"         transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.kryo.KryoTranscoderFactory" /> [root@tomcat2 jar]# systemctl restart tomcat

修改nginx配置
[root@Nginx ~]# vim /usr/local/nginx/conf.d/vhost.conf  upstream tomcat {         hash $cookie_JSESSIONID;         server 172.25.254.10:8080;         server 172.25.254.20:8080; }  server {         listen 80;         server_name www.leoliu.org;         root /data/web/html;         index index.html;          location ~ \.jsp$ {                 proxy_pass http://tomcat;         }  } 
测试: 1.在两台tomcat都开启的情况下:2.n1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

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