注意这几点，轻轻松松配置 Nginx + Tomcat 的集群和负载均衡

Tomcat 集群是当单台服务器达到性能瓶颈，通过横向扩展的方式提高整体系统性能的有效手段。Nginx 是一个高性能的 HTTP 和反向代理 web 服务器，可以通过简单的配置实现 Tomcat 集群的负载均衡。

本文使用的 Tomcat 是 8.5.35 版本，Nginx 是 1.14.2 版本。接下来看下配置的过程以及可能会遇到的问题，首发于微信公众号「顿悟源码」。

1. 概述

对于 Web 应用来说，集群最大的问题就是 Session 信息的共享，一般有以下解决方法：

• 使用粘性会话，比如，使用 IP Hash 的负载均衡策略，将当前用户的请求都集中到一台服务器上;缺点是单点故障，会话丢失
• 使用 Session 复制，使用 Tomcat 自带的 Session 复制策略，将会话信息同步到集群的各个节点;缺点是消耗更多内存和带宽，适用于小型集群
• 使用第三方缓存中间件缓存整个集群会话信息，比如 Redis 缓存，可由应用程序控制与 Session 的关联，也可以适配 Tomcat
• 当然了，也可以把会话信息存到共享文件系统或者数据库

在配置 Nginx 的过程中，可能会遇到以下问题：

• 配置 upstream 名称时不能使用下划线，比如 tomcat_ha，否则 Tomcat 会抛出 The character [_] is never valid in a domain name 的异常
• 在 windows 上杀掉所有的 nginx.exe 进程，taskkill /fi "imagename eq nginx.exe" /f
• 在 windows 上有个 pid 为 4 的系统进程会占用 80 端口，所以这里将 nginx 改为了 8000

在配置 Tomcat 集群的过程中，需要注意的问题：

• 确保 web.xml 配置了 元素
• 确保 Context 的 Manager 别被替换成了标准会话管理器
• Receiver.address 不要配置成 auto，因为默认可能会绑定 127.0.0.1;Receiver.port 可改也可不改，Tomcat 会自行检测 4000-4100 范围内的可用端口，自动处理冲突
• 如果在不同服务器上，需要关闭防火墙或开端口，还有时间同步

2. Nginx 核心配置

Nginx 使用的是默认配置，添加和修改的核心配置如下：

http { 
 ... 
 #gzip on; 
 
 #设置负载均衡的服务器列表和权重 
 upstream tomcat-ha { 
 #ip_hash; 
 server 172.31.1.41:8080 weight=1; 
 server 172.31.1.42:8080 weight=1; 
 } 
 
 server { 
 listen 8000; 
 server_name localhost; 
 
 #charset koi8-r; 
 #access_log logs/host.access.log main; 
 
 location / { 
 root html; 
 index index.html index.htm; 
 #转发请求 
 proxy_pass http://tomcat-ha$request_uri; 
 proxy_set_header Host $http_host; 
 proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; 
 proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; 
 proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme; 
 } 
 ... 
 } 
} 

3. Tomcat 集群配置

启用集群配置，在 元素中添加以下配置：

<!-- channelSendOptions=6 同步复制 --> 
<Cluster className="org.apache.catalina.ha.tcp.SimpleTcpCluster" channelSendOptions="6"> 
 <!-- 集群 Session 管理器 --> 
 <Manager className="org.apache.catalina.ha.session.BackupManager" 
 expireSessionsOnShutdown="false" 
 notifyListenersOnReplication="true" 
 mapSendOptions="6"/> 
 <!-- 
 <Manager className="org.apache.catalina.ha.session.DeltaManager" 
 expireSessionsOnShutdown="false" 
 notifyListenersOnReplication="true"/> 
 --> 
 <!-- 集群内部通信配置 --> 
 <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="192.168.10.2" 
 port="5000" 
 selectorTimeout="100" 
 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.MessageDispatchInterceptor"/> 
 <Interceptor className="org.apache.catalina.tribes.group.interceptors.ThroughputInterceptor"/> 
 </Channel> 
 <!-- 此 vavle 拦截请求，并将 Session 信息发给内部节点 --> 
 <Valve className="org.apache.catalina.ha.tcp.ReplicationValve" 
 filter=".*\.gif|.*\.js|.*\.jpeg|.*\.jpg|.*\.png|.*\.htm|.*\.html|.*\.css|.*\.txt"/> 
 <ClusterListener className="org.apache.catalina.ha.session.ClusterSessionListener"/> 
</Cluster> 

简单描述下工作原理：

• nginx 将请求转发给 Tomcat1，请求登录认证，创建会话，生成 Cookie，在响应返回之前，将 Session 信息复制到 Tomcat2
• 再次请求时，nginx 将带着会话 Cookie 的请求转发给了 Tomcat2，Tomcat2 发现内部 Session 池中有关联的已认证成功的 Session 对象，不再认证返回请求资源

4. 验证负载均衡和 Session 复制

4.1 测试环境

• 使用两台 PC 部署 Tomcat，对应关系是：172.31.1.41-Tomcat1，172.31.1.42-Tomcat2
• 部署基于使用 Tomcat 自带的 SessionExample 程序，编写了一个 tomcat-benchmark 的 web 应用
• 结合 Tomcat 自带的 Manager 应用，查看已部署应用内部 Session 池

4.2 负载均衡

修改 tomcat-benchmark 部署描述符文件中的 context-param 为 "I'm Tomcat 1/2" 用于区分两个 Tomcat，启动 Nginx 和 Tomcat，在浏览器访问 172.31.1.42:8000 可以看到请求在两个服务器间切换：

4.3 Session 复制

为了方便理解，这里先把 Nginx 的负载均衡策略设置成 ip_hash：

• 假设 Nginx 始终将请求定位到 Tomcat1 上，然后在 Tomcat1 上创建会话，往会话中添加一些属性
• 关闭 Tomcat1 模拟故障，此时 Nginx 会带着之前的会话 Cookie 将请求转发到 Tomcat2，上
• 查看 Tomcat2 上是否存在与 Cookie(JSESSIONID) 关联的 Session 信息，若有表示复制成功

整个过程如下：