Nginx server Nginx and tomcat achieve load balancing

本文讲解我们如何使用Nginx做反向带服务器，实现nginx与tomcat服务器集群做负载均衡。

一、nginx与tomcat实现负载均衡

1、在/usr/local/ngnix/conf  创建文件 nginx-tomcat.conf

文件内容：

user  nobody;
worker_processes  2;
events {   
    worker_connections  1024;    
}
http{
    # upstream 配置一组后端服务器，
    # 请求转发到upstream后，nginx按策略将请求指派出某一服务器
    # 即配置用于负载均衡的服务器群信息
    upstream tomcats{
        fair;
        server 121.42.41.143:8080;
        server 219.133.55.36;
    }
    server {
        listen       80;
        server_name  121.42.41.143;
        access_log  logs/tomcat-nginx.access.log  combined;
        # 反向代理设置，将所有/路径下请求发给本机上的tomcat
        location / {
            #root   html;
            index  index.html index.htm;
            #==========Nginx提供的代理============
            proxy_set_header X-Forwarded-Host $host;
            proxy_set_header X-Forwarded-Server $host;
            proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
            proxy_pass http://tomcats;
        }
   }
}

、使用该配置文件启动nginx （启动前先关闭nginx）

    [root@iZ28b4kreuaZ bin]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx-tomcat.conf

二、配置文件详解：

worker_processes  2;

events {   
    worker_connections  1024;    
}


http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    # upstream 配置一组后端服务器，
    # 请求转发到upstream后，nginx按策略将请求指派出某一服务器
    # 即配置用于负载均衡的服务器群信息
    upstream backends {
        #=========均衡策略=============
        #none 轮询（权重由weight决定）
        #ip_hash  通过hash算法将用户的请求与第一次请求的服务器进行绑定，后续该用户所有的请求都将被分配到该服务器上。除非该服务器挂掉。
        #==============  第三方 均衡策略===========
        #fair  根据各个服务器的性能的不同，自动选择使用响应能力强的服务器。
        #url_hash 根据url选择服务器。 

        #===============服务器集==============
        server 192.168.1.62:8080;
        server 192.168.1.63;
        
        #==========weight权重策略：权重值越高负载越大==========
        # server 192.168.1.64 weight=5;

        
        #===============backup：备份机，只有非备份机都挂掉了才启用===============
        server 192.168.1.64 backup;
        
        #==============down: 停机标志，不会被访问(对临时维护的服务器设置)=============
        server 192.168.1.65 down;

        # max_fails:达到指定次数认为服务器挂掉；
        # fail_timeout:挂掉之后过多久再去测试是否已恢复
        server 192.168.1.66 max_fails=2 fail_timeout=60s;
    }

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }
        
        # 反向代理设置，将所有/proxy_test/路径下请求发给本机上的tomcat
        location /proxy_test/ {
            proxy_pass http://localhost:8080;
        }
        
        # 负载均衡设置，将所有jsp请求发送到upstream backends指定的服务器群上
        location ~ \.jsp$ {
            proxy_pass http://backends;
            
            # 真实的客户端IP
            proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr; 
            # 请求头中Host信息
            proxy_set_header   Host             $host; 
            # 代理路由信息，此处取IP有安全隐患
            proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;
            # 真实的用户访问协议
            proxy_set_header   X-Forwarded-Proto $scheme;
            # 默认值default，
            # 后端response 302时 tomcat header中location的host是http://192.168.1.62:8080
            # 因为tomcat收到的请求是nginx发过去的, nginx发起的请求url host是http://192.168.1.62:8080
            # 设置为default后，nginx自动把响应头中location host部分替换成当前用户请求的host部分
            # 网上很多教程将此值设置成 off，禁用了替换，
            # 这样用户浏览器收到302后跳到http://192.168.1.62:8080，直接将后端服务器暴露给浏览器
            # 所以除非特殊需要，不要设置这种画蛇添足的配置
            proxy_redirect default;
        }
        
        # 一个url重写的例子，浏览器请求 /page.go时，url被重写成/test/page.jsp
        location ~ \.go$ {
            rewrite ^(.*)\.go$ /test/$1\.jsp last;
        }

        #error_page  404              /404.html;

        # redirect server error pages to the static page /50x.html
        #
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }

    }
}

三、fair策略的安装

fair策略：根据各个服务器的性能的不同，自动选择使用响应能力强的服务器。该策略是第三方提供的，所以要先安装。

安装步骤

1、下载 gnosek-nginx-upstream-fair-a18b409.tar.gz

2、解压  tar zxvf gnosek-nginx-upstream-fair-a18b409.tar.gz

3、将解压后的文件移动到 /usr/local目录下并 改名为 nginx-upstream-fair

4、将该模块添加到我们安装的nginx中

a、首先进入nginx-1.8.1源文件目录下在执行：

[root@iZ28b4kreuaZ nginx-1.8.1]# ./configure --prefix=/usr/local/nginx --add-module=/usr/local/nginx-upstream-fair/

b、执行：make    进行编译

c、进入 nginx-1.8.1/objs/下将最新的nginx启动项 覆盖原来的 /usr/local/nginx/sbin/nginx启动项。

    [root@iZ28b4kreuaZ objs]# cp nginx /usr/local/nginx/sbin

d、开启Nginx 看看是可以使用

 四、在分布式服务器集群中session共享问题

问题：当我们的用户在tomcat1服务器上登录后，tomcat1会保存用户的登录信息，但当用户的请求被代理服务器分配给tomcat2/tomcat3服务器时，这时就会出现tomcat2/tomcat3无法获取用户登录信息，从而导致用户需要重新登录的现象。我们有三种解决方案：

1、同一个用户的请求锁定在同一台服务器上，这样就不会存在session在不同服务器之间共享问题。这种方案简单，但缺乏容错性（一旦服务器故障，那用户的请求将被分配给其他服务器，这时就需要重新登录）

实现方式：设置集群策略为 ip_hash ；

 upstream tomcats{
        ip_hash;
    }

2、session复制方式: 当任何服务器中session值发生改变，他都会将该改变广播给其他服务器，当其他服务器收到广播后也做相应的改变，从而实现session在所有服务器中一直。缺点 当集群中tomcat服务器很多时会增加网络负荷，性能低下。实现方式：

a、在tomcat的server.xml中配置session广播

<!-- 基于网络广播的策略，一个节点session变化，其它节点同步复制，节点多或数据量大时性能低下 -->
      <Cluster className="org.apache.catalina.ha.tcp.SimpleTcpCluster">
        <Channel className="org.apache.catalina.tribes.group.GroupChannel">   
            <Receiver className="org.apache.catalina.tribes.transport.nio.NioReceiver"  
                      address="192.168.6.223"  
                      port="8080"/> 
        </Channel>
      </Cluster>

b、在我们的分布式应用的web.xml 中添加 标签

：作用是公告我们的应用可以处于集群环境中。

 3、通过创建额外的共享空间用来管理session，一般我们使用分布式缓存技术redis、memcached缓存技术，在这里我么使用memcached。

　　a、memcached的安装：http://www.cnblogs.com/jalja/p/6121978.html

　　b、memcached 的 session共享原理

 　　粘性共享：

非粘性：

c、tomcat访问memcached的相关环境(我们使用的是tomcat7)

　　1. 复制jar包到tomcat/lib目录，jar分三类

　　　　1）spymemcached.jar memcached java客户端        

　　　　2）memcached相关的包  memcached-session-manager-{version}.jar       核心包         memcached-session-manager-tc{tomcat-version}-{version}.jar   Tomcat版本相关的包

　　　　3）序列化工具包，有多种可选方案，不设置时使用jdk自带序列化，其它可选kryo，javolution,xstream,flexjson等   msm-{tools}-serializer-{version}.jar  其它序列化工具相关包  一般第三方序列化工具不需要实现serializable接口

d、配置Context，加入处理session的Manager  MemcachedBackupSessionManager
 Context配置查找顺序：
        1)conf/context.xml 全局配置，作用于所有应用
        2) conf/[enginename]/[hostname]/context.xml.default 全局配置，作用于指定host下全部应用
        3) conf/[enginename]/[hostname]/[contextpath].xml 只作用于contextpath指定的应用
        4) 应用META-INF/context.xml 只作用于本应用
        5) conf/server.xml 下 作用于Context docBase指定的应用
         如果只希望session管理作用于特定应用，最好用3，4方式设置，希望作用全体，可用1，2，5设置

 conf/context.xml的配置：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<Context>

    <WatchedResource>WEB-INF/web.xml</WatchedResource>
    <WatchedResource>${catalina.base}/conf/web.xml</WatchedResource>

    <!-- sticky session 最小配置-->
    <!-- className 管理器类名 -->
    <!-- memcachedNodes memcached服务器节点，以节点名：主机：端口形式表示，其中节点名随意命名，但不同tomcat间要一致 -->
    <!-- sticky隐含默认值为true,此时为sticky session模式 -->
    <!-- failoverNodes 仅适用于sticky模式， n1表示主要将session备份到n2,如果n2不可用，再用n1-->
    <!-- 另一台服务器配置正好相反，这样保证将session保存到其它机器，避免整个机器崩溃时tomcat与session一起崩溃-->
    <Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager"
        memcachedNodes="n1:192.168.1.62:11211,n2:192.168.1.63:11211"
        failoverNodes="n1"
    />
    
    <!-- 经常用到的生产环境sticky(粘性)模式配置 -->
    <Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager"
        memcachedNodes="n1:192.168.1.62:11211,n2:192.168.1.63:11211"
        failoverNodes="n1"
        requestUriIgnorePattern=".*\.(jpg|png|css|js)$" 
        memcachedProtocol="binary"
        transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.kryo.KryoTranscoderFactory"
    />
    
    <!-- 经常用到的生产环境non-sticky(非粘性模式)模式配置 -->
    <Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager"
        memcachedNodes="n1:192.168.1.62:11211,n2:192.168.1.63:11211"
        sticky="false"
        sessionBackupAsync="false"
        lockingMode="auto"
        requestUriIgnorePattern=".*\.(jpg|png|css|js)$" 
        memcachedProtocol="binary"
        transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.kryo.KryoTranscoderFactory"
    />
    
    <!--
    <Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager"
        memcachedNodes="n1:192.168.1.62:11211,n2:192.168.1.63:11211"
        
        #sticky模式，默认true
        sticky="false"
        
        #仅适用于sticky模式，n1表示主要将session备份到n2,如果n2不可用，再用n1
        failoverNodes="n1"
        
        #忽略的请求类型，这些类型请求不处理session
        requestUriIgnorePattern=".*\.(jpg|png|css|js)$" 
        
        #例如context中设置sessionPath=/时，一个host下多个应用可能有相同session_id，
        #此时向memcached写入时会造成混乱，可通过以下方式加前缀区分不同应用
        storageKeyPrefix="static:name|context|host|webappVersion|context.hash|host.hash|多项组合，以,间隔"
        
        #设置mecached协议数据传输方式，默认text，设为binary有助力性能提升
        memcachedProtocol="binary"
        
        #是否异步存储session变化，默认true，性能好，适用于sticky模式，
        #non-sticky时建议设置为false，避免延迟造成信息不一致
        sessionBackupAsync="false"
        
        #仅适用于non-sticky模式，为避免同步编辑冲突，在修改session时锁定
        #同步编辑一种可能发生的情况是在ajax请求时，同一页多个请求同时发起，可能会访问不同后端
        #auto 读模式不锁写模式锁
        #uriPattern模式，将URI+"?"+queryString与模式Regex匹配，如果匹配则锁定
        lockingMode="none|all|auto|uriPattern:Regex"
        
        #使用第三方序列化工具，提高序列化性能
        #常用的第三方工具kryo, javolution, xstream等
        #此时需要向tomcat/lib下添加相关jar包
        transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.kryo.KryoTranscoderFactory"
        
    />
    -->
   
</Context>

四、集群环境开发注意事项

1、实体类要序列化（ implements Serializable）

private static final long serialVersionUID = 3349238980725146825L;

2、获取客户端请求地址的方式 。在nginx-tomcat.conf中添加如下配置：

   server {
        location / {
            proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr; # 真实的客户端IP        }
   }

java代码：

public static String  getIp(HttpServletRequest request){
        String remoteIp =request.getRemoteAddr();
        String headIp=request.getHeader("X-Real-IP");
        return headIp==null?remoteIp:headIp;
    }

3、动静分离 
　　把静态文件放在nginx服务器中（css、js、图片）