Nginx+Tomcat反向代理、負載平衡、叢集部署的方法

nginx與其他伺服器的效能比較：

tomcat伺服器面向java語言，是重量級的伺服器，而nginx是輕量級的伺服器。 apache伺服器穩定、開源、跨平台，但是apache伺服器不支援高並發，nginx能支援處理百萬級的tcp連接，10萬以上的並發連接，並且是一個很好的跨平台伺服器。
nginx主要優點有可以實現高並發、部署簡單、記憶體消耗少、成本低等，主要缺點有rewrite功能不夠強大，模組沒有apache的多。

本篇主要說明 nginx tomcat 反向代理與負載平衡的部署，以通俗實用為主。本篇文章每個部分之間沒有太大關係，可依需求分開學習。

下來看nginx反向代理的過程：

nginx負載平衡的過程（會自動選擇壓力較小的伺服器來存取）：

可以看出，負載平衡是透過反向代理的原理來實現的，所以也稱為反向代理的負載平衡。所以我們會部署負載平衡，那麼反向代理也就會了。

總的來說，負載平衡實現的方式分為軟體實作和硬體實現兩種，硬體實現運作的效率非常高，但是對應的成本也非常高。軟體實現運行效率不如硬件，但是成本相對來說低得多。而使用nginx伺服器實現負載平衡，那麼就是透過軟體的方式來實現負載平衡，而nginx本身支援高並發等。故而使用nginx伺服器實現負載平衡，能大幅節省企業的成本，並且由於nginx是伺服器軟體，其執行效率也是非常高。本篇的目的也就是幫助大家使用nginx來實現負載平衡。

負載平衡的核心就是建立一個伺服器集群，然後用戶首先訪問到第三方代理伺服器（這裡我們選用nginx），然後由代理伺服器選擇一個集群中的伺服器，然後將請求引入選定的伺服器（這裡我們選用tomcat）。

如下圖，透過反向代理我們實現下面的負載平衡，這裡我們假定四台伺服器公網的ip，一台做代理伺服器，三台做負載平衡下的伺服器：

好了，整體架構已經基本上清晰了，下來我們來具體實現下：

提示：本篇我們基本上都是使用ssh進行相關操作的，windows下方可以嘗試安裝putty，mac下直接使用系統自帶的終端工具即可。

1.linux下搭建nginx伺服器

我們在192.168.2.20 這台伺服器上建置nginx伺服器：

#1）下載nginx

2）上傳伺服器nginx安裝套件

$ scp ~/downloads/nginx-1.10.2.tar.gz root@192.168.2.20:/usr/local

3）安裝nginx

$ ssh root@192.168.2.20             //ssh连接
# yum -y install gcc gcc-c++ autoconf automake  //gcc、gcc-c++的库文件
# yum install -y pcre pcre-devel         //安装nginx依赖包
# yum install -y zlib zlib-devel

注意：-y表示遇到判斷全部yes，autoconf表示自動配置，automake表示自動編譯。

# cd /usr/local
# tar -zxvf nginx-1.10.2.tar.gz         //解压缩
# cd nginx-1.10.2                //切换到该目录下
# ./configure                  //配置
# make
# make install                 //安装

檢驗是否完成安裝：

# cd /usr/local
# ls                      //如果存在nginx文件夹，则安装成功

經過上面的安裝步驟和目錄設置，nginx的啟動程序就是/usr/local/nginx/sbin/nginx，預設設定檔是/usr /local/nginx/conf/nginx.conf，但不建議直接編輯nginx.conf，一般我們都選擇新建設定文件，然後在新建的設定檔中修改連接埠、反向代理路徑等。

2.nginx的啟動、停止、訊號控制

1）啟動nginx伺服器（格式：nginx執行檔-c nginx設定檔）：

# /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

2）停止nginx伺服器：

停止nginx伺服器首先要查詢nginx的主程序號碼(master process)，假設此處查詢得到1060（方便下面示範使用）：

# ps -ef|grep nginx

下來看如何停止nginx伺服器，停止nginx有三種方式：

從容停止：

# ps -ef|grep nginx  //查看nginx的主进程号(master process)，假设此处查询得到1060
# kill -quit 1060

快速停止：

# kill -term 1060

強制停止：

# pkill -9 nginx

3）重啟nginx伺服器：

當我們修改了nginx設定文件，需要重新啟動才能生效。我們在重新啟動之前還需要驗證設定檔的正確性，然後進行重新啟動操作：

# /usr/local/nginx/sbin/nginx -t -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf   //验证
# /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload                  //重启

4）平滑升級nginx伺服器

平滑升級不會停掉在運行著的進程，這些進程會繼續處理請求，但不會再接受新請求，在這些舊進程在處理完還在處理的請求後，停止。在此平滑升級的過程中，新開的進程會被處理。這就是平滑升級。

# /usr/local/nginx/sbin/nginx -v       //查看当前版本

下面進行平滑升級：

# cd /usr/local
# tar -zxvf nginx-1.11.6.tar.gz       //解压缩 新版本nginx
# cd nginx-1.11.6              //切换到该目录下
# ./configure                //配置
# make
# cd /usr/local/nginx/sbin          //打开 旧版本nginx可执行文件位置
# cp nginx nginx.old         //备份 旧版本nginx可执行文件，防止升级错误而无法恢复
# cp -rfp /usr/local/nginx-1.11.6/objs/nginx /usr/local/nginx/sbin   //复制新版本可执行文件到旧版本处
# rm -f /usr/local/nginx-1.11.6.tar.gz    //善后工作 删除压缩文件
# rm -rf /usr/local/nginx-1.11.6       //删除文件夹

至此，nginx伺服器平滑升級成功。

3.nginx中負載平衡的實作

我們還是先連接ssh，然後進行下面操作（一般不建議修改預設主設定檔nginx.conf，所以我們新建負載平衡設定檔fzjh.conf，確保伺服器安全，如下）：

# cd /usr/local/nginx/conf
# touch fzjh.conf
# vi fzjh.conf  //用vi编辑器打开文件，然后按键盘的i

注意：vi编辑器中，键盘按 i 进入 insert 状态，按 esc 退出 insert 状态。

然后输入以下配置代码（注释部分按需开启）：

#设置低权限用户，为了安全而设置的
user nobody;

#工作衍生进程数
worker_processes 4;

#设置错误文件存放路径
#error_log logs/error.log;
#error_log logs/error.log notice;
#error_log logs/error.log info;

#设置pid存放路径（pid是控制系统中重要文件）
#pid logs/nginx.pid;

#设置最大连接数
events{
  worker_connections 1024;
}

http{
  #主要是用于设置一组可以在proxy_pass和fastcgi_pass指令中使用额代理服务器，默认负载均衡方式为轮询
  upstream tomcat_client {
    #设置同一个cookie的两次/多次请求，请求的是同一台服务器
    ip_hash;
    #weight权重，默认1，权重越大访问概率越大，backup备用服务器，服务器全部崩溃后启动
    server 192.168.2.21:8080 weight=5;
    server 192.168.2.22:8080 weight=5;
    server 192.168.2.23:8080 weight=5 backup;
  }

  #开启gzip压缩，开启后，访问网页会自动压缩
  #gzip on;

  #指定服务器的名称和参数
  server {
    listen 80;
    server_name test.nginxtest.net;

    #设置字符
    #charset koi8-r;

    #location / 指用根目录做负载均衡
    location / {
      proxy_pass http://tomcat_client;
      proxy_redirect default;
      #设置代理
      proxy_set_header host $host;
      proxy_set_header x-real-ip $remote_addr;
    }
  }
}

输入完成后按下esc，然后输入：

:wq!

就可以保存并退出负载均衡的配置文件了，下来我们加载我们的配置文件：

# /usr/local/nginx/sbin/nginx                      //启动nginx
# /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/fzjh.conf    //加载配置文件

如果存在端口占用，可以使用如下命令kill掉nginx的程序：

# killall -9 nginx

至此，nginx服务器部署完毕。下面我们开始部署负载均衡下的那三台真实提供数据的服务器。

4.linux下安装jdk

我们在192.168.2.21、192.168.2.22、192.168.2.23这三台服务器安装jdk，以192.168.2.21为例：

1）下载jdk

2）上传服务器jdk安装包

$ scp ~/downloads/jdk-8u112-linux-x64.tar.gz root@192.168.2.21:/usr/local

3）安装jdk

$ ssh root@192.168.2.21         //ssh连接
# cd /usr/local
# tar -zxvf jdk-8u112-linux-x64.tar.gz //解压缩
# mv jdk1.8.0_112/ jdk         //将jdk1.8.0_112重命名为jdk
# vi /etc/profile            //用vi编辑器打开文件，然后按键盘的i

下来我们移动光标至最后面，两个回车换行，然后添加下面代码配置java的环境变量：

java_home="/usr/local/jdk"
class_path="$java_home/lib:$java_home/jre/lib"
path=".:$path:$java_home/bin"
catalina_home="/usr/local/tomcat"
export java_home catalina_home

输入完成后按下esc，然后输入：

:wq!

就可以保存并退出了。此时我们想让其立即生效，则需要继续输入命令：

# source /etc/profile

此时profile文件就更新了，此时环境变量就配置成功了。下面我们验证一下jdk是否安装配置成功：

# java -version

如果返回java版本号则安装成功。

5.linux下搭建tomcat服务器

我们在192.168.2.21、192.168.2.22、192.168.2.23这三台服务器搭建tomcat服务器，以192.168.2.21为例：

1）下载tomcat

2）上传服务器tomcat安装包

$ scp ~/downloads/apache-tomcat-8.5.9.tar.gz root@192.168.2.21:/usr/local

3）安装tomcat

$ ssh root@192.168.2.21         //ssh连接
# cd /usr/local
# tar -zxvf apache-tomcat-8.5.9.tar.gz //解压缩
# mv apache-tomcat-8.5.9/ tomcat    //将apache-tomcat-8.5.9重命名为tomcat

4）设置tomcat网页文件目录

tomcat默认网页文件的路径是 /usr/local/tomcat/webapps/root，但是一般我们不在这里存放，我们在linux根目录新建 data/wwwroot 目录：

# mkdir /data             //新建目录
# mkdir /data/www
# mkdir /data/www/root
# cd /usr/local/tomcat/conf
# vi server.xml            //用vi编辑器打开server.xml配置文件，打开后键盘按i

我们找到host节点下的appbase=”webapps”，修改为：appbase="/data/www"

输入完成后按下esc，然后输入：

:wq!

就可以保存并退出配置文件了，然后重启tomcat即可生效，此时tomcat的网页文件目录就变成了 /data/www/root 了。

配置tomcat环境变量，我们在配置jdk的时候已经配置好了，可以回头看一下。

6.tomcat的启动、停止

1）启动tomcat服务器

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

2）停止tomcat服务器：

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

到此，nginx + tomcat 负载均衡 集群 已经部署完毕了。不过有了服务器，肯定也少不了数据库，下面拓展一下linux下安装mysql数据库的方法。

7.linux下安装mysql数据库

我们重新找了 192.168.2.30 这台服务器上mysql数据库：

1）下载mysql数据库

2）上传mysql数据库安装包

$ scp ~/downloads/mysql-5.1.51.tar.gz root@192.168.2.30:/usr/local

3）安装mysql

$ ssh root@192.168.2.30         //ssh连接
# groupadd mysql            //建立mysql的组
# useradd mysql -g mysql        //增加用户mysql到mysql的组中

# yum list|grep ncurses
# yum -y install ncurses-devel
# yum install ncurses-devel

# cd /usr/local
# tar -zxvf mysql-5.1.51.tar.gz     //解压缩
# cd mysql-5.1.51

# ./configure --prefix=/usr/local/mysql --with-mysqld-ldflags=-all-static --with-client-ldflags=-all-static --with-readline --with-sll 
//配置，设置安装路径，设置编译mysql不带共享库，设置编译client不带共享库，设置要以rmp的方式安装tar包，设置以rmp的方式安装opensll

# make
# make install             //安装，在make[4]的时候等待时间比较长，几分钟到十几分钟，都是正常现象

# /usr/local/mysql/bin/mysql_install_db --user    //对安装好的mysql进行初始化
# cp ./support-files/mysql.server /etc/init.d/mysql //将mysql启动服务复制到系统中并重命名为mysql
# cp ./support-files/my-medium.cnf /etc/my.cnf    //复制规则文件
# chmod 755 /etc/init.d/mysql            //更改文件权限

//文件权限由三个数字组成，第一位：文件拥有者的权限，第二位：文件拥有者同组的人的权限，第三位：文件拥有者非同组人的权限
//7：可读可写可执行，5：可读可执行

# cd /usr/local/mysql
# chown -r mysql .                  //将 /usr/local/mysql 的拥有者更改为mysql
# chgrp -r mysql .                  //将 /usr/local/mysql 归到mysql组中

# ps -ef|grep mysql
# kill -9 3632          //将mysql所有进程号依次杀死，这里假定是3632
# /usr/local/mysql/bin/mysql_install_db --user=mysql    //再次初始化
# service mysql start                   //启动mysql
# /usr/local/mysql/bin/mysqladmin -u root password '123456' //设置mysql密码

到此mysql就安装成功了，下来我们测试一下：

# /usr/local/mysql/bin/mysql -u root -p

如果输入密码后可以登进mysql，那么就测试成功。下面我们设置mysql允许开启远程连接：

# /usr/local/mysql/bin/mysql -u root -p

mysql> grant all privileges on *.* to 'root'@'%' identified by '123456' with grant option;
//创建用户用于远程连接（root：用户名，%：所有电脑都可以连接，也可以设置某个ip地址运行连接，123456：密码）

mysql> flush privileges;      //立即生效

下面我们查询一下数据库的用户：

mysql> select distinct concat('user: ''',user,'''@''',host,''';') as query from mysql.user;
mysql> \q              //登出

找一台电脑测试一下，使用navicat远程登录mysql，登进成功。

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