20171107 Tomcat（二）

  • 會(huì)話保持
  • Tomcat Cluster
  • Tomcat實(shí)現(xiàn)會(huì)話粘滯
  • Tomcat實(shí)現(xiàn)會(huì)話集群
  • Tomcat實(shí)現(xiàn)會(huì)話服務(wù)器

一、會(huì)話保持

三種實(shí)現(xiàn)方式：

  • session sticky：會(huì)話粘滯
    • source_ip：源IP地址綁定
      nginx: ip_hash
      haproxy: source
      lvs: sh
    • cookie：cookie綁定
      nginx：hash
      haproxy: cookie
  • session cluster：會(huì)話集群
    delta session manager
  • session server：會(huì)話服務(wù)器
    redis(store), memcached(cache)

二、Tomcat Cluster：Tomcat 集群

httpd或nginx作為調(diào)度器，三種實(shí)現(xiàn)方式：

  • nginx + tomcat cluster
  • httpd + tomcat cluster
    httpd: mod_proxy, mod_proxy_http, mod_proxy_balancer
    tomcat cluster: http connector
  • httpd + tomcat cluster
    httpd: mod_proxy, mod_proxy_ajp, mod_proxy_balancer
    tomcat cluster: ajp connector

（一）nginx作為調(diào)度器

（1）配置tomcat cluster
ntpdate 172.18.0.1

// 分別將兩臺(tái)主機(jī)命名為node1.hellopeiyang.com和node2.hellopeiyang.com
hostnamectl set-hostname node1.hellopeiyang.com
hostnamectl set-hostname node2.hellopeiyang.com

yum install java-1.8.0-openjdk-devel tomcat tomcat-webapps tomcat-admin-webapps tomcat-docs-webapp tomcat-webapps
systemctl start tomcat
mkdir -pv /usr/share/tomcat/webapps/myapp/WEB-INF

vim /usr/share/tomcat/webapps/myapp/index.jsp
// node1主機(jī)上的內(nèi)容
<%@ page language="java" %>
<html>
<head><title>TomcatA</title></head>
<body>
        <h1><font color="red">TomcatA.magedu.com</font></h1>
        <table align="centre" border="1">
                <tr>
                        <td>Session ID</td>
                <% session.setAttribute("magedu.com","magedu.com"); %>
                        <td><%= session.getId() %></td>
                </tr>
                <tr>
                        <td>Created on</td>
                        <td><%= session.getCreationTime() %></td>
                </tr>
        </table>
</body>
</html>
// node2主機(jī)上的內(nèi)容
<%@ page language="java" %>
<html>
<head><title>TomcatB</title></head>
<body>
        <h1><font color="blue">TomcatB.magedu.com</font></h1>
        <table align="centre" border="1">
                <tr>
                        <td>Session ID</td>
                <% session.setAttribute("magedu.com","magedu.com"); %>
                        <td><%= session.getId() %></td>
                </tr>
                <tr>
                        <td>Created on</td>
                        <td><%= session.getCreationTime() %></td>
                </tr>
        </table>
</body>
</html>

分別測(cè)試node1和node2的tomcat服務(wù)，成功運(yùn)行

（2）配置nginx調(diào)度器
ntpdate 172.18.0.1
yum install nginx
systemctl start nginx
hostnamectl set-hostname www.hellopeiyang.com

vim /etc/nginx/nginx.conf
upstream tcsrvs {
        server 192.168.136.130:8080;
        server 192.168.136.131:8080;
}

server {
        listen  80 default_server;
        server_name www.hellopeiyang.com;
        root /usr/share/nginx/html;
        location / {
                proxy_pass http://tcsrvs;
        }
}

nginx -t
nginx -s reload

登錄nginx服務(wù)器的文本服務(wù)，成功調(diào)度

（二）httpd作為調(diào)度器，通過(guò)http協(xié)議

  • BalancerMember：定義后端服務(wù)器
    語(yǔ)法：BalancerMember [balancerurl] url [key=value [key=value ...]]

    • status：狀態(tài)
      D：服務(wù)器不可用
      H：服務(wù)器只有在其他服務(wù)器都不可用時(shí)才提供服務(wù)

    • loadfactor：負(fù)載因子，即權(quán)重

  • lbmethod：調(diào)度算法
    byrequests：默認(rèn)，按照設(shè)置的權(quán)重調(diào)度，相當(dāng)于wrr
    bytraffic：按照流量調(diào)度
    bybusyness：按照存在的連接調(diào)度，相當(dāng)于lc

  • 實(shí)現(xiàn)httpd通過(guò)http協(xié)議調(diào)度

    • tomcat cluster 保持不變，現(xiàn)在配置httpd服務(wù)
ntpdate 172.18.0.1
yum install httpd

vim /etc/httpd/conf.d/httpd-tomcat.conf
<proxy balancer://tcsrvs>
        BalancerMember http://192.168.136.130:8080
        BalancerMember http://192.168.136.131:8080
        ProxySet lbmethod=byrequests
</Proxy>

<VirtualHost *:80>
        ServerName www.hellopeiyang.com
        ProxyVia On
        ProxyRequests Off
        ProxyPreserveHost On
        <Proxy *>
                Require all granted
        </Proxy>
        ProxyPass / balancer://tcsrvs/
        ProxyPassReverse / balancer://tcsrvs/
        <Location />
                Require all granted
        </Location>
</VirtualHost>

systemctl start httpd

測(cè)試成功進(jìn)行調(diào)度

（三）httpd作為調(diào)度器，通過(guò)ajp協(xié)議

  • tomcat cluster 保持不變，現(xiàn)在配置httpd服務(wù)
mv /etc/httpd/conf.d/httpd-tomcat.conf /etc/httpd/conf.d/httpd-tomcat.conf.bak

vim /etc/httpd/conf.d/ajp-tomcat.conf
<proxy balancer://tcsrvs>
        BalancerMember ajp://192.168.136.130:8009 loadfactor=2
        BalancerMember ajp://192.168.136.131:8009 loadfactor=1
        ProxySet lbmethod=byrequests
</Proxy>

<VirtualHost *:80>
        ServerName www.hellopeiyang.com
        ProxyVia On
        ProxyRequests Off
        ProxyPreserveHost On
        <Proxy *>
                Require all granted
        </Proxy>
        ProxyPass / balancer://tcsrvs/
        ProxyPassReverse / balancer://tcsrvs/
        <Location />
                Require all granted
        </Location>
</VirtualHost>

httpd -t
systemctl restart httpd

測(cè)試成功按照權(quán)重進(jìn)行調(diào)度

當(dāng)后端服務(wù)器出現(xiàn)故障不能提供服務(wù)時(shí)，調(diào)度器具備健康狀態(tài)檢查功能；
當(dāng)將后端node2服務(wù)器的tomcat服務(wù)關(guān)閉時(shí)，自動(dòng)全部調(diào)度至node1

（四）啟用httpd的調(diào)度器管理接口

vim /etc/httpd/conf.d/ajp-tomcat.conf    // 添加以下幾行內(nèi)容
<Location /balancer-manager>
      SetHandler balancer-manager
      ProxyPass !
      Require all granted     // 演示用，實(shí)際工作要具體設(shè)置權(quán)限，并設(shè)置賬號(hào)認(rèn)證
</Location> 

systemctl restart httpd

三、Tomcat實(shí)現(xiàn)會(huì)話粘滯(session sticky)

  • httpd實(shí)現(xiàn)通過(guò)cookie會(huì)話粘滯

  • 原理：客戶端的第一次請(qǐng)求調(diào)度至后方主機(jī)后，響應(yīng)報(bào)文經(jīng)過(guò)調(diào)度器時(shí)會(huì)添加cookie說(shuō)明具體被調(diào)度至后方哪一臺(tái)主機(jī)。此后客戶端的請(qǐng)求報(bào)文報(bào)文都會(huì)附帶此cookie信息，調(diào)度器通過(guò)cookie信息調(diào)度至第一次調(diào)度到的主機(jī)，實(shí)現(xiàn)會(huì)話粘滯。

  • 實(shí)現(xiàn)過(guò)程：主要是在httpd服務(wù)器上對(duì)balancer設(shè)定不同的cookie_ID

vim /etc/httpd/conf.d/ajp-tomcat.conf 
// 添加自定義cookie屬性ROUTEID
Header add Set-Cookie "ROUTEID=.%{BALANCER_WORKER_ROUTE}e;path=/" env=BALANCER_ROUTE_CHANGED
<proxy balancer://tcsrvs>
// 給cookie的ROUTEID賦值，下一條語(yǔ)句作用相似
        BalancerMember ajp://192.168.136.130:8009 loadfactor=2 route=TomcatA
        BalancerMember ajp://192.168.136.131:8009 loadfactor=1 route=TomcatB
        ProxySet lbmethod=byrequests
// 設(shè)置以ROUTEID作為會(huì)話粘滯的依據(jù)
        ProxySet stickysession=ROUTEID     // 設(shè)置以ROUTEID作為會(huì)話粘滯的依據(jù)
</Proxy>

<VirtualHost *:80>
        ServerName www.hellopeiyang.com
        ProxyVia On
        ProxyRequests Off
        ProxyPreserveHost On
        <Proxy *>
                Require all granted
        </Proxy>
        ProxyPass / balancer://tcsrvs/
        ProxyPassReverse / balancer://tcsrvs/
        <Location />
                Require all granted
        </Location>
</VirtualHost>
<Location /balancer-manager>
        SetHandler balancer-manager
        ProxyPass !
        Require all granted
</Location>

httpd -t
systemctl reload httpd

在瀏覽器上測(cè)試成功，從客戶端的第二次請(qǐng)求開(kāi)始，請(qǐng)求報(bào)文都包含有cookie信息，內(nèi)容中存在設(shè)置的ROUTEID

  • 通過(guò)http協(xié)議實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡、會(huì)話粘滯與ajp協(xié)議下的實(shí)現(xiàn)非常相似，只需修改http協(xié)議與端口號(hào)即可，不再贅述

四、Tomcat實(shí)現(xiàn)會(huì)話集群(session cluster)

  • 實(shí)現(xiàn)原理：與會(huì)話粘滯通過(guò)配置調(diào)度器實(shí)現(xiàn)不同，會(huì)話集群是通過(guò)設(shè)置后臺(tái)tomcat服務(wù)器，在tomcat服務(wù)器集群的內(nèi)部主機(jī)中以多播通信同步會(huì)話信息，實(shí)現(xiàn)會(huì)話保持的

  • 實(shí)現(xiàn)過(guò)程：在每臺(tái)tomcat服務(wù)器上執(zhí)行以下配置

// 配置啟用集群，將下列配置放置于<engine>或<host>中
vim /etc/tomcat/server.xml
<Cluster className="org.apache.catalina.ha.tcp.SimpleTcpCluster" channelSendOptions="8">
        <Manager className="org.apache.catalina.ha.session.DeltaManager"
                expireSessionsOnShutdown="false"
                notifyListenersOnReplication="true"/>
        <Channel className="org.apache.catalina.tribes.group.GroupChannel">
        <Membership className="org.apache.catalina.tribes.membership.McastService"
                address="228.58.5.8"           // 多播地址必須相同
                port="45564"
                frequency="500"
                dropTime="3000"/>
        <Receiver className="org.apache.catalina.tribes.transport.nio.NioReceiver"
                address="192.168.136.132"      // 填入每臺(tái)服務(wù)器的ip地址
                port="4000"
                autoBind="100"
                selectorTimeout="5000"
                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.MessageDispatch15Interceptor"/>
        </Channel>
        <Valve className="org.apache.catalina.ha.tcp.ReplicationValve" filter=""/>
        <Valve className="org.apache.catalina.ha.session.JvmRouteBinderValve"/>
        <Deployer className="org.apache.catalina.ha.deploy.FarmWarDeployer"
                tempDir="/tmp/war-temp/"
                deployDir="/tmp/war-deploy/"
                watchDir="/tmp/war-listen/"
                watchEnabled="false"/>
        <ClusterListener className="org.apache.catalina.ha.session.JvmRouteSessionIDBinderListener"/>
        <ClusterListener className="org.apache.catalina.ha.session.ClusterSessionListener"/>
</Cluster>

// 確保Engine的jvmRoute屬性配置正確
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost" jvmRoute="TomcatA">     //每個(gè)服務(wù)器的jvmRoute值不同

// 配置webapps
vim /usr/share/tomcat/webapps/myapp/WEB-INF/web.xml
<distributable/>     // 在web-app標(biāo)簽下添加

// 重啟tomcat服務(wù)
systemctl restart tomcat

調(diào)度器可以使用nginx, httpd調(diào)度，在瀏覽器測(cè)試，成功進(jìn)行了session cluster

從測(cè)試結(jié)果看出：盡管調(diào)度器分別調(diào)度至后臺(tái)的兩臺(tái)tomcat服務(wù)器，但是兩臺(tái)服務(wù)器提供服務(wù)的session id相同，證明通過(guò)集群實(shí)現(xiàn)了會(huì)話保持

五、Tomcat實(shí)現(xiàn)會(huì)話服務(wù)器(session server)

（一）memcached：高性能、分布式的內(nèi)存對(duì)象緩存系統(tǒng)

（1）特性：
  • k/v cache：僅可存儲(chǔ)可序列化數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)項(xiàng)：k/v
  • 智能性一半依賴(lài)于客戶端（調(diào)用memcached的API開(kāi)發(fā)程序），一半依賴(lài)于服務(wù)端
  • 分布式緩存：互不通信的分布式集群
  • 分布式系統(tǒng)請(qǐng)求路由方法：取模法，一致性哈希算法，算法復(fù)雜度：O(1)
  • 清理過(guò)期緩存項(xiàng)：
    • 緩存耗盡：LRU，最近最少使用算法
    • 緩存項(xiàng)過(guò)期：惰性清理機(jī)制（標(biāo)記過(guò)期緩存而不刪除，新緩存直接覆蓋舊緩存，減少了系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)）
（2）安裝配置：
  • 由CentOS 7 base倉(cāng)庫(kù)直接提供：
    yum install memcached
  • 監(jiān)聽(tīng)的端口：
    11211/tcp, 11211/udp
  • 文件結(jié)構(gòu)：
    主程序：/usr/bin/memcached
    配置文件：/etc/sysconfig/memcached
    Unit File：memcached.service
  • 協(xié)議格式：memcached協(xié)議
    文本格式，易理解，效率低
    二進(jìn)制格式，效率高
（3）命令：
  • 統(tǒng)計(jì)類(lèi)：stats, stats items, stats slabs, stats sizes
  • 存儲(chǔ)類(lèi)：set, add, replace, append, prepend
  • 命令格式：
    <command name> <key> <flags> <exptime> <bytes> <cas unique>
  • 檢索類(lèi)：get, delete, incr/decr
  • 清空：flush_all
（4）memcached程序的常用選項(xiàng)：
  • -m <num>：緩存的最大內(nèi)存空間，默認(rèn)64MB
  • -c <num>：最大并發(fā)連接，默認(rèn)1024
  • -u <username>：以指定的用戶身份來(lái)運(yùn)行進(jìn)程
  • -l <ip_addr>：監(jiān)聽(tīng)的IP地址，默認(rèn)為本機(jī)所有地址
  • -p <num>：監(jiān)聽(tīng)的TCP端口， 默認(rèn)11211
  • -U <num>：監(jiān)聽(tīng)的UDP端口，默認(rèn)11211，當(dāng)為0時(shí)為關(guān)閉UDP監(jiān)聽(tīng)
  • -M：內(nèi)存耗盡時(shí)，不執(zhí)行LRU清理緩存，而是拒絕存入新的緩存項(xiàng)，直到有多余的空間可用時(shí)為止
  • -f <factor>：增長(zhǎng)因子；默認(rèn)是1.25
  • -t <threads>：?jiǎn)?dòng)的用于響應(yīng)用戶請(qǐng)求的線程數(shù)

（二）實(shí)現(xiàn)memcached緩存下的session server

（1）實(shí)現(xiàn)環(huán)境：

使用memcached-session-manager作為會(huì)話管理器，需要下載相應(yīng)的jar包
項(xiàng)目地址：https://github.com/magro/memcached-session-manager

（2）實(shí)現(xiàn)過(guò)程：
  • 項(xiàng)目地址下載相關(guān)的jar包，并復(fù)制jar包至tomcat的庫(kù)目錄中
cp memcached-session-manager-${version}.jar /usr/share/java/tomcat/
cp memcached-session-manager-tc${6,7,8}-${version}.jar /usr/share/java/tomcat/
cp spymemcached-${version}.jar /usr/share/java/tomcat/
cp msm-kryo-serializer-${version}.jar  /usr/share/java/tomcat/
cp kryo-serializers-${0.34+}.jar /usr/share/java/tomcat/
cp kryo-${3.x}.jar /usr/share/java/tomcat/ 
cp minlog.${version}.jar /usr/share/java/tomcat/
cp reflectasm.${version}.jar /usr/share/java/tomcat/
cp asm-${5.x}.jar /usr/share/java/tomcat/
cp objenesis-${2.x}.jar /usr/share/java/tomcat/
  • 分別在兩個(gè)tomcat上的某host上定義一個(gè)用于測(cè)試的context容器，并在其中創(chuàng)建一個(gè)會(huì)話管理器
vim /etc/tomcat/server.xml
<Context path="/myapp" docBase="/usr/share/tomcat/webapps/myapp" reloadable="true">
        <Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager"
        memcachedNodes="n1:192.168.136.131:11211,n2:192.168.136.132:11211"
        failoverNodes="n2"
        requestUriIgnorePattern=".*\.(ico|png|gif|jpg|css|js)$"
        transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.kryo.KryoTranscoderFactory"
        />
</Context>
  • 測(cè)試用例仍舊使用之前的myapp應(yīng)用，啟動(dòng)memcached和tomcat服務(wù)
systemctl start memcached
systemctl start tomcat
  • 調(diào)度器服務(wù)器上使用nginx或httpd配置轉(zhuǎn)發(fā)，方法如上文，不再贅述

在瀏覽器中測(cè)試，可以確定session ID在負(fù)載均衡環(huán)境中保持不變

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