企业级web应用服务器tomcat

一、WEB技术

1.1HTTP协议和B/S 结构

我们的操作系统之所以可以让程序并行的执行，源于操作系统有进程子系统，每个进程可以有多个线程，每个线程可以被CPU调度执行

客户端和服务端分属于不同的进程，跨主机的进程之间需要通信就得需要使用网络编程，最常见的网络编程接口是Socket。

Socket称为套接字，网络通信需要服务和客户两端，被动接受另一端请求并提供数据和计算的称为服务端，另一端成为客户端，这种Client/Server编程模式简称为C/S编程，往往使用传输层协议（tcp/udp)

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服务器程序后，服务程序根据URL读取对应的HTML文件，并封装成HTPP响应报文给浏览器端。

起初网页主要指的是HTML、CSS等文件制作属于静态网页，后来因需求出现了CGI通用网关接口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ASP、PHP、JSP等技术。

1.2 前端三大核心技术

1.2.1 HTML

超文本标记语言，不同于一般的编程语言，由一个个的标签组成，各个标签各司其职，提供网页信息、负责文字、负责图片、负责网页布局使用各不同的标签。

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。

1.2.2 CSS（Cascading Style Sheets）层叠样式表

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。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

简称JS，是一种动态的弱类型脚本解释性语言，和HTML、CSS并称三大WEB核心技术，2008年后随着chrome浏览器的V8引擎发布。 V8 JS引擎不是解释执行，而是本地编译，在V8引擎做了很多优化，JS程序在其上运行堪比本地二进制程序。V8引擎使用C++开发，可以嵌入到任何C++程序中。基于V8引擎，2009年基于服务器 javascript的运行环境Node.js诞生，创建了第一版npm (Node.js包管理器和开源库生态系统), 提供了大量的库供程序员使用。从此，便可以在服务器端真正大规模使用JavaScript编程了。也就是说 JavaScript 也可以真正称为服务器端编程语言了，成为目前唯一的前，后端通用的语言。

同步

交互式网页，用户提交了请求，整个网页都需要重新渲染

异步

可以在不重新加载整个网页的情况下，对网页的某部分进行更新。Javascript 通过调用浏览器内置的WEB API中的 XMLHttpRequest 对象实现Ajax 技术。早期Ajax结合数据格式XML，目前更多的使用JSON。利用AJAX可实现前后端开发的彻底分离，改变了传统的开发模式。

二、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HTML、CSS、JS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HTML和JS文件，不需要从静态WEB服务器下载JS或者HTML，为的就是减少文件的发送。

2.2 后台应用架构

2.2.1 单体架构

传统架构（单机系统），一个项目一个工程：比如商品、订单、支付、库存、登录、注册等等，统一部署，一个进程

all in one的架构方式，把所有的功能单元放在一个应用里。然后把整个应用部署到一台服务器上。如果负载能力不行，将整个应用进行水平复制，进行扩展，然后通过负载均衡实现访问。

易于开发和测试:也十分方便部署;当需要扩展时，只需要将war复制多份，然后放到多个服务器上，再做个负载均衡就可以了

如果某个功能模块出问题，有可能全站不可访问，修改Bug后、某模块功能修改或升级后，需要停掉整个服务，重新整体重新打包、部署这个应用war包，功能模块相互之间耦合度高,相互影响,不适合当今互联网业务功能的快速迭代

特别是对于一个大型应用，我们不可能吧所有内容都放在一个应用里面，我们如何维护、如何分工合作都是问题。如果项目庞大，管理难度大

web应用服务器：开源的tomcat、jetty、glassfish。商用的有weblogic、websphere、Jboss

2.2.2 微服务

属于SOA（Service Oriented Architecture）的子集

核心就是将传统的一站式应用，根据业务拆分成一个一个的服务，彻底去掉耦合，每一个微服务提供单个业务功能

技术角度讲就是一种小而独立的处理过程，类似与进程的概念，能够自行单独启动或销毁

各个模块/服务，各自独立出来，"让专业的人干专业的事"，独立部署。分布式系统中，不同的服务可以使用各自独立的数据库。

服务之间采用轻量级的通信机制（通常是基于HTTP的RESTful API）

微服务设计的思想改变了原有的企业研发团队组织架构，使得团队组织架构的划分更倾向于垂直架构。

微服务的实现框架有多种，不同的应用架构，部署方式也有不同

2.2.3 单体架构和微服务比较

微服务的优点

每个服务足够内聚，足够小，代码容易理解

开发简单、开发效率提高

微服务是松耦合的

微服务能使用不同的语言开发

易于和第三方集成

微服务允许你利用融合最新技术

每个微服务都有自己的存储能力

微服务缺点

增加了开发、测试、运维、监控等的复杂度

引入了分布式事务和异步补偿机制，为设计和开发带来一定挑战

开发人员和运维需要更强的技术能力处理分布式系统的复杂性

不适用于小型应用会增加其成本

常见的微服务框架

Dubbo：一款高性能的Java RPC服务框架，微服务生态体系中的一个重要组件，将单体程序分解成多个功能服务模块，模块间使用Dubbo框架提供的高性能RPC通信，内部协调使用Zookeeper，实现服务注册、服务发现和服务治理

Spring cloud：一个完整的微服务解决方案，相当于Dubbo的超集，微服务框架，将单体应用拆分为粒度更小的单一功能服务，基于HTTP协议的REST(Representational State Transfer 表述性状态转移）风格实现模块间通信

三、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

3.1 安装 Tomcat

node1上

首先是安装java环境

[root@node1 ~]# dnf install java-1.8.0-openjdk.x86_64 -y

[root@node1 ~]# tar zxf apache-tomcat-9.0.93.tar.gz -C /usr/local/

[root@node1 ~]# cd /usr/local/

创建一个软连接方便执行后续操作

[root@node1 local]# ln -s apache-tomcat-9.0.93 tomcat

[root@node1 local]# cd tomcat/

[root@node1 tomcat]# ls

bin           conf             lib      logs    README.md      RUNNING.txt webapps

BUILDING.txt CONTRIBUTING.md LICENSE NOTICE RELEASE-NOTES temp         work

[root@node1 tomcat]# cd bin/

[root@node1 bin]# ls

bootstrap.jar                 configtest.sh     shutdown.sh

catalina.bat                  daemon.sh         startup.bat

catalina.sh                   digest.bat        startup.sh

catalina-tasks.xml            digest.sh         tomcat-juli.jar

ciphers.bat                   makebase.bat      tomcat-native.tar.gz

ciphers.sh                    makebase.sh       tool-wrapper.bat

commons-daemon.jar            setclasspath.bat tool-wrapper.sh

commons-daemon-native.tar.gz setclasspath.sh   version.bat

configtest.bat                shutdown.bat      version.sh

执行java的启动脚本

[root@node1 bin]# ./startup.sh

再查看一下端口号

[root@node1 bin]# netstat -antlupe | grep java

tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      0          119613     20217/java

tcp6       0      0 127.0.0.1:8005          :::*                    LISTEN      0          119631     20217/java

浏览器访问172.25.254.10:80

3.2 tomcat的文件结构和组成

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

生成配置文件

[root@node1 conf]# vim /usr/local/tomcat/conf/tomcat.conf

JAVA_HOME=/etc/alternatives/jre_openjdk

生启动文件

[root@node1 conf]# 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

创建用户和设置权限

[root@node1 conf]# useradd -s /sbin/nologin -M tomcat

[root@node1 conf]# cd

[root@node1 ~]# ls /usr/local/tomcat/ -ld

drwxr-xr-x 9 root root 220 Aug 21 11:47 /usr/local/tomcat/

[root@node1 ~]# chown -R tomcat.tomcat /usr/local/tomcat/

启动服务

[root@node1 ~]# systemctl daemon-reload

[root@node1 ~]# systemctl enable --now tomcat

Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/tomcat.service → /usr/lib/systemd/system/tomcat.service.

查看一下进程

[root@node1 ~]# ps aux | grep tomcat

root 30380 1.2 5.9 2560400 106864 pts/0 Sl 12:23 0:02 /usr/bin/java -Djava.util.logging.config.file=/usr/local/tomcat/conf/logging.properties -Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager -Djdk.tls.ephemeralDHKeySize=2048 -Djava.protocol.handler.pkgs=org.apache.catalina.webresources -Dorg.apache.catalina.security.SecurityListener.UMASK=0027 -Dignore.endorsed.dirs= -classpath /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar -Dcatalina.base=/usr/local/tomcat -Dcatalina.home=/usr/local/tomcat -Djava.io.tmpdir=/usr/local/tomcat/temp org.apache.catalina.startup.Bootstrap start

root 31493 0.0 0.1 221664 2244 pts/0 S+ 12:26 0:00 grep --color=auto tomcat

再通过浏览器访问一下

将tomcat和启动文件同步到node2上

[root@node1 ~]# rsync -ar /usr/local/apache-tomcat-9.0.93 root@172.25.254.20://usr/local

[root@node1 ~]# rsync -ar /lib/systemd/system/tomcat.service root@172.25.254.20:/lib/systemd/system/tomcat.service

node2上

创建tomcat用户并设置权限

[root@node2 ~]# useradd -s /sbin/nologin -M tomcat
[root@node2 ~]# chown -R tomcat.tomcat /usr/local/tomcat/
[root@node2 ~]# cd /usr/local/

创建软连接

[root@node2 local]# ln -s apache-tomcat-9.0.93 tomcat

[root@node2 ~]# systemctl daemon-reload
[root@node2 ~]# systemctl enable --now tomcat
[root@node2 ~]# netstat -aultupe | grep java

[root@node2 ~]# netstat -aultupe | grep tomcat

[root@node2 ~]# ps aux | grep tomcat

再通过浏览器访问一下20主机

四、实现tomcat中的负载均衡

[root@node1 ~]# cp test.jsp /usr/local/tomcat/webapps/ROOT/

[root@node2 ~]# cp test.jsp /usr/local/tomcat/webapps/ROOT/

[root@nginx ~]# cd /usr/local/nginx/conf.d/

[root@nginx conf.d]# vim tomcat.conf

upstream tomcat {

    hash $cookie_JSESSIONID;

    server 172.25.254.10:8080;

    server 172.25.254.20:8080;

}

server {

    listen *:80;

    server_name www.jcl.org;

    root /data/web/html;

    index index.html;

    location ~ \.jsp$ {

        proxy_pass http://tomcat;

    }

}

[root@nginx conf.d]# nginx -s reload

在不同浏览器上访问测试www.jcl.org/test.jsp

五、Memcached

5.1 Memcached简介

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。

5.2 memcached的安装与启动

[root@node1 ~]# dnf install memcached -y

[root@node1 ~]# vim /etc/sysconfig/memcached

PORT="11211"

USER="memcached"

MAXCONN="1024"

CACHESIZE="64"

OPTIONS="-l 0.0.0.0,::1"

[root@node1 ~]# scp /etc/sysconfig/memcached root@172.25.254.20:/etc/sysconfig/memcached

[root@node1 ~]# systemctl start memcached.service

六、session 共享服务器

6.1 msm 介绍

msm（memcached session manager）提供将Tomcat的session保持到memcached可以实现高可用。

Tomcat的Session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

        在webapp中WEB-INF/lib/下

驱动类

        memcached(spymemcached.jar)

        Redis(jedis.jar)

6.2配置过程

[root@node1 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@node1 jar]# cp * /usr/local/tomcat/lib/

[root@node1 jar]# scp * root@172.25.254.20:/usr/local/tomcat/lib/

[root@node1 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="n1"

        requestUriIgnorePattern=".*\.(ico|png|gif|jpg|css|js)$"

        transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.kryo.KryoTranscoderFactory"/>

[root@node1 jar]# scp /usr/local/tomcat/conf/context.xml root@172.25.254.20:/usr/local/tomcat/conf/context.xml

[root@node2 ~]# 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@node1 jar]# systemctl restart tomcat

[root@node2 ~]# systemctl restart tomcat

访问测试www.jcl.org/test.jsp

添加两条内容

停掉20主机的tomcat

[root@node2 ~]# systemctl stop tomcat

再访问测试www.jcl.org/test.jsp

添加第三条内容的时候可以看到之前的两条信息还在，因为20主机挂掉了，所以通过memcache自动跳转到10主机上