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Nginx+Tomcat 负载均衡、动静分离

news 来源：原创 2025/6/5 21:35:17

目录

一、Tomcat 和 Nginx

（1）Tomcat 概述

（2）Nginx 概述

（3）应用场景

（4）动静分离原理

（5）nginx负载均衡的原理

（6）nginx动静分离的原理

二、案例

（1）概述

（2）环境部署

一、Tomcat 和 Nginx

（1）Tomcat 概述

  • 定位：Java Servlet 容器（ Jakarta EE 实现之一），专注 动态 Java 应用部署（如 Servlet、JSP、Spring Boot 应用）。
  • 核心能力：
    • 支持 Java 生态（Spring、Hibernate 等框架无缝集成），作为嵌入式服务器（如 Spring Boot 默认内嵌）。
    • 处理动态请求（数据库交互、业务逻辑计算等），通过多线程模型（BIO/NIO/APR 模式）处理并发。
  • 场景：企业级 Java 系统（金融、后端服务）、微服务架构中的动态服务节点。

（2）Nginx 概述

  • 定位：高性能 HTTP 服务器 + 反向代理 + 负载均衡器，主打 静态资源处理与 高并发流量管理。
  • 核心能力：
    • 静态资源加速（HTML、CSS、JS、图片等），通过事件驱动（异步非阻塞）模型，支持 10 万 + 并发连接，资源消耗极低。
    • 负载均衡（轮询、权重、IP 哈希等策略）、反向代理（隐藏后端服务 IP，增强安全）、缓存（静态资源缓存、动态内容缓存）。
  • 场景：高并发网站（电商、资讯）、前后端分离架构的前端代理、CDN 边缘节点、微服务网关（服务网关（API 路由）。

（3）应用场景

  • 动静分离架构：Nginx 处理静态资源（直接返回或缓存），Tomcat 处理动态请求（如 /api 接口、JSP 页面），减少 Tomcat 负载，提升整体性能。
  • 负载均衡集群：Nginx 作为前端负载均衡器，将请求分发到多台 Tomcat 服务器（横向扩展），实现 高可用（故障节点自动剔除）。
  • 安全加固：Nginx 作为反向代理，屏蔽 Tomcat 直接暴露（如 Tomcat 的 8080 端口仅内网访问），并通过 Nginx 配置 限流、WAF（Web 应用防火墙） 增强安全。

（4）动静分离原理

  • 分流逻辑：
    • 静态资源：Nginx 通过 location 配置匹配文件扩展名（如 *.css、*.js、*.png），直接从本地文件系统或缓存返回（无需转发到 Tomcat）。
    • 动态请求：Nginx 将 *.jsp、/api 等动态路径的请求，通过反向代理（如 proxy_pass）转发到 Tomcat 处理。
  • 优势：
    • 静态资源由 Nginx 高速处理（减少 Tomcat 线程占用），动态请求专注业务逻辑，实现 资源分工，提升整体吞吐量。
    • 支持静态资源缓存（proxy_cache），进一步降低后端压力。

（5）nginx负载均衡的原理

  • 策略：
    • 轮询（默认）：请求按顺序分发到后端 Tomcat 节点，适用于无状态服务。
    • 权重（weight）：按节点性能分配请求比例（如高性能服务器权重高）。
    • IP 哈希（ip_hash）：同客户端 IP 固定访问同一 Tomcat 节点（解决会话粘性问题）。
  • 实现：
    • 配置后端服务列表（upstream 块），Nginx 定期检查节点健康（health_check），自动隔离故障节点，确保流量仅分发到正常节点。
  • 价值：提升系统 扩展性（横向扩展 Tomcat 节点）与 容错性（单个节点故障不影响整体服务）。

（6）nginx动静分离的原理

核心配置示例server {listen 80;server_name example.com;# 静态资源处理（直接返回，无需转发）location ~* \.(css|js|png|jpg|gif)$ {root /path/to/static/files;  # 静态资源目录expires 30d;  # 缓存过期时间}# 动态请求转发到 Tomcat（如 8080 端口）location / {proxy_pass http://tomcat_server:8080;  # Tomcat 集群或单节点proxy_set_header Host $host;  # 保留请求头信息}
}
  • 原理总结：通过 正则匹配 分离动静请求，静态资源由 Nginx 直接响应（利用其静态处理优势），动态请求转发至 Tomcat（专注动态逻辑），实现 I/O 密集型（静态） 与 CPU 密集型（动态） 任务的高效分工。

二、案例

（1）概述

Tomcat 单节点易单点故障、难抗高并发，不适合生产。Nginx 作为 HTTP 服务器，高并发（5 万 +）、静态资源处理强、资源消耗低，常作反向代理和负载均衡器。其处理静态文件（图、HTML、CSS、JS 等），减轻 Tomcat 动态请求压力（Tomcat 动态处理效率弱）。通过 Nginx+Tomcat 架构，Nginx 负责静态资源、负载均衡，Tomcat 专注动态内容，二者互补，提升站点性能与稳定性，解决单 Tomcat 的架构缺陷，适用于生产环境的 Web 站点部署

（2）环境部署

  • Tomcat 部署（两台） 
    --关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0--安装JDK和Tomcat
dnf -y install java
java -version   #检查
tar zxvf apache-tomcat-9.0.9.tar.gz  #软件包安装(提前准备)
mv apache-tomacat-9.0.8 /usr/local/tomcat--启动tomcat
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
netstat -anpt | grep java
tcp6       0      0 127.0.0.1:8005          :::*                    LISTEN      2250/java           
tcp6       0      0 :::8009                 :::*                    LISTEN      2250/java           
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      2250/java           
###解析端口
8005 端口    接收关闭服务器的命令，只有在服务器启动时才会开放
8009 端口    AJP端口用于和 Web 服务器进行通信，借助 AJP 协议，能够实现负载均衡或者静态资源的缓存
8080 端口    ava Web 应用最常用的端口--部署网站
mkdir -p /web/webapp1
cd /web/webapp1
vim index.jsp    #添加
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>   
<head><title>JSP test1 page</title>   </head><body><% out.println("动态页面 1,http://www.test1.com");%></body><body><div>动态页面的图片 1</div><br><img src="logo.png"></body>
</html>--定义自己的网站目录（在配置文件中添加）
cd /usr/local/tomcat/conf/server.xml
<Context docBase="/web/webapp1" path=""></Context>--重启
/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh 
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
  •  nginx部署 
    安装nginx--改配置文件(指定代理处理) 用于定义反向代理设置
upstream my_tomcat {    #上游服务器组server 192.168.10.102:8080 weight=1;server 192.168.10.103:8080 weight=1;
}
server {   #服务器配置块location ~ .*\.jsp$ {proxy_set_header HOST $host  #代理请求头中的 “HOST” 字段为客户端请求中的主机名proxy_pass http://my_tomcat;   #匹配的请求转发到“my_tomcat” }location ~ .*\.(png|gif|jpg|jpeg)$ {root /usr/local/nginx/html/img;   #指定图片路径位置expires 30d;         #过期时间，缓存的时间
}

    关于日志的设置（可选）

    #让后端服务器能通过日志看到真正的访问IP，默认只能看到代理的IP（添加以下内容）
nginx:
location ~ .*\.jsp$ {proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;      # 记录客户端真实IP（单级代理）proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;  # 记录完整代理链IPproxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;   # 传递协议类型（HTTP/HTTPS）
}
关键头信息说明：
X-Real-IP：记录真实客户端 IP（适用于单级代理，如 Nginx 直接代理 Tomcat）。
X-Forwarded-For：记录代理链中的所有 IP（格式为客户端IP, 代理1IP, 代理2IP,...）。
X-Proxy-IP：记录当前代理的 IP（即 Nginx 的 IP）。tomcat：
vim  /usr/local/tomcat/conf/server.xml
<Connector><Valve className="org.apache.catalina.valves.RemoteIpValve"remoteIpHeader="X-Real-IP"            <!-- 解析X-Real-IP头作为客户端真实IP -->protocolHeader="X-Forwarded-Proto"    <!-- 可选：处理HTTPS协议头 -->internalProxies="127\.0\.0\.1"        <!-- 信任的代理IP（Nginx的IP） -->/>
<Host>
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve"directory="logs"prefix="localhost_access_log."suffix=".txt"pattern="%a %{X-Real-IP}i %h %l %u %t &quot;%r&quot; %s %b" />

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