企业级web应用服务器tomcat

一、Web技术

1.1 HTTP协议和B/S 结构

1.2 前端三大核心技术

1.2.1 HTML

1.2.2 CSS（Cascading Style Sheets）层叠样式表

1.2.3 JavaScript

二、tomcat的功能介绍

2.1 安装 tomcat

环境准备

2.1.1 安装java环境

2.1.2 安装并启动tomcat

2.1.3 查看端口

2.1.4 访问tomcat

2.2 tomcat的文件结构和组成

2.3 生成tomcat的启动文件

2.3.1 生成tomcat的主配置文件

2.3.2 生成启动文件

三、结合反向代理实现tomcat部署

4.1 常见部署方式介绍

4.2 实现tomcat中的负载均衡

4.3 tomcat负载均衡实现

四、Memcached

4.1 Memcached简介

4.2 memcached的安装与启动

五、tomcat的session会话保持

5.1 session 共享服务器

5.2 安装，配置过程

5.2.1 下载相关jar包

5.2.2 修改tomcat配置

一、Web技术

1.1 HTTP协议和B/S 结构

操作系统有进程子系统，使用多进程就可以充分利用硬件资源。进程中可以多个线程，每一个线程可以被CPU调度执行，这样就可以让程序并行的执行。这样一台主机就可以作为一个服务器为多个客户端提供计算服务。
客户端和服务端往往处在不同的物理主机上，它们分属不同的进程，这些进程间需要通信。跨主机的进程间通信需要使用网络编程。最常见的网络编程接口是Socket。 Socket称为套接字，本意是插座。也就是说网络通讯需要两端，如果一端被动的接收另一端请求并提供计算和数据的称为服务器端，另一端往往只是发起计算或数据请求，称为客户端。这种编程模式称为Client/Server编程模式，简称C/S编程。开发的程序也称为C/S程序。C/S编程往往使用传输层协（TCP/UDP），较为底层，比如：QQ，迅雷, 云音乐, 云盘, foxmail，xshell等
最早出现了CGI（Common Gateway Interface）通用网关接口，通过浏览器中输入URL直接映射到一个服务器端的脚本程序执行，这个脚本可以查询数据库并返回结果给浏览器端。这种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，这些技术的使用不同语言编写的程序都运行在服务器端，所以称为WEB后端编程。有一部分程序员还是要编写HTML、CSS、 JavaScript，这些代码运行在浏览器端，称为WEB前端编程。合起来称为Browser/Server编程，即B/S编程。

1.2 前端三大核心技术

1.2.1 HTML

HTML（HyperText Markup Language）超文本标记语言，它不同于一般的编程语言。超文本即超出纯文本的范畴，例如：描述文本颜色、大小、字体等信息，或使用图片、音频、视频等非文本内容。
HTML由一个个的标签（标记）组成，这些标签各司其职，有的提供网页信息，有的负责文字，有的负责图片，有的负责网页布局，所以一个HTML文件，是由格式标签和数据组成。

1.2.2 CSS（Cascading Style Sheets）层叠样式表

HTML本身为了格式化显示文本，但是当网页呈现大家面前的时候，需求HTML提供更多样式能力。这使得HTML变得越来越臃肿。这促使了CSS的诞生。
CSS 3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。所以，这些模块是陆续发布的。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

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，得到了几乎主流浏览器支持。
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。

同步与异步

同步：交互式网页，用户提交了请求，就是想看到查询的结果。服务器响应到来后是一个全新的页面内容，哪怕URL不变，整个网页都需要重新渲染。例如，用户填写注册信息，只是2次密码不一致，提交后，整个注册页面重新刷新，所有填写项目重新填写(当然有办法让用户减少重填)。这种交互非常不友好。从代价的角度看，就是为了注册的一点点信息，结果返回了整个网页内容，不但浪费了网络带宽，还需要浏览器重新渲染网页，太浪费资源了，影响了用户体验和感受。上面这些请求的过程，就是同步过程，用户发起请求，页面整个刷新，直到服务器端响应的数据到来并重新渲染。
异步：传统的网页如果需要更新内容，必需重载整个网页面。Ajax的出现，改变这一切，同时极大的促进了 Javascript的发展。Ajax即"Asynchronous Javascript And XML"（异步 JavaScript 和 XML），是指一种创建交互式、快速动态网页应用的网页开发技术，最早起源于1998年微软的Outlook Web Access开发团队。Ajax 通过在后台与服务器进行少量数据交换，可以使网页实现异步更新。这意味着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。 AJAX是一种技术的组合，技术的重新发现，而不是发明，但是它深远的影响了整个WEB开发。

二、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容器起始于SUN 公司的一个Servlet的参考实现项目 Java Web Server，开发者是 James Duncan Davidson，在1999年，将项目贡献给了apache软件基金会（ASF），和ASF现有的项目 JServ 合并，并开源成为顶级项目。

2.1 安装 tomcat

推荐从Apache官网下载源码包直接安装启动

环境准备

三台主机nginx-node1、tomcat-node1、tomcat-node2

nginx-node1 ——ip:172.25.254.100

tomcat-node1——ip:172.25.254.10

tomcat-node2——ip:172.25.254.20

2.1.1 安装java环境

（tomcat-node1、tomcat-node2都需要）

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

[root@tomcat-node2 ~]#  yum install java-1.8.0-openjdk.x86_64 -y

2.1.2 安装并启动tomcat

[root@tomcat-node1 ~]# tar zxf apache-tomcat-9.0.93.tar.gz -C /usr/local/
[root@tomcat-node1 ~]# ln -s /usr/local/apache-tomcat-9.0.93/ /usr/local/tomcat
[root@tomcat-node1 ~]# /usr/local/tomcat/bin/startup.sh

2.1.3 查看端口

[root@tomcat-node1 ~]#  netstat -antlupe | grep java
tcp6       0      0 127.0.0.1:8005          :::*                    LISTEN      0          65405      32224/java          
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      0          65393      32224/java

2.1.4 访问tomcat

2.2 tomcat的文件结构和组成

目录结构

目录 说明
-------------------------------------------------------
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

查看tomcat相关目录和文件

[root@tomcat ~]# ls /usr/local/tomcat/
bin conf lib logs README.md RUNNING.txt webapps
BUILDING.txt CONTRIBUTING.md LICENSE NOTICE RELEASE-NOTES temp work

2.3 生成tomcat的启动文件

2.3.1 生成tomcat的主配置文件

[root@tomcat-node1 ~]# vim /usr/local/tomcat/conf/tomcat.conf
[root@tomcat-node1 ~]# cat /usr/local/tomcat/conf/tomcat.conf
JAVA_HOME=/etc/alternatives/jre_openjdk

2.3.2 生成启动文件

[root@tomcat-node1 ~]#  useradd -s /sbin/nologin -M tomcat
[root@tomcat-node1 ~]# chown -R tomcat.tomcat /usr/local/tomcat/
[root@tomcat-node1 ~]# vim /lib/systemd/system/tomcat.service
[root@tomcat-node1 ~]# cat /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



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

三、结合反向代理实现tomcat部署

4.1 常见部署方式介绍

standalone模式，Tomcat单独运行，直接接受用户的请求，不推荐。
反向代理，单机运行，提供了一个Nginx作为反向代理，可以做到静态由nginx提供响应，动态jsp代理给Tomcat

LNMT：Linux + Nginx + MySQL + Tomcat

LAMT：Linux + Apache（Httpd）+ MySQL + Tomcat

前置一台Nginx，给多台Tomcat实例做反向代理和负载均衡调度，Tomcat上部署的纯动态页面更适合

LNMT：Linux + Nginx + MySQL + Tomcat

多级代理

LNNMT：Linux + Nginx + Nginx + MySQL + Tomcat

4.2 实现tomcat中的负载均衡

动态服务器的问题，往往就是并发能力太弱，往往需要多台动态服务器一起提供服务。如何把并发的压力分摊，这就需要调度，采用一定的调度策略，将请求分发给不同的服务器，这就是Load Balance负载均衡。

当单机Tomcat，演化出多机多级部署的时候，一个问题便凸显出来，这就是Session。而这个问题的由来，都是由于HTTP协议在设计之初没有想到未来的发展。

4.3 tomcat负载均衡实现

[root@nginx-node1 ~]# vim /usr/local/nginx/conf.d/vhost.conf

upstream tomcat {
        ip_hash;
        #hash $cookie_JSESSIONID;
        server 172.25.254.10:8080;
        server 172.25.254.20:8080;
}

server {
        listen *:80;
        server_name www.timinglee.org;
        root /data/web/html;
        index index.html;

        location ~ \.jsp$ {
                proxy_pass http://tomcat;
        }
}

[root@nginx-node1 ~]# nginx -s reload

[root@tomcat-node1 ~]# cp test.jsp /usr/local/tomcat/webapps/ROOT
[root@tomcat-node1 ~]# ls
anaconda-ks.cfg              Desktop    Downloads  Pictures  Templates  Videos
apache-tomcat-9.0.93.tar.gz  Documents  Music      Public    test.jsp

[root@tomcat-node1 ~]# cd /usr/local/tomcat/webapps/ROOT
[root@tomcat-node1 ROOT]# ls
asf-logo-wide.svg  bg-middle.png  bg-upper.png  index.jsp          test.jsp    tomcat.svg
bg-button.png      bg-nav.png     favicon.ico   RELEASE-NOTES.txt  tomcat.css  WEB-INF

测试

http://lee.timinglee.org/test.jsp

四、Memcached

4.1 Memcached简介

Memcached 只支持能序列化的数据类型，不支持持久化，基于Key-Value的内存缓存系统memcached 虽然没有像redis所具备的数据持久化功能，比如RDB和AOF都没有，但是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。

Memcached 支持最大的内存存储对象为1M，超过1M的数据可以使用客户端压缩或拆分报包放到多个 key中，比较大的数据在进行读取的时候需要消耗的时间比较长，memcached 最适合保存用户的 session实现session共享

Memcached存储数据时, Memcached会去申请1MB的内存, 把该块内存称为一个slab, 也称为一个page Memcached

支持多种开发语言，包括：JAVA,C,Python,PHP,C#,Ruby,Perl等

Memcached 官网：http://memcached.org/

4.2 memcached的安装与启动

[root@tomcat-node1 ~]# vim /etc/sysconfig/memcached
[root@tomcat-node1 ~]# cat /etc/sysconfig/memcached
PORT="11211"
USER="memcached"
MAXCONN="1024"
CACHESIZE="64"
OPTIONS="-l 0.0.0.0,::1"

systemctl enable --now memcached.service 
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/memcached.service → /usr/lib/systemd/system/memcached.service.

[root@tomcat-node1 ~]# netstat -antlupe | grep memcache
tcp        0      0 127.0.0.1:11211         0.0.0.0:*               LISTEN      977        101671     34321/memcached     
tcp6       0      0 ::1:11211               :::*                    LISTEN      977        101672     34321/memcached

五、tomcat的session会话保持

5.1 session 共享服务器

msm（memcached session manager）提供将Tomcat的session保持到memcached可以实现高可用。
项目早期托管在google code,目前在Github github
网站链接:https://github.com/magro/memcached-session-manager
支持Tomcat的 6.x、7.x、8.x、9.x

5.2 安装，配置过程

将spymemcached.jar、memcached-session-manage、kyro相关的jar文件都放到Tomcat的lib目录中，这个目录是 $CATALINA_HOME/lib/ ，对应本次安装就是/usr/local/tomcat/lib

5.2.1 下载相关jar包

下载相关jar包,参考下面官方说明的下载链接

https://github.com/magro/memcached-session-manager/wiki/SetupAndConfiguration

[root@tomcat-node1 ~]# ls
anaconda-ks.cfg              Desktop    Downloads  Music     Public     test.jsp
apache-tomcat-9.0.93.tar.gz  Documents  jar        Pictures  Templates  Videos
[root@tomcat-node1 ~]# 
[root@tomcat-node1 ~]# ls
anaconda-ks.cfg              Desktop    Downloads  Music     Public     test.jsp
apache-tomcat-9.0.93.tar.gz  Documents  jar        Pictures  Templates  Videos
[root@tomcat-node1 ~]# cd jar
[root@tomcat-node1 jar]# ls
asm-5.2.jar                          memcached-session-manager-tc9-2.3.2.jar  reflectasm-1.11.9.jar
kryo-3.0.3.jar                       minlog-1.3.1.jar                         spymemcached-2.12.3.jar
kryo-serializers-0.45.jar            msm-kryo-serializer-2.3.2.jar
memcached-session-manager-2.3.2.jar  objenesis-2.6.jar
[root@tomcat-node1 jar]# cp * /usr/local/tomcat/lib/
[root@tomcat-node1 jar]# cd /usr/local/tomcat/lib/
[root@tomcat-node1 lib]# ls
annotations-api.jar       jasper.jar                               servlet-api.jar          tomcat-i18n-ko.jar
asm-5.2.jar               jaspic-api.jar                           spymemcached-2.12.3.jar  tomcat-i18n-pt-BR.jar
catalina-ant.jar          jsp-api.jar                              tomcat-api.jar           tomcat-i18n-ru.jar
catalina-ha.jar           kryo-3.0.3.jar                           tomcat-coyote-ffm.jar    tomcat-i18n-zh-CN.jar
catalina.jar              kryo-serializers-0.45.jar                tomcat-coyote.jar        tomcat-jdbc.jar
catalina-ssi.jar          memcached-session-manager-2.3.2.jar      tomcat-dbcp.jar          tomcat-jni.jar
catalina-storeconfig.jar  memcached-session-manager-tc9-2.3.2.jar  tomcat-i18n-cs.jar       tomcat-util.jar
catalina-tribes.jar       minlog-1.3.1.jar                         tomcat-i18n-de.jar       tomcat-util-scan.jar
ecj-4.20.jar              msm-kryo-serializer-2.3.2.jar            tomcat-i18n-es.jar       tomcat-websocket.jar
el-api.jar                objenesis-2.6.jar                        tomcat-i18n-fr.jar       websocket-api.jar
jasper-el.jar             reflectasm-1.11.9.jar                    tomcat-i18n-ja.jar

5.2.2 修改tomcat配置

在文件合适位置添加：

[root@tomcat-1 ~]# 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"
/>

nginx配置

[root@nginx-node1 ~]# vim /usr/local/nginx/conf.d/vhost.conf


upstream tomcat {
        #ip_hash;
        hash $cookie_JSESSIONID;
        server 172.25.254.10:8080;
        server 172.25.254.20:8080;
}

server {
        listen *:80;
        server_name www.timinglee.org;
        root /data/web/html;
        index index.html;

        location ~ \.jsp$ {
                proxy_pass http://tomcat;
        }
}

测试：

1.在两台tomcat都开启的情况下：

www.timinglee.org/test.jsp