TOMCAT部署及优化（Tomcat配置文件参数优化，Java虚拟机（JVM）调优）

TOMCAT
tomcat ：是一个开放源代码的web应用服务器，基于java代码开发的。也可以理解为tomacat就是处理动态请求和基于java代码的页面开发。可以在html当中写入java代码，tomcat可以解析html页面当中的java，执行动态请求，动态页面。
tomcat是机制存在一些问题，如果不对tomcat进行优化，会出现假死、停机。适用场景：小集群、小服务，大并发场景不适合。
tomcat的优点：1.免费、开源，可以进行二次开发。
2.可配置性强，可以根据需要进行自定义配置，包括端口号，虚拟主机等。
3.安全性：tomcat自带安全机制，可以配置用户认证、授权、加密传输。
4.部署应用非常快捷：tomcat会自动部署，自动运行。（只需将包放入webapps即可）
tomcat三大核心组件：
一、web容器：完成web服务器的功能，web应用。
工作原理：web------>http(s)-----访问页面------->文件index.jsp
在web容器中，封装了一组文件，在这一组文件之中，进行集中化管理。（管理web动态页面）
二.servlet容器：名字：catalina。用来处理servlet代码。也就是处理web请求（http），以及生成动态内容的java类。（处理http请求）
servlet功能：
1.处理http请求。
2.生产动态内容，为了和数据库交互
3.会话管理，跟踪用户在不同请求之间的状态，通过管理，可以在用户访问不同页面时保持用户的状态。
4.与数据库交互，servlet可以连接到数据库，执行查询和更新操作。这就是servlet能够生成动态内容的原因
三 .jsp：java server pages，动态页面开发技术。使用jsp标签 index.jsp
在html页面中插入java代码。jsp是将动态页面翻译成servlet代码，用标准格式展示jsp的静态页面。
工作原理：jsp容器----->html页面当中的java
代码翻译------>执行----------->展示结果
通常以<%开头%>结尾

tomcat功能组件结构：
connector：负责对外进行接收响应请求，是tomcat与外界的交通枢纽。监听端口，也可以接受外界请求，交给container处理。
Service：对外提供的 Web 服务。主要包含 Connector 和 Container 两个核心组件，以及其他功能组件。
Tomcat 可以管理多个 Service，且各 Service 之间相互独立。

Container 结构分析：
每个 Service 会包含一个 Container 容器。在 Container 内部包含了 4 个子容器。
container：封装器，容器的最底层。每一 Wrapper 封装着一个 Servlet，负责对内处理业务逻辑。
1.Engine:引擎，管理虚拟机（service，一个service可以包含多个虚拟主机），可以管理多个，但是一个service只能有一个Engine。
2.Host：代表一个虚拟机，也可以叫站点，
3.Context：web应用。包含多个servlet
4.Wrapper：封装器，最底层，每个wrapper封装一个servlet，负责对象实例的创建、执行、销毁。

Tomact请求过程：
1.输入网址，请求发送，请求发送到8080端口，被监听的connector获得；
2.connector会把请求转发到container处理----->engine(虚拟主机，你要访问的哪一个虚拟主机)-------->host(主机站点包含要请求页面的位置，webapps)-------->从context，就是index.jsp里面的内容。---------->wrapper(servlet,响应解析处理请求)------jsp翻译官---------页面展示。

Tomcat 服务部署:

在部署 Tomcat 之前必须安装好 jdk，因为 jdk 是 Tomcat 运行的必要环境。
1.关闭防火墙，将安装 Tomcat 所需软件包传到/opt目录下
jdk-8u201-linux-x64.rpm
apache-tomcat-9.0.16.tar.gz

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

2.安装JDK
cd /opt
rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm 
java -version

3.设置JDK环境变量
vim /etc/profile.d/java.sh
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_201-amd64:
这个命令设置了一个名为JAVA_HOME的环境变量，它指向Java JDK的安装路径。jdk解释器，类似于shell，各种工具。
这对于告诉系统和其他应用程序Java的安装位置非常重要。你需要将路径替换为你实际安装Java的路径。

export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:
这个命令设置了一个名为CLASSPATH的环境变量，它用于指定Java类的搜索路径。
在这个命令中，.:$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar 表示当前目录（.）
以及Java工具库（tools.jar）和Java远程调试库（dt.jar）的路径。这些库通常包含一些Java开发所需的类。

export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH:
这个命令将Java可执行文件的路径添加到系统的PATH环境变量中。
这使得你可以在终端中直接运行Java工具，而不需要输入完整的路径。
这将Java的bin目录添加到了PATH中，使得java、javac等命令可以直接运行。

source /etc/profile.d/java.sh
java -version

CLASSPATH：编译、运行Java程序时，JRE会去该变量指定的路径中搜索所需的类（.class）文件。
dt.jar：是关于运行环境的类库，主要是可视化的 swing 的包。
tools.jar：主要是一些jdk工具的类库，包括javac、java、javap（jdk自带的一个反编译工具）、javadoc等。
JDK (Java Development Kit)：JDK是Java开发工具包，它是用于开发Java应用程序的软件包。
JDK包括了编译器（javac）、调试器、各种工具、Java标准类库（Java API）、以及Java文档等。
JDK是开发者用来创建、编译和运行Java应用程序的重要组件。

JRE (Java Runtime Environment)：JRE是Java运行时环境，它是用于执行Java应用程序的部分。
JRE包括了Java虚拟机（JVM）以及Java类库（Java API），这使得用户能够在计算机上运行已编译的Java程序，
而不需要进行开发。JRE是终端用户需要安装的部分，以便能够运行Java应用程序。

JVM (Java Virtual Machine)：JVM是Java虚拟机，它是Java应用程序在计算机上运行的核心组件。
JVM负责将编译后的Java字节码（.class文件）解释或编译成本地机器码，以便计算机能够执行它。

JVM提供了内存管理、垃圾回收、线程管理等功能，以确保Java程序在不同平台上具有相似的行为。
首先使用文本工具编写java源代码，比如 Hello.java ；
在命令行中，输入命令：javac Hello.java，对源代码进行编译，生成 class 字节码文件；
编译完成后，如果没有报错信息，输入命令：java Hello，运行 class 字节码文件，由 JVM 对字节码进行解释和运行，
打印 “Hello World”。


vim Hello.java

public class Hello {			
  public static void main(String[] args){
    System.out.println("Hello world!");
  }
}

javac Hello.java
java Hello

在这里插入图片描述

解释说明：

public: 这是一个访问修饰符，表示类是公共的，可以从其他地方访问。
class: 关键字用于定义一个类。
Hello: 这是类的名称，这里是一个叫做 "Hello" 的类。

public static void main(String[] args){
public: 访问修饰符，表示这个方法是公共的，可以从其他地方访问。
static: 静态修饰符，表示这个方法属于类而不是实例，可以通过类名直接调用。
void: 这是方法的返回类型，void 表示方法没有返回值。
main: 这是方法的名称，是程序的入口点，当程序运行时会从这里开始执行。
(String[] args): 这是方法的参数列表，args 是一个字符串数组，可以在命令行传递参数给程序。

System.out.println("Hello world!");
System.out: System 是一个类，out 是这个类的一个静态成员，它代表标准输出流。
println: 这是输出方法的名称，它会在控制台输出一行内容。
"Hello world!": 这是要输出的内容，是一个字符串。

4.安装启动Tomcat
cd /opt
tar zxvf apache-tomcat-9.0.16.tar.gz
mv apache-tomcat-9.0.16 /usr/local/tomcat #优化位置
##启动tomcat ##
#后台启动
cd/usr/local/tomcat/bin/
./startup.sh 
或
/usr/local/tomcat/bin/catalina.sh start
	
#前台启动
/usr/local/tomcat/bin/catalina.sh run		

netstat -natp | grep 8080

浏览器访问Tomcat的默认主页 http://20.0.0.101:8080

在这里插入图片描述

bin:存放的启动和关闭tomcat脚本文件
conf:主配置文件 serverxml主配置文件 contex.htm host的默认配置信息 tomcat-user.xml: 认证用户密码的配置文件 web.xm:配置servlet servlet的规范标准
lib:tomcat运行库的iar包，一般不动，除非连接第三方-----redis，数据库
logs:日志文件
webapps:网络应用部署的默认目录。
work:tomcat的工作目录。存放jsp编译之后的类文件，清楚tomcat缓存，就是删工作目录。

JVM：就是java虚拟机，是Java应用程序在计算机上运行的核心组件，jvm负载将编译后的java字节码（.class文件）解释或者编译成本地的机器码，计算机能够执行他，JVM还提供了内存管理，垃圾回收，线程管理。确保java程序在不同平台上可以有一致性的功能。

5.tomcat启动优化（面试重点！！！）:
tomcat第一次启动时会发现启动速度很慢，10秒-1分钟
为此可以做 jdk参数优化：
在这里插入图片描述

第一次启动tomcat可能会发现 Tomcat 启动很慢，默认情况下可能会需要几十秒，可以修改jdk参数进行改。
vim /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64/jre/lib/security/java.security
--117行--修改
securerandom.source=file:/dev/urandom
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
/dev/urandom是/dev/random的非阻塞版本，/dev/random的 random pool 依赖于系统中断，因此在系统的中断数不足时，
/dev/random 设备会一直封锁，尝试读取的进程就会进入等待状态，直到系统的中断数充分够用，
/dev/random设备可以保证数据的随机性。 /dev/urandom不依赖系统的中断，也就不会造成进程忙等待，
但是数据的随机性也不高，所以该随机数的安全性理论上不高。如果应用对安全性要求很高，那么应该使用/dev/random。
----------------------------------------------------------------------------------------------------------

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

ll /usr/local/tomcat/
------主要目录说明----------------------------------------------------------------------------------------------
●bin:存放启动和关闭Tomcat的脚本文件，比较常用的是 catalina.sh、startup.sh、shutdown.sh三个文件
●conf：存放Tomcat 服务器的各种配置文件，比较常用的是 server.xml、context.xml、tomcat-users.xml、web.xml 四个文件。
① server.xml: Tomcat的主配置文件，包含Service，Connector，Engine，Realm，Valve,Hosts主组件的相关配置信息;
② context.xml:所有host的默认配置信息;
③ tomcat-user.xml:Realm认证时用到的相关角色、用户和密码等信息，Tomcat自带的manager默认情况下会用到此文件，在Tomcat中添加/删除用户，为用户指|定角色等将通过编辑此文件实现;
④ web.xml:遵循Servlet规范标准的配置文件，用于配置servlet，并为所有的web应用程序提供包括MIME映射等默认配置信息;
●lib：存放Tomcat运行需要的库文件的jar 包，一般不作任何改动，除非连接第三方服务，比如 redis，那就需要添加相对应的jar 包
●logs：存放 Tomcat 执行时的日志
●temp：存放 Tomcat 运行时产生的文件
●webapps：存放 Tomcat 默认的 Web 应用部署目录
●work：Tomcat工作日录，存放jsp编译后产生的class文件，一般清除Tomcat缓存的时候会使用到
●src:存放Tomcat 的源代码
●doc:存放Tomcat文档

开启manager页面（tomacat重要的管理页面）：
第一步：
在这里插入图片描述


进入manager文件：
cd /usr/local/tomcat/webapps/manager/META-INF
vim context.xml

<Context antiResourceLocking="false" privileged="true" >
  <Valve className="org.apache.catalina.valves.RemoteAddrValve"
         allow=".*" /> #允许所有主机访问。

第二步：用户安全认证配置
在这里插入图片描述


cd/usr/local/tomcat/conf
vim tomcat-users.xml 
在conf,tomcat-users.xml中，添加账户密码
<role rolename="manager-gui"/>
<user username="tomcat" password="tomcat" roles="manager-gui"/>

浏览器访问Tomcat的manager  http://20.0.0.101:8080/manager/html

在这里插入图片描述

------------TOMCAT优化(面试重点！！！）------------------
Tomcat默认安装下的缺省配置并不适合生产环境，它可能会频繁出现假死现象需要重启，只有通过不断压测优化才能让它最高效率稳定的运行。
优化主要包括三方面，分别为操作系统优化（内核参数优化），Tomcat配置文件参数优化，Java虚拟机（JVM）调优。
JVM优化(面试重点！！)：
在这里插入图片描述

cd /usr/local/tomcat/bin
vim  catalina.sh
优化命令：
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -server -Xms2048m -Xmx2048m -Xmn768m -XX:ParallelGCThreads=2 -XX:PermSize=1024m -XX:MaxPermSize=1024m -Djava.awt.headless=true -XX:+DisableExplicitGC" 

重启tomacat服务
./shutdown.sh 
./startup.sh 
解释：
-server：第一个参数，指定内存池，一定放在第一个。
-Xms2048m：初始java堆的大小。分配JVM的最小内存，看cpu:cpu性能高，这个值，可以设高一点
-Xmx2048m：JAVA堆最大能多大，jvm的最大内存。和硬件内存挂钩。根据官方文档，起始值和最大值保持一致。XMS和XMX设为一样的，内存可以设为物理内存的一般。
-Xmn768m ：新生代的内存大小。官方推荐为了整个堆大小的3/8.
-XX:ParallelGCThreads=2： 配置并行收集器的线程数，同时可以有多少个线程进行垃圾回收。
-XX:PermSize：设置持久代内存的大小，默认是物理内存的1/4。
-XX:MaxPermSize=1024m ：最大的非堆内存的大小，默认也是物理内存的1/4；
-XX:PermSize=1024m -XX:MaxPermSize=1024m
非堆内存是不会被垃圾回收机制处理的，-XX:PermSize持久代内存与最大非堆内存不能超出操作系统可用的内存。设置成一样大，可以减轻伸缩堆大小的压力。
-Djava.awt.headless=true：避免在linux环境下，web不能正常打开以正常显示图片。
-XX:+DisableExplicitGC：避免jvm空间大起大落，影响系统的响应时间。响应速度会很慢。
堆区当中：新生代 中生代 老生代
每一个新建的对象占用的空间，就是新生代。
java垃圾回收机制对堆区进行资源回收，新生代中没有被回收的资源就是中生代。
中生代没有被回收的就是老年代。
jvm大小=新生代+中生代+老年代+永久代

参数解释：

 catalina.sh 就是servlet代码，以及容器的相关配置。
PS Eden Space（堆内存）：用于存储新创建的对象。
PS Old Gen（堆内存）：用于存储长时间存活的对象。
PS Survivor Space（堆内存）：用于存储在Eden Space和Old Gen之间存活的对象。
Code Cache（非堆内存）：存储已编译的代码。
Compressed Class Space（非堆内存）：用于存储已压缩的类。
Metaspace（非堆内存）：是非堆内存中用于存储类元数据的区域。

"ajp-nio-8009"
ajp-nio: 这是连接器的类型。"ajp" 表示使用 AJP 协议，而 "nio" 表示使用 NIO 技术进行异步非阻塞通信。
8009: 这是连接器监听的端口号。在这种情况下，"8009" 表示连接器正在监听的端口号。
AJP ：将Tomcat服务器与前端的Web服务器（如Apache HTTP Server）进行连接，以提供负载均衡和高效的请求转发。
NIO 技术允许非阻塞的I/O操作，提高了服务器的并发处理能力。
"ajp-nio-8009" 表示Tomcat服务器已经设置了一个监听在8009端口上的AJP连接器，用于与其他服务器或代理进行通信。这通常是用来优化网站的性能和可靠性，以及实现负载均衡和反向代理等功能。
"http-nio-8080"：处理http请求，和客户端进行通信的端口。

在这里插入图片描述

Tomcat 配置文件参数优化

常用的优化相关参数如下：
【redirectPort】如果某连接器支持的协议是HTTP，当接收客户端发来的HTTPS请求时，就会启用此端口。8843

【maxThreads】Tomcat使用线程来处理接收的每个请求，这个值表示Tomcat可创建的最大的线程数，即支持的最大并发连接数，默认值是 200。

【minSpareThreads】最小空闲线程数，Tomcat 启动时的初始化的线程数，表示即使没有人使用也开这么多空线程等待，默认值是 10。

【maxSpareThreads】最大备用线程数，一旦创建的线程超过这个值，Tomcat就会关闭不再需要的socket线程。默认值是-1（无限制）。一般不需要指定。

【URIEncoding】指定 Tomcat 容器的 URL 编码格式，语言编码格式utf-8，不如其它 Web服务器软件配置方便，需要分别指定。一般不动。

【connnectionTimeout】网络连接超时，单位：毫秒，设置为 0 表示永不超时，这样设置有隐患的。通常默认 20000 毫秒就可以。

【enableLookups】是否反向解析域名，为了能获取返回远程主机的主机名，一般设置为false，则直接返回 IP 地址，提高了处理能力。

【disableUploadTimeout】上传时是否使用超时机制。应设置为 true。

【connectionUploadTimeout】上传超时时间，毕竟文件上传可能需要消耗更多的时间，这个根据你自己的业务需要自己调，（一半为1分钟，30秒）以使Servlet有较长的时间来完成它的执行，需要与上一个参数一起配合使用才会生效。

【acceptCount】指定当所有可以使用的处理请求的线程数都被使用时，可传入连接请求的最大队列长度，默认为 100 个，超过这个数的请求将不予处理，直接丢弃。

【compression】是否对响应的数据进行GZIP压缩，off：表示禁止压缩；on：表示允许压缩（文本将被压缩）、force：表示所有情况下都进行压缩，默认值为 off，压缩数据后可以有效的减少页面的大小，一般可以减小 1/3 左右，节省带宽。默认是off，建议on。

【compressionMinSize】表示压缩响应的最小值，只有当响应报文大小大于这个值的时候才会对报文进行压缩，如果开启了压缩功能，默认值就是 2048。

【compressableMimeType】可以被压缩的MIME类型，指定对哪些类型的文件进行数据压缩。就是浏览器和其他互联网应用程序之间处理文件的协议和需要处理的文档的性质和格式。
文本：text /html，text/plain
图像：image/jpg image/gif
音频：audio /wav audio/MP3
视频：video/MP4 video/avi
应用程序：application /pdf application/json

以上是一些常用的配置参数，还有好多其它的参数设置，还可以继续深入的优化，HTTP Connector 与 AJP Connector 的参数属性值，
可以参考官方文档的详细说明进行学习。

优化配置的方法：
server.xml:针对主配置文件的优化。

vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
......
<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" 
connectionTimeout="20000" 
redirectPort="8443" 
--71行--插入
minSpareThreads="50" 
enableLookups="false" 
disableUploadTimeout="true" 
acceptCount="300" 
maxThreads="500" 
processorCache="500"
URIEncoding="UTF-8" 
compression="on" 
compressionMinSize="2048" 
compressableMimeType="text/html,text/xml,text/javascript,text/css,text/plain,image/gif,image /jpg,image/png"/>

Tomcat的Connector的配置信息：
minSpareThreads: 空闲线程的最小数量，用于处理请求。
enableLookups: 是否启用DNS反向解析。当设置为false时，请求将不会被解析为主机名。
disableUploadTimeout: 是否禁用上传超时，即设置连接不会在上传期间超时。
acceptCount: 当所有线程都在忙碌时，可以排队等待处理的请求数量。
maxThreads: Tomcat可以创建的最大线程数。
processorCache: 连接器可以缓存的最大处理器数。
URIEncoding: URI的字符编码。
compression: 是否启用响应内容压缩。
compressionMinSize: 响应内容压缩的最小大小。
compressableMimeType: 可以被压缩的MIME类型列表。

------------------Tomcat 部署虚拟主机配置：------------------------------------
公司会有多个项目需要运行，一般不会是在一台服务器上运行多个 Tomcat 服务，这样会消耗太多的系统资源。此时，就需要使用到 Tomcat 虚拟主机。一台服务器上在一个tomcat中会部署多个虚拟服务器。可以减少系统的资源消耗。
配置如下：

1.创建 kgc 和 benet 项目目录和文件
mkdir /usr/local/tomcat/webapps/my   
mkdir /usr/local/tomcat/webapps/my1
echo "This is my page\!" > /usr/local/tomcat/webapps/my/index.jsp
echo "This is my1 page\!" > /usr/local/tomcat/webapps/my1/index.jsp

2.修改 Tomcat 主配置文件 server.xml
vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
--165行前--插入
<Host name="www.my.com" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
	<Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/my" path="" reloadable="true" />
</Host>   

<Host name="www.my1.com" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
	<Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/my1" path="" reloadable="true" />
</Host>

重启tomcat服务：
/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh

解释：
Host name：主机名
appBase：Tomcat程序工作目录，即存放web应用程序的目录；相对路径为webapps，绝对路径为 /usr/local/tomcat/webapps
unpackWARs：在启用此webapps时是否对WAR格式的归档文件先进行展开；默认为true
autoDeploy：在Tomcat处于运行状态时放置于appBase目录中的应用程序文件是否自动进行deploy；默认为true
xmlValidation：是否验证xml文件执行有效性检验的标志
xmlNamespaceAware：是否启用xml命名空间，设置该值与xmlValidation为true，表示对web.xml文件执行有效性检验

docBase：相应的Web应用程序的存放位置；也可以使用相对路径，起始路径为此Context所属Host中appBase定义的路径；
path：相对于Web服务器根路径而言的URI；如果为空“”，则表示为此webapp的根路径 / ；
reloadable：是否允许重新加载此context相关的Web应用程序的类；默认为false

3.客户端浏览器访问验证
echo "20.0.0.101 www.my.com www.my1.com" >> /etc/hosts #在本机hosts中做映射解析

浏览器访问 http://www.my.com:8080/   页面显示This is my page\! 
浏览器访问 http://www.my1.com:8080/   页面显示This is my1 page\!

解释说明：
HTTP 请求过程：
（1）Connector 连接器监听的端口是 8080。由于请求的端口和监听的端口一致，连接器接受了该请求。
（2）因为引擎的默认虚拟主机是 www.，y.com，并且虚拟主机的目录是webapps。
所以请求找到了 tomcat/webapps 目录。
（3）访问的路径为根路径，URI 为空，即空是 Web 程序的应用名，也就是 context。
此时请求找到 /usr/local/tomcat/webapps/kgc 目录，解析 index.jsp 并返回。