集群简介

试想有一家餐厅，如果顾客人数较少，那么餐厅只需要一个服务员即可，如图1。但是，当顾客人数非常多时，一个服务员是绝对不够的，如图2。此时，餐厅需要雇用更多的服务员来解决大量访问（顾客就餐）的问题。如图3。

以上的情景就是“集群”的产生原因及解决方案。将顾客比作客户端，服务员比作服务器端，当少量客户端访问服务器端时，一台服务器完全足够；但如果有大量的客户端来访问服务器端，就需要在服务器端搭建多台服务器，以缓解大量访问带来的压力。服务器端搭建的多台服务器，就称为“集群服务器”。

集群特点

1. 失败迁移

餐厅里，如果只有一个服务员，那么一旦服务员出现异常情况（如生病、事假等），顾客的所有就餐请求都将无法满足。同样地，如果只有一台服务器，那么一旦服务器出现异常（如宕机、物理损坏等），所有的客户端请求也将无法得到响应。为了避免上述风险，就可以使用多台服务器组成“集群服务器”，即使某一台服务器发生了异常，集群服务器也依然能够正常地处理客户端请求。例如，当客户端访问服务器C时，即使服务器C发生了异常，集群服务器也可以通过服务器A或服务器B对客户端做出响应。这种容错机制，就是集群服务器的第一个特点——失败迁移。

1. 负载均衡

如果在一台服务器中部署了4个功能，那么无论客户端请求哪一个功能，都需要这台服务器来处理，如图4。而如果采用的是集群服务器，就可以只在某一台服务器上部署部分功能（例如只部署3个功能），多台服务器共同处理客户端请求。如图5。此集群服务器中，4个功能均被部署了三次，因此能够处理的请求次数也将提高三倍。换句话说，此集群服务器可以将一台服务器的负载量，分配到四台服务器上处理，即负载均衡。此外，集群服务器可以分为“水平集群”和“垂直集群”。水平集群是指在不同的计算机上各自安装一台服务器；垂直集群是指在同一台计算机上安装多个服务器。

使用Apache + Tomcat搭建集群服务器

Apache是web服务器，解析速度非常快并且稳定性强，但只能解析静态网页，无法处理JSP等动态网页。而Tomcat是运行在Apache之上的应用服务器，可以解析静态网页及动态网页，但解析速度比Apache稍慢。因此，可以采用Apache + Tomcat 搭建服务器，实现“动静分离”，即用Apache处理静态网页，用Tomcat处理动态网页。此外，Apache可以对多个Tomcat服务器进行调度，因此可以在Apache上搭建多个Tomcat服务器，从而实现Tomcat集群。（具体步骤请参阅相关资料）

使用Nginx + Tomcat搭建集群服务器

    Nginx 是一款轻量级的反向代理服务器，可以方便地存储服务端的静态资源，实现服务端资源的动静分离，以及快速搭建集群服务器。Nginx 支持“万”级别的高并发连接，用于反向代理时，非常稳定，并且能够在不间断服务的情况下进行维护（即热部署）。此外，Nginx是一款开源软件，使用成本低廉。

（a）在服务器中，HTML、CSS、JS、图片、音频、视频等资源属于静态资源；由java编写的后台代码（servlet等）属于动态资源。通常，Tomcat 等服务器擅长处理动态资源，而对静态资源的处理效率较差。因此，如果能将服务器中的静态资源和动态资源相分离，只把动态请求交给Tomcat等服务器处理，而把静态资源交给Nginx处理，就能大幅提高服务端的整体性能。Nginx可以根据客户端请求的URL后缀判断请求的是静态资源还是动态资源。（Nginx+Tomcat实现动静分离具体步骤请参阅相关资料）

（b）垂直集群案例（在IP为192.168.43.169的电脑上安装两个Tomcat服务器）

第一步，配置Tomcat

官网下载Tomcat后解压，重命名，如C:\Users\johny\Desktop\apache-tomcat-9.1080

再复制一份，重命名C:\Users\johny\Desktop\apache-tomcat-9.2080

修改两个Tomcat的配置文件

把项目ssm.war分别部署到两个Tomcat服务器，直接复制粘贴到webapps下，即可。

启动两个Tomcat服务器，双击startup.bat文件，即可。

注：由于Tomcat依托于jdk，想通过双击Tomcat服务器下\bin\startup.bat启动Tomcat服务器前，须先配置环境变量JAVA_HOME

第二步，配置数据库

由于ssm项目中是通过远程连接访问数据库，所以需要在mysql8.x中创建新用户。

第三步，配置Nginx

官网下载Nginx后解压，如 C:\Users\johny\Desktop\nginx-1.16.1\

修改Nginx的配置文件

把前端项目文件夹dist复制粘贴到d盘根目录下，即 d:/dist

启动Nginx服务器，双击nginx.exe文件，即可。

第四步，测试

在浏览器请求 http://192.168.43.169:8081/，并不断进行操作,Nginx服务器默认会在两台Tomcat之间轮询访问

第五步，配置“IP_Hash”策略，避免Session混乱

IP_Hash策略的原理是：Nginx会计算每个用户请求时所在IP地址的Hash值，因为同一个用户的IP值相同，因此对同一个用户计算的Hash值也必然相同。之后，Nginx再建立Hash值和Tomcat节点的一一对应关系，这样就保证每个用户只会访问集群中的同一个服务器节点，就不会造成Session混乱的情况。

修改Nginx配置ip_hash

这样，同一用户始终访问的就是集群中的同一个Tomcat节点，因此，每次访问时获取的Session对象就是相同的了。

问题：

Nginx同网段ip_hash负载均衡无效果！！！

Nginx ip_hash在局域网中所有机器访问的都是同一台机器没有Hash。造成原因如被Hash的ip为192.168.43.169；实则上Nginx进行Hash算法时取的是192.168.43。所以在局域网同网段所有机器得到的结果服务器都是同一台。

解决：

修改Nginx目录源码：nginx-1.16.1\src\http\modules\ngx_http_upstream_ip_hash_module.c

将源码修改为通过全IP进行hash，可参阅相关资料。

还可以开发独立的Session服务器，或者使用Session广播等方式让多个Tomcat共享同一份Session对象，有兴趣可自行研究。

（c）水平集群案例（在IP为192.168.43.169和IP为192.168.43.166的两台电脑上分别安装一个Tomcat服务器）

【IP为192.168.43.169的电脑】

第一步，配置Tomcat

官网下载Tomcat后解压，重命名，如C:\Users\johny\Desktop\apache-tomcat-9.1080

修改Tomcat的配置文件

把项目ssm.war分别部署到Tomcat服务器，直接复制粘贴到webapps下，即可。

启动Tomcat服务器，双击startup.bat文件，即可。

第二步，配置数据库

由于ssm项目中是通过远程连接访问数据库，所以需要在mysql8.x中创建新用户。

第三步，配置Nginx

官网下载Nginx后解压，如 C:\Users\johny\Desktop\nginx-1.16.1\

修改Nginx的配置文件

把前端项目文件夹dist复制粘贴到d盘根目录下，即 d:/dist

启动Nginx服务器，双击nginx.exe文件，即可。

【IP为192.168.43.166的电脑】

把192.168.43.169电脑上已配置并部署项目的C:\Users\johny\Desktop\apache-tomcat-9.1080

复制一份，双击startup.bat文件，启动Tomcat服务器，即可。

【测试】

浏览器请求 http://192.168.43.169:8081/，并不断进行操作,Nginx服务器会对两台电脑上的Tomcat进行轮询访问