使用Nginx+tomcat+memcached配置负载均衡web服务器

1 起因

最近对新开发的web系统进行了压力测试，发现tomcat默认配置下压到600人的并发登录首页响应速度就有比较严重的影响，一轮出现2000多个的500和502错误。我把登录的时间统计做了一下，把服务器处理总时间打印出来，看了一下发现有个别响应确实在20秒，但平均时间和lr测试出来的还是相差很远。所以可以断定不是程序处理处理花费了这么多时间，由于在局域网测试，所以也可以排除网络问题。这就把问题圈定在tomcat的请求响应能力上了。先把tomcat线程数提升到1000，发现500和502的报错降到几十个，但是响应时间上还没什么提高。后来启动了2个tomcat，用nginx做负载均衡，响应时间下降了40%，两个tomcat的处理时长都保持在1秒左右。

看来tomcat性能确实是系统的一个瓶颈，很有必要假设多个服务器来加强响应能力。之前由于只是测试登录，多个tomcat还不用共享session，但真正使用时是必须要能一起工作的。现记录一下负载均衡的安装配置过程。

2 解决方案的选择

多个tomcat要一起协同工作有几种办法，可以考虑的方案有以下几个：

1. 使用tomcat自带的cluster方式，多个tomcat见自动实时复制session信息，配置起来很简单。但这个方案的效率比较低，在大并发下表现并不好。

2. 利用nginx的基于访问ip的hash路由策略，保证访问的ip始终被路由到同一个tomcat上，这个配置更简单。但是我们的应用很可能是某一个局域网大量用户同时登录，这样负载均衡就没什么作用了。

3. 利用memcached把多个tomcat的session集中管理，这是最直接的解决方案，但是操作起来也最为复杂。

我们的系统既要求性能，又要比较好的利用上负载均衡，所以第3个方案是首选。接下来就是安装搭建之路了。

3 安装配置

3.1 memcached的安装

1）先下载libevent-1.4.14b-stable.tar.gz和memcached-1.4.7.tar.gz的源码包，前者是后者的依赖包，就是一个事件驱动的包。

2）安装非常顺利，还是经典的那几个编译安装命令：

tar zxvf libevent-1.4.14b-stable.tar.gz

cd libevent-1.4.14b-stable

./configure --prefix=/usr/local/libevent-1.4.14b

make

make install

tar zxvf memcached-1.4.7.tar.gz

cd memcached-1.4.7

./configure --prefix=/usr/local/memcached-1.4.7 --with-libevent=/usr/local/libevent-1.4.14b/

make

make install

3）启动memcached：

./bin/memcached -d -m 256 -u root -p 11211 -c 1024 -P /tmp/memcached.pid

3.2 memcached-session-manager配置

让tomcat调用memcached来存储session早就是一个很成熟的解决方案了，开源的msm就可以解决这个问题。比较折腾的就是要用到的jar包，官方文档说的也比较含糊，我这里用的是kryo的序列化方案，所以用到的包多一些，分别是：

kryo-1.03.jar

kryo-serializers-0.8.jar 

memcached-2.5.jar（我在官方看最新已经到2.7了，但是msm官方说用2.5，可能新包没测试过，特别是2.6版本changelog里面提到api有调整，还是不要乱升的好）

memcached-session-manager-1.5.1.jar

memcached-session-manager-tc7-1.5.1.jar

minlog-1.2.jar

msm-kryo-serializer-1.5.1.jar

reflectasm-0.9.jar

以上这些包都放在$CATALINA_HOME/lib目录下。

另外提一下，官方给出的4种序列化方案，其中kryo是效率最高的，具体比较看http://code.google.com/p/memcached-session-manager/wiki/SerializationStrategies。

接下来是修改tomcat的配置文件$CATALINA_HOME/conf/context.xml，调整成新的session存储方式。配置文件中加入以下内容：

<Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager" 

memcachedNodes="n1:127.0.0.1:11211" 

sticky="false" 

lockingMode="auto" 

sessionBackupAsync="false"   

sessionBackupTimeout="1000"  

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

/> 

在$CATALINA_HOME/conf/logging.properties文件中添加de.javakaffee.web.msm.level=FINE，就可以在catalina.out的日志中看到详细的session存取情况。

另外在Manager配置中加上requestUriIgnorePattern=".*.(png|gif|jpg|css|js)$"，用chrome浏览器测试发现居然sessionID会突然变掉，然后就被拦截器给跳回首页了。去掉就一切正常，但拦截器只会去检测action的，按理说应该完全没关系，望高人指点！

3.3 nginx配置

nginx非常简单，只要在upstream里面多配置几个server就可以了，这里把我的配置贴出来：

#user  nobody; 

worker_processes  16; 

events { 

use epoll; 

worker_connections  65535; 

} 

http { 

include       mime.types; 

default_type  application/octet-stream; 

#log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" ' 

#                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" ' 

#                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"'; 

#access_log  logs/access.log  main; 

client_header_buffer_size 32k; 

large_client_header_buffers 4 32k; 

client_max_body_size 8m; 

client_body_buffer_size 128k; 

sendfile        on; 

tcp_nopush     on; 

#keepalive_timeout  0; 

keepalive_timeout  65; 

gzip  on; 

gzip_types       text/javascript text/plain text/css application/xml application/x-javascript;

gzip_disable     "MSIE [1-6].(?!.*SV1)"; 

proxy_connect_timeout 300; 

proxy_send_timeout 300; 

proxy_read_timeout 300; 

proxy_buffer_size 16k; 

proxy_buffers 4 32k; 

proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr; 

proxy_set_header Connection Close; 

server_names_hash_max_size 1024; 

server_names_hash_bucket_size 1024; 

# Default cache parameters for use by virtual hosts 

# Set the cache path to tmpfs mounted disk, and the zone name 

# Set the maximum size of the on disk cache to less than the tmpfs file system size 

proxy_cache_path  ./cache  levels=1:2  keys_zone=pscms:100m max_size=800m; 

proxy_temp_path   ./proxy; 

#配置后端服务器信息 

upstream web_server { 

#ip_hash; 

server localhost:8080 max_fails=3  fail_timeout=30s; 

server localhost:8180 max_fails=3  fail_timeout=30s; 

} 

server { 

listen   8888; ## listen for ipv4 

#listen   [::]:80 default ipv6only=on; ## listen for ipv6 

server_name  localhost; 

charset utf-8; 

log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" ' 

'$status $body_bytes_sent "$http_referer" ' 

'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"'; 

access_log  logs/host.access.log  main; 

#access_log off; 

location ~ .*.(jsp|action)?$ { 

proxy_set_header Host $http_host; 

proxy_redirect     off; 

proxy_pass         http://web_server; 

proxy_set_header   Host             $host; 

proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr; 

proxy_set_header   X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; 

} 

location ~ .*.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|js|css)$ { 

#如果后端的服务器返回502、504、执行超时等错误，自动将请求转发到upstream负载均衡池中的另一台服务器，实现故障转移。 

proxy_next_upstream http_502 http_504 error timeout invalid_header; 

proxy_cache pscms;                   #进行缓存，使用Web缓存区cache_one 

proxy_cache_valid 200 304 1h;           #对不同的HTTP状态码设置不同的缓存时间 

proxy_cache_valid 301 302 5m; 

proxy_cache_valid any 1m; 

proxy_set_header  Host $host; 

proxy_set_header  X-Real-IP  $remote_addr; 

proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr; 

proxy_set_header Accept-Encoding "";  #（或是后台服务器关闭gzip），这样这台机器才不会缓存被压缩的文件，造成乱码 

proxy_ignore_headers "Cache-Control" "Expires"; #这段配置加上后，proxy_cache就能支持后台设定的expires。 

proxy_pass http://web_server; 

expires  15m; 

} 

location / { 

proxy_set_header Host $http_host; 

proxy_redirect     off; 

proxy_pass         http://web_server; 

proxy_set_header   Host             $host; 

proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr; 

proxy_set_header   X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; 

} 

} 

} 

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