Nginx+Tomcat实现负载均衡、动静分离的原理解析

一、Nginx 负载均衡实现原理

1、Nginx 实现负载均衡是通过反向代理实现

反向代理（Reverse Proxy） 是指以 代理服务器（例：Nginx） 来接受 internet 上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器（例：Tomcat），并将从服务器上得到的结果返回给 internet 上请求连接的客户端，此时代理服务器（例：Nginx）对外就表现为一个反向代理服务器。
我们从客户端的视野来看，实际上客户端并不知道真实的服务提供者是哪台服务器，它只知道它请求了反向代理服务器。因此反向代理这种方式又对外隐藏了真实服务器的地址，从一定程度上降低了安全隐患。

2、Nginx 配置反向代理的主要参数 upstream 服务池名 {}

作用：配置后端服务器池，以提供响应数据

proxy_pass http:// 服务池名

作用：配置将访问请求转发给后端服务器池的服务器处理

二、Nginx 动静分离实现原理

1、动静分离原理

服务端接收来自客户端的请求中，既有静态资源也有动态资源，静态资源由 Nginx 提供服务，动态资源由 Nginx 转发至后端。

2、Nginx 静态处理优势

Nginx 处理静态页面的效率远高于 Tomcat 的处理能力
若 Tomcat 的请求量为1000次，则 Nginx 的请求量为6000次
Tomcat 每秒的吞吐量为0.6M，Nginx 的每秒吞吐量为3.6M
Nginx 处理静态资源的能力是 Tomcat 处理的6倍

三、Nginx + Tomcat 动静分离、负载均衡配置步骤 环境准备

1、部署 Nginx 负载均衡服务器

#!/bin/bash
#脚本说明：编译安装nginx服务
#注意：使用前请将nginx-1.12.0.tar.gz放入/opt目录下

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

#安装所需开发包和编译环境、编译器
yum -y install pcre-devel zlib-devel openssl-devel gcc gcc-c++ make

#创建程序用户，便于准确控制访问
useradd -M -s /sbin/nologin nginx

#解压安装包
cd /opt
tar zxvf nginx-1.12.0.tar.gz -C /opt/

#编译安装nginx；指定安装路径、指定用户名、组名、启用模块以支持统计状态
cd /opt/nginx-1.12.0/
./configure --prefix=/usr/local/nginx --user=nginx --group=nginx --with-http_stub_status_module --with-file-aio --with-http_gzip_static_module --with-http_flv_module --with-http_ssl_module

make && make install

#软链接便于系统识别nginx操作命令
ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/

#添加nginx系统服务
echo '[Unit]
Description=nginx
After=network.target
[Service]
Type=forking
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecrReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecrStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target' > /lib/systemd/system/nginx.service

#赋权及开启服务、开启开机自启
chmod 754 /lib/systemd/system/nginx.service
systemctl restart nginx.service
systemctl enable nginx.service

2、部署两台 Tomcat 应用服务器

#!/bin/bash
#安装Tomcat服务

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

#安装JDK
cd /opt
rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm

#设置JDK环境变量
echo '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' > /etc/profile.d/java.sh

source /etc/profile

#安装并启动Tomcat
cd /opt
tar zxvf apache-tomcat-9.0.16.tar.gz
mv apache-tomcat-9.0.16 /usr/local/tomcat
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh

3、动静分离配置

请看tomcat

1）Tomcat1 server 配置

mkdir /usr/local/tomcat/webapps/test

#配置动态页面
vim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp

<%@ 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:www.test1.com");%>
</body>
</html>

#修改配置文件
vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
<Host name="192" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
	<Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/test" path="" reloadable="true" />
</Host>

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

2）Tomcat2 server 配置

mkdir /usr/local/tomcat/webapps/test

vim /usr/local/tomcat/webapps/test/index.jsp

<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<html>
<head>
<title>JSP test2 page</title>
</head>
<body>
<% out.println("动态页面 1:www.test2.com");%>
</body>
</html>

#修改配置文件
vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
<Host name="192" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
	<Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/test" path="" reloadable="true" />
</Host>

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

3）Nginx server 配置

#准备静态页面和静态图片
echo '<html><body><h1>this is static</h1></body></html>' > /usr/local/nginx/html/index.html
mkdir /usr/local/nginx/html/long
cd /usr/local/nginx/html/long

vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
......
http {
......
#gzip on;

upstream tomcat_server {
  server 192.168.109.22:8080 weight=1;
  server 192.168.109.23:8080 weight=1;
}

server {
	listen 80;
	server_name www.long.com;

  #charset koi8-r;

	#access_log logs/host.access.log main;

    #配置Nginx处理动态页面请求，将 .jsp 文件请求转发到Tomcat 服务器处理
	location ~ .*\.jsp$ {
		proxy_pass http://tomcat_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;
	}

  #配置Nginx处理静态图片请求
	location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|css)$ {
		root /usr/local/nginx/html/img/;
		expires 10d;
	}
    location / {
      root html;
      index index.html index.htm;
    }

systemctl restart nginx.service

4、访问测试

测试静态页面效果
浏览器访问 http://192.168.109.7/
浏览器访问 http://192.168.109.7/long.jpg

测试负载均衡效果，不断刷新浏览器测试
浏览器访问 http://192.168.109.7/test/index.jsp

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