Nginx/Httpd負載均衡tomcat配置

1874發表於2020-07-20
Nginxhttpd負載Tomcat

　　在前一篇部落格中我們聊了下用Nginx和httpd對後端tomcat服務做反代相關配置，回顧請參考https://www.cnblogs.com/qiuhom-1874/p/13334180.html；今天我們來聊一聊用Nginx和httpd對tomcat叢集做負載均衡的配置以及需要注意的點；在前邊的演示和配置都是以單臺tomcat來配置使用；但是在生產中單臺tomcat實在支撐不了大規模的訪問，這個時候我們就需要考慮把多臺tomcat做成叢集對外提供服務；多臺tomcat做成叢集對外提供服務就必然要有一個排程器來對客戶端的請求做排程，常用的排程器有nginx httpd haproxy lvs等等；用這些排程器來對tomcat做負載均衡的配置和對其他web伺服器做負載均衡的配置沒有本質的不同；我們都可以把tomcat當作web伺服器來配置就好；

　　1、環境準備

　　執行docker 啟動兩個tomcat容器當作後端tomcat server 並且把兩臺tomcat容器的網頁目錄分別用儲存卷的方式對映到/tomcat/doc/tomcat1和tomcat1目錄

　　提示：以上就執行了兩個tomcat容器，分別是tct1和tc2，並且我們把/usr/local/tomcat/webapps/myapp對映到宿主機的/tomcat/doc/tomcat1和tomcat2，這樣做我們就可以直接把網頁尾本放到宿主機上的這個目錄從而實現把網頁部署到tomcat的預設虛擬主機上；

　　編輯兩個容器的主頁檔案內容

　　提示：以上分別給tomcat1和tomcat2提供了一個測試主頁；

　　現在分別放tomcat1和tomcat2看看對應主頁是否能夠訪問到

　　提示：可以看到tomcat1和tomcat2都能夠訪問到，到此後端tomcat的環境就準備好了；接下來我們來配置nginx來對他們做負載均衡；

　　2、配置nginx對tomcat做負載均衡

　　提示：以上配置就是把兩臺tomcat容器歸併為tcsevs組，然後反代/的訪問到這個組上即可。這樣配置預設是輪詢的；

　　驗證：訪問宿主機上的80埠看看是否分別能夠訪問到後端兩臺tomcat容器提供的主頁？

　　檢查nginx配置檔案語法格式並啟動nginx

　　訪問宿主機的80埠，看看是否能夠訪問到後端tomcat提供的頁面？

　　提示：可以看到訪問宿主機的80埠是能夠正常訪問到後端tomcat伺服器上的，並且也看出了預設輪詢排程的效果；但是這裡存在一個問題，同一使用者訪問宿主機的80埠，給我們響應的結果session id都不同，這意味著nginx並沒有追蹤到使用者的狀態資訊，原因是因為http請求本來就是無狀態的，為了讓服務記錄使用者的狀態資訊，在nginx上我們可以基於源ip做排程，什麼意思呢，就是同一源ip地址，nginx都把該請求排程到同一臺後端server上，使得同一使用者訪問的狀態資訊始終排程到同一後端server上；

　　nginx基於源ip做會話保持

　　提示：ip_hash和hash $remote_addr都表示對源ip進行雜湊計算，然後把取得到結果和總權重做模運算，結果落到那個節點，就排程到那個節點；什麼意思呢，如上所示，後端server有兩個，且權重都為1，那麼他們的權重和就是2，ip_hash和hash $remote_addr就是把客戶端的ip地址的前三段進行hash計算，然後把得到的值再和權重和做取模運算，很顯然取模後端結果要麼是0要麼是1，如果取模後的結果是1，那麼nginx基於它內部的對應關係，把該請求就排程到tomcatB或者tomcatA；

　　測試：重啟niginx ，訪問宿主機的80埠看看是否都把請求排程到同一後端server上？

　　提示：可以看到現在訪問宿主機的80埠就沒有在輪詢了，而是始終排程到tomcatA這臺server上進行響應；但是我們訪問127.0.0.1的80埠它又排程到tomcatB上去了，這是因為nginx的排程演算法中hash $remote_addr 和ip_hash是把IP地址的前24位做hash，所以如果你的IP前三段相同時，nginx它會認為是和nginxserver是同一區域網，所以它會把請求排程到同一區域網之前來請求過的後端server上進行響應；當然除了我們可以對源地址做hash，我們也可以對其他首部做hash計算，原理都是類似的，都是把對應首部的值做hash計算，然後同權重和做取模運算；然後根據nginx內部的對應關係，把取模後端結果相同的請求排程到同一後端server，就是基於這樣的原理，把客戶端和後端server繫結到一起實現了會話繫結；

　　httpd對tomcat做負載均衡

　　httpd做負載均衡器，需要確認httpd是否開啟了proxy_http_module、proxy_module  、proxy_balancer_module如果需要用到ajp還需要確定proxy_ajp_module模組是否啟用，以及排程演算法的三個模組 lbmethod_bybusyness_module 、lbmethod_byrequests_module、lbmethod_bytraffic_module；以上模組對於排程演算法來說用到那個啟用那個也行，對於http或者ajp也是一樣的；用得到就啟用，用不上不啟用也沒關係；

　　提示：可以看到我們需要用的模組都是啟用了的；

　　配置httpd對後端tomcat 做負載均衡

　　提示：從上面的配置，其實感覺和nginx的配置邏輯很相似，首先把後端server歸併成一個組，然後反代時把請求代理到定義的組上即可；這裡說一下排程演算法吧，proxyset lbmethod 用來指定排程演算法的，預設不寫是使用byrequests，這個演算法就是httpd裡的輪詢排程演算法，當然在每個balancermember 後面加上權重，就成了加權輪詢了；除此排程演算法，我們還可以使用bytraffic，這個排程演算法是根據和後端server的傳輸流量來排程，如果某個伺服器傳輸流量很大，那麼他會把請求往傳輸流量相對小的伺服器上排程；bybusyness這個排程演算法是根據後端server的繁忙程度來排程；類似nginx裡的least_conn最少連線演算法；對balancermember 我們也可以向nginx 那樣設定單獨屬性，只需要在後面寫上對應的屬性即可；常用的屬性有status 這個屬性表示表示對應balancermember是處於什麼狀態，其中對status有6種取值；D表示禁用對應server，不提供任何請求；S表示人工手動標識為不可用；I表示強制上線模式（強制忽略錯誤模式）；H表示熱備模式（相當於nginx裡的backup，只有組裡的其他server都不可用時，它才會被啟用，用於say sorry）;E表示強制處於錯誤模式（即便沒有錯誤也要讓他處於有錯誤）；N表示排幹模式；除了status來指定balancermember的狀態，還可以使用loadfactor來指定權重，類似於nginx裡的weight；

　　停掉nginx，檢查httpd 的配置檔案語法，如果沒有問題就啟動httpd

　　訪問httpd提供的服務，看看是否訪問到後端tomcat的頁面

　　提示：可以看到和nginx的訪問一樣，都可以實現輪詢；

　　httpd基於cookie對後端tomcat做會話粘性

　　提示：以上配置表示給客戶端請求cookie首部新增一個標識，ROUTEID=%{BALANCER_WORKER_ROUTE}e表示，我們指定的ROUTEID標識的值為balancermember 後面的route屬性指定的值；env=BALANCER_ROUTE_CHANGED表示，如果我們指定的route的值發生變化時，它需要重新排程；簡單講就是給cookie資訊打標籤；proxyset stickysession=ROUTEID 表示給該組所有成員設定會話粘性KEY的名稱為ROUTEID，這個值通常要和上面的set-cookie後面的KEY對應；如果把它寫到每個balancermember後面表示單獨給某個server設定會話粘性KEY的名稱；如果寫在proxy配置段裡需要用proxyset指令來設定，表示給該組的所有member設定 stickysession；簡單講就是宣告以那個key來當做會話粘性的基準來做排程；這個邏輯和haproxy裡面的會話保持設定類似；有關haproxy配置會話保持可以參考https://www.cnblogs.com/qiuhom-1874/p/12776261.html；

　　測試：檢查httpd的配置檔案語法，如果沒有問題就重啟httpd，然後訪問httpd看看會有什麼變化

　　用curl 來模擬第一次訪問httpd伺服器，看看響應首部有什麼變化？

　　提示：可以看到訪問httpd伺服器，在響應首部會多一個set-cookie首部，並且該首部的的值就是我們之前在配置檔案中配置的KEY和value；set-cookie首部主要是在瀏覽器下次請求時，它會把set-cookie首部的值用cookie首部攜帶去訪問伺服器，這樣一來，伺服器就可根據客戶端請求報文的cookie的值，來分析本次請求是那個客戶端傳送過來，後續服務端該怎麼排程；

　　用瀏覽器訪問，看看客戶端後續的請求，是不是把第一次訪問中的set-cookie的值拿上去請求服務端？

 

 　　提示：可以看到瀏覽器第一次訪問，伺服器會在響應首部中新增一個set-cookie的首部；這個首部的值就是ROUTEID是目前響應我們的後端server上的route的值；

　　提示：可以看到客戶端在請求首部cookie中，把之前set-cookie中的值都攜帶過去了；此時httpd收到客戶端請求就可以根據設定的stickysession 指定的KEY來判斷該把對應請求傳送到那個後端server上進行響應了；這樣一來，只要客戶端的cookie不變，那麼它每次訪問服務端都會以cookie首部的值去告訴服務端該排程到那臺後端server上；

　　用curl模仿客戶端請求攜帶cookie訪問服務端

[root@docker_node01 ~]# curl -I --cookie "ROUTEID=.TOMCAT1" http://192.168.0.22/myapp/ 
HTTP/1.1 200 
Date: Mon, 20 Jul 2020 14:26:02 GMT
Server: Apache/2.4.6 (CentOS)
Content-Type: text/html;charset=ISO-8859-1
Transfer-Encoding: chunked
Set-Cookie: JSESSIONID=F03BABD6CC4905066B3BF78947D024CC; Path=/myapp; HttpOnly
Via: 1.1 www.test1.com

[root@docker_node01 ~]# curl --cookie "ROUTEID=.TOMCAT1" http://192.168.0.22/myapp/     

<html>
    <head><title>TomcatA</title></head>
    <body>
        <h1><font color="blue">TomcatA</font></h1>
        <table align="centre" border="1">
            <tr>
            <td>Session ID</td>

            <td>FDD5095817FBEE6B58054666B64E46C2</td>
            </tr>
            <tr>
            <td>Created on</td>
            <td>1595255172651</td>
            </tr>
        </table>
    </body>
</html>
[root@docker_node01 ~]# curl --cookie "ROUTEID=.TOMCAT2" http://192.168.0.22/myapp/ 

<html>
    <head><title>TomcatB</title></head>
    <body>
        <h1><font color="green">TomcatB</font></h1>
        <table align="centre" border="1">
            <tr>
            <td>Session ID</td>

            <td>BC5EAC6B1B75E54F4C92CCB0B5018808</td>
            </tr>
            <tr>
            <td>Created on</td>
            <td>1595255213765</td>
            </tr>
        </table>
    </body>
</html>
[root@docker_node01 ~]#

　　提示：可以看到當我們使用curl模仿客戶端訪問攜帶cookie時，在響應首部就不會在給我們發set-cookie首部（這裡的set-cookie是指和我們在伺服器設定相關的首部），並且我們攜帶不同ROUTEID的cookie，它會根據我們攜帶的ROUTEID的值把我們排程到不同的後端server上進行響應；對於httpd負載均衡代理後端tomcat用ajp的配置方式和http的配置方式一樣的，不同的只是把後端server的http協議修改成ajp，後端tomcat的埠修改成ajp協議監聽的埠即可，預設tomcatajp協議監聽在8009埠；

　　配置httpd後端管理介面頁

　　提示：以上配置表示啟動httpd管理頁面，並繫結到/manager-page這個uri上，對於/manager-page這個uri不做任何代理，並且該rui只能允許ip地址為192.168.0.232的主機訪問，其他主機都沒有許可權，包括伺服器本身；

　　驗證：用非192.168.0.232的主機訪問192.168.0.22/manager-page看看是否能夠訪問到？

[root@docker_node01 ~]# ip a l ens33
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:22:36:7f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.0.22/24 brd 192.168.0.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe22:367f/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
[root@docker_node01 ~]# httpd -t
Syntax OK
[root@docker_node01 ~]# systemctl restart httpd
[root@docker_node01 ~]# curl http://192.168.0.22/manager-page  
<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//IETF//DTD HTML 2.0//EN">
<html><head>
<title>403 Forbidden</title>
</head><body>
<h1>Forbidden</h1>
<p>You don't have permission to access /manager-page
on this server.</p>
</body></html>
[root@docker_node01 ~]#

　　提示：可以看到用192.168.0.22去訪問，提示403沒有許可權；

　　用192.168.0.232去訪問，看看是否能夠訪問到管理頁面?

　　提示：用192.168.0.232上的瀏覽器上可以正常訪問到httpd的管理頁面的；

　　動態修改tomcat1的權重

　　提示：正因為這個頁面可以動態的更改後端伺服器的屬性，所以通常需要做訪問限制；

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