使用Nginx+Tomcat实现负载均衡的全过程

使用Nginx+Tomcat实现负载均衡的全过程主要包括以下几个步骤：

1. 安装Nginx和Tomcat
2. 首先需要在服务器上安装Nginx和Tomcat，Nginx用于反向代理以及负载均衡，Tomcat用于部署应用程序；

3. 安装Nginx和Tomcat可以参考官方文档进行操作，也可以在Ubuntu上通过apt-get命令进行安装，示例命令如下：

   shell
sudo apt-get install nginx
sudo apt-get install tomcat9

4. 配置Tomcat集群

5. 接下来需要配置Tomcat集群，以便Nginx可以将请求转发到多个Tomcat实例上；

6. 在Tomcat的conf目录下创建一个文件夹，比如叫做"cluster"，然后在该文件夹下创建一个名为"server.xml"的文件，添加以下内容：

   xml
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
<Service name="Catalina">
<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443" />
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
<Cluster className="org.apache.catalina.ha.tcp.SimpleTcpCluster">
<Manager className="org.apache.catalina.ha.session.DeltaManager" expireSessionsOnShutdown="false" />
<Channel className="org.apache.catalina.tribes.group.GroupChannel">
<Membership className="org.apache.catalina.tribes.membership.McastService" address="228.0.0.4" port="45564" frequency="500" dropTime="3000" />
<Sender className="org.apache.catalina.tribes.transport.ReplicationTransmitter">
<Transport className="org.apache.catalina.tribes.transport.nio.PooledParallelSender" />
</Sender>
<Receiver className="org.apache.catalina.tribes.transport.nio.NioReceiver" address="auto" port="4000" autoBind="100" selectorTimeout="5000" maxThreads="6" />
<Interceptor className="org.apache.catalina.tribes.group.interceptors.TcpFailureDetector" />
<Interceptor className="org.apache.catalina.tribes.group.interceptors.MessageDispatch15Interceptor" />
</Channel>
<Valve className="org.apache.catalina.ha.tcp.ReplicationValve" filter=".*\.gif|.*\.jpg|.*\.png|.*\.js|.*\.css|.*\.html|.*\.htm" />
<Valve className="org.apache.catalina.ha.session.JvmRouteBinderValve" />
<ClusterListener className="org.apache.catalina.ha.session.JvmRouteSessionIDBinderListener" />
<ClusterListener className="org.apache.catalina.ha.session.ClusterSessionListener" />
</Cluster>
</Engine>
</Service>
</Server>

7. 上述配置文件中的端口号、频率等参数可以根据实际情况自行修改，但需要保证多个Tomcat实例之间的参数一致；

8. 在Tomcat的webapps目录下新建一个示例web应用程序，比如"cluster-test"，可以通过以下命令创建：

   shell
sudo tar -zxvf cluster-test.war -C /var/lib/tomcat9/webapps

9. 配置好Tomcat集群之后，需要在每个Tomcat实例的server.xml文件中添加以下内容，以保证集群之间能够通信：

   xml
<Cluster className="org.apache.catalina.ha.tcp.SimpleTcpCluster">
<Manager className="org.apache.catalina.ha.session.DeltaManager" expireSessionsOnShutdown="false"/>
<Channel className="org.apache.catalina.tribes.group.GroupChannel">
<Membership className="org.apache.catalina.tribes.membership.McastService" address="228.0.0.4" port="45564" frequency="500" dropTime="3000"/>
<Sender className="org.apache.catalina.tribes.transport.ReplicationTransmitter">
<Transport className="org.apache.catalina.tribes.transport.nio.PooledParallelSender"/>
</Sender>
<Receiver className="org.apache.catalina.tribes.transport.nio.NioReceiver" address="auto" port="4000" autoBind="100" selectorTimeout="5000" maxThreads="6"/>
<Interceptor className="org.apache.catalina.tribes.group.interceptors.TcpFailureDetector"/>
<Interceptor className="org.apache.catalina.tribes.group.interceptors.MessageDispatch15Interceptor"/>
</Channel>
<Valve className="org.apache.catalina.ha.tcp.ReplicationValve" filter=""/>
<Valve className="org.apache.catalina.ha.session.JvmRouteBinderValve"/>
<ClusterListener className="org.apache.catalina.ha.session.JvmRouteSessionIDBinderListener"/>
<ClusterListener className="org.apache.catalina.ha.session.ClusterSessionListener"/>
</Cluster>

10. 配置Nginx

11. 配置Nginx的过程需要在Nginx的配置文件中添加负载均衡的规则；

12. 在Ubuntu系统上，Nginx的配置文件位于/etc/nginx/nginx.conf，首先备份该文件，然后新建一个配置文件，比如说cluster.conf，示例命令如下：

    shell
sudo mv /etc/nginx/nginx.conf /etc/nginx/nginx.conf.bak
sudo touch /etc/nginx/conf.d/cluster.conf

13. 将以下内容添加到cluster.conf文件中，示例代码如下：

    ```conf
    upstream cluster_backend {
    server localhost:8080 weight=50 max_fails=5 fail_timeout=30s;
    server 192.168.1.100:8080 weight=30 max_fails=5 fail_timeout=30s;
    server 192.168.1.101:8080 weight=20 max_fails=5 fail_timeout=30s;
    }

    server {
    listen 80;
    server_name localhost;

    location / {
    proxy_pass http://cluster_backend;
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    proxy_set_header Host $http_host;
    proxy_set_header X-Nginx-Proxy true;
    proxy_set_header Connection "";
    proxy_http_version 1.1;
    proxy_redirect off;

     proxy_connect_timeout 600;
     proxy_send_timeout 600;
     proxy_read_timeout 600;
    
     proxy_buffers 16 64k;
     proxy_buffer_size 64k;
     proxy_busy_buffers_size 128k;
     proxy_temp_file_write_size 128k;
    

    }
    }
    ```

14. 上述代码中，我们使用了upstream指令来定义了一个叫做“cluster_backend”的upstream服务器集群，其中包含了三个Tomcat实例，并分别为它们分配权重。我们还在location指令中设置了一些代理参数，比如超时时间、缓存等。需要注意的是，负载均衡的算法可以通过使用Nginx提供的其它均衡算法来替换。

15. 重启服务

16. 配置Nginx之后，需要重启服务以让配置生效；

17. 执行以下命令以重启Nginx和Tomcat：

    shell
sudo systemctl restart nginx
sudo systemctl restart tomcat9

18. 测试

19. 部署示例web应用程序，并测试负载均衡功能，例如在浏览器中输入 http://localhost/cluster-test 。如果两个Tomcat实例的日志中都输出了请求信息，那么说明负载均衡已经成功实现。

至此，使用Nginx+Tomcat实现负载均衡的全过程就已经讲解完毕。另外，下面给出两个示例代码，第一个代码是使用ansible自动化工具安装Nginx和Tomcat的示例：

# 安装Nginx和Tomcat
- name: install Nginx
  apt: name=nginx state=present
- name: install Tomcat
  apt: name=tomcat8 state=present

第二个示例代码是在Nginx中使用ip_hash负载均衡算法的示例：

upstream cluster_backend {
    ip_hash;
    server localhost:8080;
    server 192.168.1.100:8080;
    server 192.168.1.101:8080;
}

server {
  listen 80;
  server_name localhost;

  location / {
    ...
  }
}

其中，upstream指令中添加了ip_hash。这样，Nginx会按照客户端的IP地址对请求进行负载均衡，每个IP地址的请求都会被分配到相同的后端服务器，可以避免Session丢失和后台数据一致性的问题。