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Tomcat部署及优化

目录

一、Tomcat概述

1、Tomcat定义

2、Tomcat 的核心组件

3、Tomcat 功能组件结构

4、Tomcat Container 结构分析

二、Tomcat 请求处理过程

1、接收请求

2、解析并传递请求

3、容器链处理请求

4、执行业务逻辑

5、返回响应

三、Tomcat安装部署

​1、关闭防火墙和临时防护

2、安装 JDK

3、配置 JDK 环境变量

4、编写和运行 Java 程序示例

5、安装和启动 Tomcat

6、配置 Tomcat 为系统服务

7、优化 Tomcat 启动速度

8、Tomcat 主要目录说明

四、Tomcat 虚拟主机配置

1、创建项目目录和文件

2、修改 Tomcat 主配置文件 server.xml

3、启动 Tomcat 服务

4、客户端浏览器访问验证

五、Tomcat 优化

1、Tomcat 配置文件参数优化

2、配置文件

六、Tomcat 多实例部署

1、安装 JDK

2、安装 Tomcat

3、配置 Tomcat 环境变量

4、修改 Tomcat 实例配置文件

5、修改启动和关闭脚本

6、启动 Tomcat 实例

七、JVM 扩展优化

1、JVM Server 工作模式

2、初始 Heap 大小和最大 Heap 大小

3、新生代内存设置

4、永久代内存设置

5、禁用显式垃圾回收

一、Tomcat概述

1、Tomcat定义

Tomcat 是由 Apache 软件基金会的 Jakarta 项目开发的一款开源的、免费的 Web 应用服务器，主要用于运行 Java Servlet 和 JSP（Java Server Pages）应用。

Tomcat 作为一个轻量级的应用服务器，广泛应用于中小型系统，尤其是在并发访问量不大的场合。尽管 Tomcat 能处理 HTML 页面，但其处理静态 HTML 的能力不及专门的 Web 服务器如 Apache 或 Nginx，因此 Tomcat 通常在后端作为 Servlet 和 JSP 容器运行。

2、Tomcat 的核心组件

Web 容器：

  • 负责完成 Web 服务器的功能，主要用于管理和处理 HTTP(S) 请求。Web 容器封装了一组可以通过 HTTP(S) 协议访问的文件，包括静态页面和动态内容。它的作用类似于 Nginx 和 Apache，但更侧重于处理 Java Web 应用的环境。
  • Web 容器允许集中化管理这些 Web 资源，并处理动态页面（如 JSP）。

Servlet 容器：

  • Catalina 是 Tomcat 的核心 Servlet 容器，用于处理和管理 Servlet 代码。Servlet 是运行在服务器端的小型 Java 程序，能够动态生成 Web 页面。
  • Servlet 容器负责加载、初始化、执行 Servlet，并处理 Servlet 和客户端之间的通信。

JSP 容器：

  • JSP 容器用于将 JSP 页面翻译成 Servlet 代码。JSP 是一种用于开发动态 Web 内容的技术，允许嵌入 Java 代码到 HTML 页面中。
  • JSP 页面被翻译成 Servlet 后，Servlet 容器会执行这些 Servlet，生成最终的动态内容并返回给客户端。

3、Tomcat 功能组件结构

Tomcat 作为一款轻量级的 Java Web 应用服务器，其核心功能组件包括 Connector（连接器）和 Container（容器）。这两个组件相辅相成，共同构成了 Tomcat 的基本 Web 服务 Service。每个 Tomcat 服务器可以管理多个 Service，各 Service 之间相互独立。

  • Connector：Tomcat 的 Connector 是连接外界和服务器的桥梁，负责监听端口接收客户端请求，并将请求转发给内部的 Container 进行处理，最终将处理结果返回给客户端。

  • Container：Container 是 Tomcat 的核心处理单元，负责执行业务逻辑。它通过多个层次的子容器管理和调用 Servlet，以解析并处理来自 Connector 的请求。

  • Service：Service 是 Tomcat 提供的完整 Web 服务，集成了 Connector 和 Container。每个 Tomcat 实例可以管理多个 Service，各自独立地处理和响应不同的客户端请求。

4、Tomcat Container 结构分析

在 Tomcat 的架构中，每个 Service 都包含一个核心容器——Container。Container 内部由四个子容器组成，分别是 Engine、Host、Context 和 Wrapper，它们彼此之间形成了层级结构。

  • Engine（引擎）：引擎是 Container 的顶层子容器，用于管理多个虚拟主机。每个 Service 只能包含一个 Engine，负责在其下管理所有的虚拟主机（Host）。

  • Host（虚拟主机/站点）：Host 代表一个虚拟主机或站点，通过配置 Host，可以在同一台物理服务器上运行多个站点。每个 Host 容器可以管理多个 Web 应用（Context）。

  • Context（Web 应用）：Context 代表一个具体的 Web 应用程序。它是 Host 下的子容器，负责管理和组织该 Web 应用中的所有 Servlet 和资源。

  • Wrapper（封装器）：Wrapper 是 Container 中的最底层子容器，负责封装单个 Servlet。每个 Wrapper 仅封装一个 Servlet，管理其生命周期，包括实例的创建、执行以及销毁。

Engine、Host、Context 和 Wrapper，这四个容器之间属于父子关系。

容器 由一个引擎可以管理多个虚拟主机。每个虚拟主机可以管理多个 Web 应用。每个 Web 应用会有多个 Servlet 封装器。


二、Tomcat 请求处理过程

1、接收请求

当用户在浏览器中输入一个网址并发出请求时，该请求被发送到服务器的 8080 端口。这个端口通常是 Tomcat 服务器的默认端口，负责处理 HTTP 请求。

在该端口上，Tomcat 的 Connector 组件一直在监听请求。Connector 作为 Tomcat 的“门卫”，负责接收所有进入服务器的网络请求。

2、解析并传递请求

Connector 捕获到请求后，会首先解析 HTTP 请求信息，如请求的 URL、请求方法（GET、POST 等）以及请求头信息等。

解析完成后，Connector 将该请求对象（Request）交给它所在的 Service 组件的核心处理单元——Engine 容器（Container）。此时，Connector 会等待 Engine 处理请求并返回响应。

3、容器链处理请求

Engine 是 Tomcat 的最高级别容器，它负责管理下级的 Host 容器，并根据请求的域名选择合适的 Host 容器进行进一步处理。

Host 代表一个虚拟主机或站点，负责管理多个 Context 容器（即具体的 Web 应用）。根据请求的路径，Host 容器会选择对应的 Context 进行处理。

Context 是 Web 应用的容器，它管理和组织该应用中的所有 Servlet 和资源。根据请求的路径和映射规则，Context 会选择合适的 Wrapper 容器。

Wrapper 是最底层的容器，每个 Wrapper 封装一个具体的 Servlet 实例。最终，Wrapper 将请求传递给对应的 Servlet，在其中执行与该请求相关的业务逻辑，如数据处理、数据库操作等。

4、执行业务逻辑

在 Servlet 中，程序会根据请求的具体内容（如请求参数）执行相应的业务逻辑。这可能包括查询数据库、处理表单数据、调用其他服务等操作。

处理完成后，Servlet 会生成一个响应对象（Response），其中包含将要返回给客户端的数据，如生成的 HTML 页面、JSON 数据等。

5、返回响应

生成响应后，Servlet 会将该响应对象交回给 Wrapper 容器。

响应对象会沿着请求路径的逆向，逐层返回：从 Wrapper 返回到 Context，再从 Context 返回到 Host，最后回到 Engine。

Engine 容器最终将响应对象传递给 Connector，完成业务处理。

Connector 收到响应对象后，会将其转换成标准的 HTTP 响应格式，通过网络将响应数据返回给发出请求的客户端（用户浏览器）。

三、Tomcat安装部署

  • tomcat官网网站下载：https://tomcat.apache.org/download-90.cgi
  • JDK官方下载：https://www.oracle.com/java/technologies/downloads/#java22
  • 在部署 Tomcat 之前必须安装好 jdk，因为 jdk 是 Tomcat 运行的必要环境。


1、关闭防火墙和临时防护

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

2、安装 JDK

cd /opt
rpm -qpl jdk-8u201-linux-x64.rpm
rpm -ivh jdk-8u201-linux-x64.rpm
java -version

3、配置 JDK 环境变量

编辑 /etc/profile.d/java.sh 文件

vim /etc/profile.d/java.sh

添加以下内容：

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

使环境变量生效：

source /etc/profile.d/java.sh
java -version

4、编写和运行 Java 程序示例

编写 Hello.java

[root@localhost opt]# vim Hello.java

public class Hello {
  public static void main(String[] args){
    System.out.println("Hello world!");
  }
}

编译和运行 Java 程序

javac Hello.java
java Hello

5、安装和启动 Tomcat

解压 Tomcat 并移动到 /usr/local

cd /opt
tar zxvf apache-tomcat-9.0.16.tar.gz
mv apache-tomcat-9.0.16 /usr/local/tomcat

启动 Tomcat

  • 后台启动
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
  • 前台启动
/usr/local/tomcat/bin/catalina.sh run

检查 Tomcat 是否在运行

netstat -natp | grep 8080

访问 Tomcat 默认主页： 浏览器访问：http://172.16.88.11:8080

6、配置 Tomcat 为系统服务

创建 Tomcat 用户

useradd -s /sbin/nologin tomcat

修改 Tomcat 目录权限

chown tomcat:tomcat /usr/local/tomcat -R

创建 Tomcat 服务文件

cat > /usr/lib/systemd/system/tomcat.service <<EOF
[Unit]
Description=Tomcat
After=syslog.target network.target

[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
ExecStop=/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
RestartSec=3
PrivateTmp=true
User=tomcat
Group=tomcat

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

重新加载系统服务并启动 Tomcat

systemctl daemon-reload
systemctl start tomcat

检查 Tomcat 服务是否启动

ss -ntap | grep 8080

7、优化 Tomcat 启动速度

在第一次启动 Tomcat 时，可能会发现启动速度很慢，默认情况下可能需要几十秒。可以通过修改 JDK 的配置文件来加快启动速度。

修改 java.security 文件

vim /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64/jre/lib/security/java.security

在文件中找到第 117 行，将 securerandom.source 的值修改为

securerandom.source=file:/dev/urandom

解释：

  • /dev/urandom 是 /dev/random 的非阻塞版本。/dev/random 依赖系统中断，因此在系统中断不足时会阻塞，导致进程等待。而 /dev/urandom 不依赖系统中断，不会阻塞进程，但随机性较低。如果应用对安全性要求较高，应使用 /dev/random。

重启 Tomcat

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

8、Tomcat 主要目录说明

ll /usr/local/tomcat/

/bin：存放启动和关闭 Tomcat 的脚本文件，常用文件包括：

  • catalina.sh
  • startup.sh
  • shutdown.sh

/conf：存放 Tomcat 服务器的各种配置文件，常用文件包括：

  • server.xml：Tomcat 的主配置文件，包含 Service、Connector、Engine、Realm、Valve、Hosts 组件的相关配置信息。
  • context.xml：所有 host 的默认配置信息。
  • tomcat-users.xml：存放 Realm 认证所用的角色、用户和密码信息。Tomcat 自带的 manager 会用到此文件，添加/删除用户和指定角色可通过编辑此文件实现。
  • web.xml：遵循 Servlet 规范标准的配置文件，用于配置 servlet，并为所有的 Web 应用程序提供包括 MIME 映射等默认配置信息。

  • /lib：存放 Tomcat 运行所需的库文件的 JAR 包，一般不作改动。连接第三方服务（如 Redis）时，需添加对应的 JAR 包。

  • /logs：存放 Tomcat 执行时的日志文件。

  • /temp：存放 Tomcat 运行时产生的临时文件。

  • /webapps：存放 Tomcat 默认的 Web 应用部署目录。

  • /work：存放 Tomcat 的工作目录，主要存放 JSP 编译后生成的 class 文件。清除 Tomcat 缓存时会使用到此目录。

  • /src：存放 Tomcat 的源代码。

  • /doc：存放 Tomcat 文档。

四、Tomcat 虚拟主机配置

当需要在同一台服务器上运行多个 Tomcat 项目时，可以使用 Tomcat 的虚拟主机功能来管理多个域名访问不同的项目内容。

1、创建项目目录和文件

mkdir /usr/local/tomcat/webapps/kgc 
mkdir /usr/local/tomcat/webapps/benet

echo "This is kgc page!" > /usr/local/tomcat/webapps/kgc/index.jsp
echo "This is benet page!" > /usr/local/tomcat/webapps/benet/index.jsp

2、修改 Tomcat 主配置文件 server.xml

编辑 server.xml 文件

vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml

在文件中的 <Engine> 标签内的适当位置（通常是第 165 行前）插入以下配置

<Host name="www.kgc.com" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
  <Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/kgc" path="" reloadable="true" />
</Host>

<Host name="www.benet.com" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
  <Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/benet" path="" reloadable="true" />
</Host>

解释配置参数：

  • appBase：Tomcat 应用程序工作目录，用于存放 web 应用程序的目录。相对路径为 webapps，绝对路径为 /usr/local/tomcat/webapps。
  • unpackWARs：是否在启动时对 WAR 格式的归档文件进行展开。默认为 true。
  • autoDeploy：是否在 Tomcat 运行时自动部署 appBase 目录中的应用程序。默认为 true。
  • xmlValidation：是否验证 XML 文件的有效性。默认为 false。
  • xmlNamespaceAware：是否启用 XML 命名空间。与 xmlValidation 一起设置为 true 时，对 web.xml 文件进行有效性检验。
  • docBase：Web 应用程序的存放位置，可以使用绝对路径或相对于 appBase 的路径。
  • path：相对于 Web 服务器根路径的 URI。如果为空（""），则表示 Web 应用的根路径 /。
  • reloadable：是否允许重新加载此 Context 相关的 Web 应用程序的类。默认为 false。

3、启动 Tomcat 服务

/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh     //关闭 Tomcat
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh      //启动 Tomcat

4、客户端浏览器访问验证

更新 /etc/hosts 文件

echo "192.168.10.23 www.kgc.com www.benet.com" >> /etc/hosts

在浏览器中访问以下地址：

五、Tomcat 优化

为了提高 Tomcat 在生产环境中的性能和稳定性，需要对其进行详细的优化。这些优化通常包括操作系统（内核参数）优化、Tomcat 配置文件参数优化以及 Java 虚拟机（JVM）调优。

1、Tomcat 配置文件参数优化

在 Tomcat 的 server.xml 配置文件中，可以调整以下参数来优化 Tomcat 的性能

  • redirectPort：当连接器接收到 HTTPS 请求时，将请求重定向到此端口。

  • maxThreads：指定 Tomcat 可创建的最大线程数，即支持的最大并发连接数。默认值是 200。增加此值可以提高并发处理能力，但也会增加内存消耗。

  • minSpareThreads：Tomcat 启动时的最小空闲线程数。即使没有请求也会启动这些线程。默认值是 10。适当增加可以减少请求到达时的线程创建延迟。

  • maxSpareThreads：最大备用线程数，超过此值的线程会被关闭。默认值是 -1（无限制）。通常不需要修改。

  • URIEncoding：指定 Tomcat 的 URL 编码格式。通常设置为 UTF-8。

  • connectionTimeout：网络连接超时的时间（单位：毫秒）。设置为 0 表示永不超时。通常设置为 20000 毫秒（20 秒）。

  • enableLookups：是否进行反向 DNS 查找以获取主机名。设置为 false 可以提高处理性能，避免 DNS 查找延迟。

  • disableUploadTimeout：是否对上传使用超时机制。应设置为 true 以避免上传过程中的超时问题。

  • connectionUploadTimeout：上传超时时间，应与 disableUploadTimeout 配合使用。

  • acceptCount：当所有处理请求的线程都在使用时，允许排队等待处理的最大请求数。默认值是 100。适当增加可以避免请求被拒绝（如 502 错误）。

  • compression：是否对响应数据进行 GZIP 压缩。设置为 on 可以减少页面大小，节省带宽。

  • compressionMinSize：响应报文的最小大小，只有当响应报文大于此值时才进行压缩。默认值是 2048 字节（2 KB）。

  • compressableMimeType：指定需要压缩的 MIME 类型，如 text/html,text/xml,text/javascript,text/css,text/plain,image/gif,image/jpg,image/png。

  • noCompressionUserAgents：指定不启用压缩的用户代理（浏览器），如 gozilla, traviata。

2、配置文件

编辑 server.xml 文件，调整配置如下

vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml

在 <Connector> 标签中添加或修改以下配置

<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
           connectionTimeout="20000"
           redirectPort="8443"
           minSpareThreads="50"
           enableLookups="false"
           disableUploadTimeout="true"
           acceptCount="300"
           maxThreads="500"
           URIEncoding="UTF-8"
           compression="on"
           compressionMinSize="2048"
           compressableMimeType="text/html,text/xml,text/javascript,text/css,text/plain,image/gif,image/jpeg,image/png"/>

六、Tomcat 多实例部署

1、安装 JDK

确保已经安装好 JDK，并配置好环境变量。

2、安装 Tomcat

cd /opt
tar zxvf apache-tomcat-9.0.16.tar.gz
mkdir /usr/local/tomcat
mv apache-tomcat-9.0.16 /usr/local/tomcat/tomcat1
cp -a /usr/local/tomcat/tomcat1 /usr/local/tomcat/tomcat2

3、配置 Tomcat 环境变量

创建环境变量配置文件

vim /etc/profile.d/tomcat.sh

# Tomcat 1
export CATALINA_HOME1=/usr/local/tomcat/tomcat1
export CATALINA_BASE1=/usr/local/tomcat/tomcat1
export TOMCAT_HOME1=/usr/local/tomcat/tomcat1

# Tomcat 2
export CATALINA_HOME2=/usr/local/tomcat/tomcat2
export CATALINA_BASE2=/usr/local/tomcat/tomcat2
export TOMCAT_HOME2=/usr/local/tomcat/tomcat2

使环境变量生效

source /etc/profile.d/tomcat.sh

4、修改 Tomcat 实例配置文件

Tomcat 1 配置文件（默认端口不需修改）

Tomcat 2 配置文件：

修改 server.xml 文件中的端口设置

vim /usr/local/tomcat/tomcat2/conf/server.xml

将以下端口号修改为不同于 Tomcat 1 的端口

<Server port="8006" shutdown="SHUTDOWN"> <!-- 修改 Server port -->
    <!-- 其他配置 -->
</Server>

<Connector port="8081" protocol="HTTP/1.1" 
           connectionTimeout="20000" 
           redirectPort="8443" /> <!-- 修改 HTTP 连接器端口 -->

<Connector port="8010" protocol="AJP/1.3" 
           redirectPort="8443" /> <!-- 修改 AJP 连接器端口 -->

5、修改启动和关闭脚本

Tomcat 1 启动和关闭脚本

编辑 startup.sh 和 shutdown.sh 文件，设置环境变量

vim /usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh

export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE1
export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME1
export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME1

编辑 shutdown.sh 文件

vim /usr/local/tomcat/tomcat1/bin/shutdown.sh

export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE1
export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME1
export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME1

Tomcat 2 启动和关闭脚本

编辑 startup.sh 和 shutdown.sh 文件，设置环境变量

vim /usr/local/tomcat/tomcat2/bin/startup.sh

export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE2
export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME2
export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME2

编辑 shutdown.sh 文件

vim /usr/local/tomcat/tomcat2/bin/shutdown.sh

export CATALINA_BASE=$CATALINA_BASE2
export CATALINA_HOME=$CATALINA_HOME2
export TOMCAT_HOME=$TOMCAT_HOME2

6、启动 Tomcat 实例

启动各 Tomcat 实例

/usr/local/tomcat/tomcat1/bin/startup.sh
/usr/local/tomcat/tomcat2/bin/startup.sh

使用 netstat 命令检查端口是否正确

netstat -natp | grep java

浏览器访问测试

通过浏览器访问以下 URL 进行测试：

七、JVM 扩展优化

1、JVM Server 工作模式

-server

启动 JVM 的 server 工作模式，适用于长期运行的服务器应用程序。另一个模式是 client 工作模式，主要用于桌面应用程序。使用 java -version 命令可以查看当前工作模式。

2、初始 Heap 大小和最大 Heap 大小

-Xms1024m
-Xmx1024m
  • -Xms1024m：设置 JVM 启动时分配的初始内存大小（Heap）。设置为 1024 MB。
  • -Xmx1024m：设置 JVM 最大可以使用的内存大小（Heap）。设置为 1024 MB。经验法则是将 -Xms 和 -Xmx 设置为相同的值，以避免内存调整的开销。

3、新生代内存设置

-XX:NewSize=512m
-XX:MaxNewSize=1024m
  • -XX:NewSize=512m：设置新生代（Young Generation）初始内存大小。应该小于 -Xms 的值。
  • -XX:MaxNewSize=1024m：设置新生代最大内存上限。应该小于 -Xmx 的值。

4、永久代内存设置

-XX:PermSize=1024m
-XX:MaxPermSize=1024m
  • -XX:PermSize=1024m：设置永久代（Permanent Generation）内存的初始大小。永久代用于存放 Class 和 Meta 信息，该区域在 JVM 运行期间不会被清除。
  • -XX:MaxPermSize=1024m：设置永久代内存的最大大小。经验法则是将 -XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 设置为相同的值。

5、禁用显式垃圾回收

-XX:+DisableExplicitGC

该选项自动将 System.gc() 调用转换为空操作。即使应用程序中调用了 System.gc()，也不会触发垃圾回收。这可以防止应用程序在不必要的情况下触发垃圾回收，通常建议将垃圾回收的控制交给 JVM。

悦读

道可道，非常道；名可名，非常名。 无名，天地之始，有名，万物之母。 故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。 此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。

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