利用nginx+tomcat+memcached組建web伺服器負載平衡

1 起因

    最近對新開發的web系統進行了壓力測試，發現tomcat預設配置下壓到600人的並發登入首頁響應速度就有比較嚴重的影響，一輪出現2000多個的500和502錯誤。我把登入的時間統計做了一下，把伺服器處理總時間列印出來，看了一下發現有個別響應確實在20秒，但平均時間和lr測試出來的還是相差很遠。所以可以斷定不是程式處理處理花費了這麼多時間，由於在區域網路測試，所以也可以排除網路問題。這就把問題圈定在tomcat的請求響應能力上了。先把tomcat線程數提升到1000，發現500和502的報錯降到幾十個，但是回應時間上還沒什麼提高。後來啟動了2個tomcat，用nginx做負載平衡，回應時間下降了40%，兩個tomcat的處理時間長度都保持在1秒左右。

    看來tomcat效能確實是系統的一個瓶頸，很有必要假設多個伺服器來加強響應能力。之前由於只是測試登入，多個tomcat還不用共用session，但真正使用時是必須要能一起工作的。現記錄一下負載平衡的安裝配置過程。

 
2 解決方案的選擇

    多個tomcat要一起協同工作有幾種辦法，可以考慮的方案有以下幾個：

  1. 使用tomcat內建的cluster方式，多個tomcat見自動即時複製session資訊，配置起來很簡單。但這個方案的效率比較低，在大並發下表現並不好。

  2. 利用nginx的基於訪問ip的hash路由策略，保證訪問的ip始終被路由到同一個tomcat上，這個配置更簡單。但是我們的應用很可能是某一個區域網路大量使用者同時登入，這樣負載平衡就沒什麼作用了。

  3. 利用memcached把多個tomcat的session集中管理，這是最直接的解決方案，但是操作起來也最為複雜。

    我們的系統既要求效能，又要比較好的利用上負載平衡，所以第3個方案是首選。接下來就是安裝搭建之路了。

 
3 安裝配置
3.1 memcached的安裝

  1）先下載libevent-1.4.14b-stable.tar.gz和memcached-1.4.7.tar.gz的源碼包，前者是後者的依賴包，就是一個事件驅動的包。

  2）安裝非常順利，還是經典的那幾個編譯安裝命令：

    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）啟動memcached：

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

3.2 memcached-session-manager配置

    讓tomcat調用memcached來儲存session早就是一個很成熟的解決方案了，開源的msm就可以解決這個問題。比較折騰的就是要用到的jar包，官方文檔說的也比較含糊，我這裡用的是kryo的序列化方案，所以用到的包多一些，分別是：

kryo-1.03.jar

kryo-serializers-0.8.jar 

memcached-2.5.jar（我在官方看最新已經到2.7了，但是msm官方說用2.5，可能新包沒測試過，特別是2.6版本changelog裡面提到api有調整，還是不要亂升的好）

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

    以上這些包都放在$CATALINA_HOME/lib目錄下。

    另外提一下，官方給出的4種序列化方案，其中kryo是效率最高的，具體比較看http://code.google.com/p/memcached-session-manager/wiki/SerializationStrategies。

 

    接下來是修改tomcat的設定檔$CATALINA_HOME/conf/context.xml，調整成新的session儲存方式。設定檔中加入以下內容：

 

  
    <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檔案中添加de.javakaffee.web.msm.level=FINE，就可以在catalina.out的日誌中看到詳細的session存取情況。

 

    另外在Manager配置中加上requestUriIgnorePattern=".*\.(png|gif|jpg|css|js)$"，用chrome瀏覽器測試發現居然sessionID會突然變掉，然後就被攔截器給跳回首頁了。去掉就一切正常，但攔截器只會去檢測action的，按理說應該完全沒關係，望高人指點！

 

3.3 nginx配置

    nginx非常簡單，只要在upstream裡面多配置幾個server就可以了，這裡把我的配置貼出來：

 

  
#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; 
  
 
  
    #配置後端伺服器資訊 
  
    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)$ { 
  
            #如果後端的伺服器返回502、504、執行逾時等錯誤，自動將請求轉寄到upstream負載平衡池中的另一台伺服器，實現容錯移轉。 
  
            proxy_next_upstream http_502 http_504 error timeout invalid_header; 
  
 
  
            proxy_cache pscms;                   #進行緩衝，使用Web緩衝區cache_one 
  
            proxy_cache_valid 200 304 1h;           #對不同的HTTP狀態代碼設定不同的緩衝時間 
  
            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 "";  #（或是後台伺服器關閉gzip），這樣這台機器才不會緩衝被壓縮的檔案，造成亂碼 
  
            proxy_ignore_headers "Cache-Control" "Expires"; #這段配置加上後，proxy_cache就能支援後台設定的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; 
  
        } 
  
 
  
    } 
  
 
  
} 
 

 

參考文檔：

1. http://code.google.com/p/memcached-session-manager/wiki/SetupAndConfiguration

2. http://wangrui.iteye.com/blog/500921

3 http://passover.blog.51cto.com/2431658/648182