tengine整合tomcat加上memcached实现高并发、负载均衡、可扩展架构-白红宇

tengine整合tomcat加上memcached实现高并发、负载均衡、可扩展架构

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发布时间：2019-06-28

本文共 10814 字，大约阅读时间需要 36 分钟。

1、高可用、负载均衡、可扩展架构的需要背景

2、系统架构

3、系统规划及说明

4、系统部署及测试

5、总结

1、高可用、负载均衡、可扩展架构的需要背景

从互联网诞生以来，网站架构随着互联网的快速发展发生着巨大的变化，现今，数据每天都在以爆炸式的增长，大数据、云计算等概念被业内炒得沸沸扬扬，这些前沿技术也在各行各业落地开花。每一种新技术的提出几乎都会或多或少影响着IT的基础架构，面对数据的快速增长、我们急需一套高可用、负载均衡、可扩展的架构来作为支撑。

2、系统架构

此次博文介绍一套高可用、负载均衡、可扩展的系统架构方案，此方案能满足多数企业需要，并能随着业务的变化进行系统扩展，并尽量避免单点故障，发架设在此系统上的应用能实现365724服务不中断。架构上对应用进行了拆分，如下的架构图：

技术分享

第一层：负载均衡层，此层是用户的入口，此处的服务器担任director的角色，它把用户的请求根据其调度算法调度到后端的服务器上，能胜任调度器的开源软件有LVS、Haproxy、Nginx、Tengine等，为了避免单点故障，director需要做高可用，在开源软件有Hertbeat、keepalived等；

第二层：web应用层，这一层是部署具体web应用的，一般常见的web应用有httpd、php、tomcat、nginxt等，这个层次把具有各种不同的运用划分成一个组，这个组能提供相同的web服务，配合第一层就能实现负载均衡和故障隔离的效果；

第三层：数据库层，这里是在提供动态站点时程序与数据库交互数据的地方，在这个层次上一般所用的开源软件有mysql、mariadb、redis、nosql类的数据库等，数据库的设计上也应该考虑到高可用性，负载均衡功能，比如mysql的主从架构，MMM架构，或为了实现读写分离，引入中间件淘宝的amoeba、奇虎360的Atlas；

第四层：分布式文件系统层，这个系统主要是为解决web应用数据共享的，当然数据库层中需要持久化的数据也可以放在分分布式文件系统中，开源软件有MooseFs、MgileFS、GlusterFS、FastDFS、GFS、TFS等。

如果网站随着用户的增多，web应用服务器和数据库服务器的压力越来越大，那就需要考虑加入缓存层，在web应用程序前端可加入缓存web静态数据的缓存层，开源解决方案有squid、varnish、ats等，ats是yahoo向ASF贡献的一个项目；在数据库层的前端也可加入缓存层，用来缓存web应用程序从数据库中查询的数据，可以把查询的sql语句和结果存放在一个缓存中，一般所用的服务是memcached。

3、系统规划及说明

此次博文不会把涉及系统部署的全部过程都描述，只是把重要的部分进行记录与讲解。

此次测试中所使用的服务器信息整理如下表：

技术分享

说明：此次用两主机配置成tomcat容器提供jsp程序的运行环境，并且在主机上安装httpd，用反向代理的方式向前端的tengine反向代理提供服务，测试环境中mysql服务器只有规划了一台，在实际生产环境下请用主从架构或MMM等有架构，nod1和nod2主机上还部署了memcached服务，它主要是在为了给tomcat中的session信息作高可用的，此次采用是MSM(Memcached Session Manager)方案实现tomcat中对session的高可用；nod3与nod4利用tengine提供反向代理的功能，keepalived实现tengine的高可用，以避免单点故障。

4、系统部署及测试

虽说在系统部署上没有严格要求有什么先后顺序，但按照一定的顺序来部署会让工作变得简单有序，这让你对整个项目有了全局观，对项目管理人员来说能更好的协调人员，能更好的掌握控制项目的进度。一般按照以下顺序来部署：

a)、部署分布式文件系统，此次博文不讨论这部分；

b)、数据库系统部署；

c)、应用服务器部署；

d)、director部署；

当然有些是有交集的，但基本要遵循“先后端再前端”的大原则，即先部署后端的服务应用，再去部署前端面的服务和应用。

4.1、分布式文件部署

这个可以根据自己熟悉的开源系统来部署。MooseFS是一个不错的选择。部署过程此博文不讨论，略。。。。

4.2、数据库及memcached部署

请参照前边的博文进行mysql主从架构的部署，此次使用单一的mysql进行测试。mysql主从架构搭建博文地址：

数据库搭建好后，创建一个供测试的数据库，并建立一个用户供测试站点的使用。

memcached直接用yum源中进行安装(nod1与nod2安装方式相同)：

[root@nod1 ~]# yum -y install memcached

[root@nod1 ~]# service memcached start

[root@nod1 ~]# netstat -tnl | grep 11211

tcp 0 0 0.0.0.0:11211 0.0.0.0: LISTEN
tcp 0 0 :::11211 ::: LISTEN

4.3、apache+tomcat部署

nod0与nod2上tomcat与httpd的部署相同，只是在配置参数上有点不同。

jdk安装配置：

[root@nod0 msm]# pwd

/root/software/msm

[root@nod0 msm]# rpm -ivh jdk-8u45-linux-x64.rpm

[root@nod0 msm]# vim /etc/profile.d/java.sh

JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_45

export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

export JAVA_HOME

[root@nod0 msm]# source /etc/profile.d/java.sh

[root@nod0 msm]# java -version

java version "1.8.0_45"

Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_45-b14)

Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.45-b02, mixed mode)

tomcat安装配置：

[root@nod0 msm]# tar -xf apache-tomcat-7.0.62.tar.gz -C /usr/local/

[root@nod0 local]# ln -sv apache-tomcat-7.0.62 tomcat

[root@nod0 local]# vim /etc/profile.d/tomcat.sh

CATALINA_HOME=/usr/local/tomcat

export PATH=$CATALINA_HOME/bin:$PATH

export CATALINA_HOME

[root@nod0 local]# source /etc/profile.d/tomcat.sh

[root@nod0 local]# catalina.sh version

Using CATALINA_BASE: /usr/local/tomcat

Using CATALINA_HOME: /usr/local/tomcat

Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp

Using JRE_HOME: /usr/java/jdk1.8.0_45

Using CLASSPATH: /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar

Server version: Apache Tomcat/7.0.62

Server built: May 7 2015 17:14:55 UTC

Server number: 7.0.62.0

OS Name: Linux

OS Version: 2.6.32-358.el6.x86_64

Architecture: amd64

JVM Version: 1.8.0_45-b14

JVM Vendor: Oracle Corporation

[root@nod0 msm]# vim /etc/rc.d/init.d/tomcat #服务脚本

#!/bin/sh

#Description: This shell script manage apache tomcat.

#Author: zhaochj

#Time: 2015-4-21

#Version: 1.0

case $1 in

‘start‘)

/usr/local/tomcat/bin/catalina.sh start

;;

‘stop‘)

/usr/local/tomcat/bin/catalina.sh stop

;;

‘restart‘)

/usr/local/tomcat/bin/catalina.sh stop

sleep 3

/usr/local/tomcat/bin/catalina.sh start

;;

)
echo "Usage:basename $0 {start|stop|restart}"
exit 1
;;
esac
[root@nod0 msm]# chmod +x /etc/rc.d/init.d/tomcat
至此，jdk与tomcat安装完毕。
配置server.xml文件，使其再提供一个<Service>元素，这个不是必须，我只是为了保留原始server.conf的配置，通过增加一个<Service>元素可以让tomcat以一种协议监听在不同的端口，而tomcat实例又只有一个，在配置文件夹的</Service>后增加如下代码：
<Service name="Catalina2">
<Connector port="8081" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8444" />
<Engine name="Catalina2" defaultHost="192.168.0.200" jvmRoute="jvm200">
<Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">

<Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
resourceName="UserDatabase"/>
</Realm>
<Host name="192.168.0.200" appBase="/tomcat/app"
unpackWARs="true" autoDeploy="true">
<Context path="" docBase="mysite"/>
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="nod0_access_log." suffix=".txt"
pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />
</Host>
</Engine>
</Service>
这个<Service>中拥有自己的http连接器，自己的虚拟主机，为了安全可以把默认的连接器注释掉，也可用mod_jk的方式通过ajp13协议与tomcat结合，但我在尝试这样做时，用mod_jk模块能够正常加载，但就是无法发现后端tomcat中的“jvmRoute=jvm200”引擎，所以才用proxy_module中的proxy_http_module的方式与tomcat整合。
配置tomcat，使其成为MSM环境：
根据tomcat的版本去http://code.google.com/p/memcached-session-manager/wiki/SetupAndConfiguration下载相应的jar包，就是下边的这些包
[root@nod0 msm]# ls msm_kryo_serializers/
asm-3.2.jar memcached-session-manager-1.8.3.jar msm-kryo-serializer-1.8.3.jar
kryo-1.04.jar memcached-session-manager-tc7-1.8.3.jar reflectasm-1.01.jar
kryo-serializers-0.11.jar minlog-1.2.jar spymemcached-2.11.1.jar
把这些jar包全部拷贝到$CATALINA_HOME/lib目录下
[root@nod0 msm]# scp msm_kryo_serializers/ /usr/local/tomcat/lib/

再去编辑$CATALINA_HOME/conf/context.xml文件，使其配置memcached的相应功能(这里是以粘性的session的方式配置)

[root@nod0 msm]# vim /usr/local/tomcat/conf/context.xml

......

<Manager className="de.javakaffee.web.msm.MemcachedBackupSessionManager"

memcachedNodes="memcached1:192.168.0.201:11211,memcached2:192.168.0.202:11211"

failoverNodes="memcached1"

requestUriIgnorePattern="..(ico|png|gif|jpg|css|js)$"
transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.kryo.KryoTranscoderFactory"/>
....
</Context>
最后把jsp测试程序拷贝到server.xml配置文件中虚拟主机的网站目录“/tomcat/app/mysite”下，这次测试我用的是shopxx这个jsp程序。
一切准备好后就可以记动tomcat进行测试站点的安装了。这里我是把tomcat中该配置的都配置完后再启用的tomcat，其实在真正的实施过程中，你应该每修改一次配置文件你都要一边监控着日志输出，再去启用tomcat服务，看启动的过程中是否有警告、错误的信息，不要等你把配置文件修改得过多，一启动服务报错，而报的错又不是很好定位时，那你就只能慢慢排查了，然而，当我更改了一部份配置文件，只要此修改会改变tomcat的运行属性，那我就去启动一下tomcat，看日志是否有问题，没有问题再去做别的修改，这样即使有问题也比较好排查。
httpd反向代理tomcat部分：
先注释掉中心主机，即在http.conf配置文件中注释掉“DocumentRoot /var/www/html”这一行，再启用一个中心主机配置文件
[root@nod0 msm]# vim /etc/httpd/conf.d/virtual.conf
<VirtualHost :80>

DocumentRoot /tomcat/app/mysite

ServerName www.test.com

ProxyVia Off

ProxyRequests Off

ProxyPreserveHost On

ProxyPass /

ProxyPa***everse /

</VirtualHost>

经过上边对tomcat与httpd的配置后，打开浏览器直接访问"。

在另外的nod2节点上也按照上边的操作进行配置，只是有几点值得注意，如果是以mod_jk的方式反向代理tomcat，那server.xml中的"jvmRoute="jvm200""这里的值可不能与nod0上配置一样，还有这是nod2上jsp网站程序的安装问题，直接把nod0上的已安装过的站点程序拷贝过来就行了，不要再试着去连接数据进行安装（这样是错误的操作）。

4.4、Tengine+Keepalived部署

taobao对nginx做了众多的改进，在nginx中有些需要打第三方补丁才能实现的功能，而Tengine自身就自带了，还有在nginx的wiki中明明看到能使用的指令，但你配置后，语法检测是无法通过的，如果检查语法无误后，那这个指令只供商业订阅才支持的，只是在官方wiki中没有说明，老版本的文档中有此说明，不过好在都可以通过一些第三方模块实现相应的功能。而Tengine就不样，没有商业订阅这一说，而且Tengine还引进了更好的内存管理机制，即jemalloc，所以你完全可以选择Tengine来代替nginx。

要想Tengine支持jemalloc，那先要下载此程序，再编译Tengine时把此程序编译进来即可，下载地址：

[root@nod3 tengine]# pwd

/root/software/tengine

[root@nod3 tengine]# tar -xf jemalloc-3.6.0.tar.bz2 -C /usr/local/ #jemalloc只需要解压出来，不需要安装

[root@nod3 tengine]# yum -y install pcre-devel gd-devel #先处理依赖关系

[root@nod3 tengine]# tar xf tengine-2.1.0.tar.gz

[root@nod3 tengine]# cd tengine-2.1.0

[root@nod3 tengine-2.1.0]# ./configure --prefix=/usr/local/tengine \

--sbin-path=/usr/local/tengine/sbin/nginx --conf-path=/etc/tengine/nginx.conf --error-log-path=/var/log/tengine/error.log --http-log-path=/var/log/tengine/access.log --pid-path=/var/run/tengine.pid --lock-path=/var/lock/subsys/tengine --user=nginx --group=nginx --with-file-aio --with-http_ssl_module --with-http_spdy_module --with-http_image_filter_module --with-http_flv_module --with-http_mp4_module --with-http_gunzip_module --with-http_gzip_static_module --with-http_auth_request_module --with-http_image_filter_module=shared --with-http_sub_module=shared --with-http_flv_module=shared --with-http_mp4_module=shared --with-http_rewrite_module=shared --with-http_fastcgi_module=shared --http-client-body-temp-path=/var/tmp/tengine/client --http-proxy-temp-path=/var/tmp/tengine/proxy --http-fastcgi-temp-path=/var/tmp/tengine/fastcgi --http-uwsgi-temp-path=/var/tmp/tengine/uwsgi --with-pcre --dso-path=/usr/local/tengine/dsomodule/dso --dso-tool-path=/usr/local/tengine/dsomodule/dsotool --with-jemalloc --with-jemalloc=/usr/local/jemalloc-3.6.0

[root@nod3 tengine-2.1.0]# make

[root@nod3 tengine-2.1.0]# make dso_install

[root@nod3 tengine-2.1.0]# make install

[root@nod3 tengine-2.1.0]# mkdir -pv /var/tmp/tengine/{proxy,fastcgi,uwsgi}

[root@nod3 tengine-2.1.0]# /usr/local/tengine/sbin/nginx -v

Tengine version: Tengine/2.1.0 (nginx/1.6.2)

编译配置文件，例其成为反向代理服务器：

[root@nod3 tengine-2.1.0]# vim /etc/tengine/nginx.conf #配置文件中确保有以下代码

......

http {

.......

upstream be_server1 {