利用nginx+tomcat+memcached組建web服務器負載均衡
1 起因
最近對新開發的web系統進行了壓力測試，發現tomcat默認配置下壓到600人的并發登錄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。我把登錄的時間統計做了一下，把服務器處理總時間打印出來，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序處理處理花費了這么多時間，由于在局域網測試，所以也可以排除網絡問題。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，但是響應時間上還沒什么提高。后來啟動了2個tomcat，用nginx做負載均衡，響應時間下降了40%，兩個tomcat的處理時長都保持在1秒左右。
看來tomcat性能確實是系統的一個瓶頸，很有必要假設多個服務器來加強響應能力。之前由于只是測試登錄，多個tomcat還不用共享session，但真正使用時是必須要能一起工作的。現記錄一下負載均衡的安裝配置過程。
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自帶的cluster方式，多個tomcat見自動實時復制session信息，配置起來很簡單。但這個方案的效率比較低，在大并發下表現并不好。
2. 利用nginx的基于訪問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局域網大量用戶同時登錄，這樣負載均衡就沒什么作用了。
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復雜。
我們的系統既要求性能，又要比較好的利用上負載均衡，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，前者是后者的依賴包，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來存儲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，我這里用的是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里面提到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$CATALINA_HOME/lib目錄下。
另外提一下，官方給出的4種序列化方案，其中kryo是效率最高的，具體比較看http://code.google.com/p/memcached-session-manager/wiki/SerializationStrategies。
接下來是修改tomcat的配置文件$CATALINA_HOME/conf/context.xml，調整成新的session存儲方式。配置文件中加入以下內容：
<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$CATALINA_HOME/conf/logging.properties文件中添加de.javakaffee.web.msm.level=FINE，就可以在catalina.out的日志中看到詳細的session存取情況。
另外在Manager配置中加上requestUriIgnorePattern=".*\.(png|gif|jpg|css|js)$"，用 chrome瀏覽器測試發現居然sessionID會突然變掉，然后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系，望高人指點！
3.3 nginx配置
nginx非常簡單，只要在upstream里面多配置幾個server就可以了，這里把我的配置貼出來：
#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 $remote_addr;
proxy_set_header Connection Close;
server_names_hash_max_size 1024;
server_names_hash_bucket_size 1024;
# Default cache parameters for use by virtual hosts
# Set the cache path to tmpfs mounted disk, and the zone name
# Set the maximum size of the on disk cache to less than the tmpfs file system size
proxy_cache_path ./cache levels=1:2 keys_zone=pscms:100m max_size=800m;
proxy_temp_path ./proxy;
#配置后端服務器信息
upstream web_server {
#ip_hash;
server localhost:8080 max_fails=3 fail_timeout=30s;
server localhost:8180 max_fails=3 fail_timeout=30s;
}
server {
listen 8888; ## listen for ipv4
#listen [::]:80 default ipv6only=on; ## listen for ipv6
server_name localhost;
charset utf-8;
log_format main '$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 $proxy_add_x_forwarded_for;
}
location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|js|css)$ {
#如果后端的服務器返回502、504、執行超時等錯誤，自動將請求轉發到upstream負載均衡池中的另一臺服務器，實現故障轉移。
proxy_next_upstream http_502 http_504 error timeout invalid_header;
proxy_cache pscms; #進行緩存，使用Web緩存區cache_one
proxy_cache_valid 200 304 1h; #對不同的HTTP狀態碼設置不同的緩存時間
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 ""; #（或是后臺服務器關閉gzip），這樣這臺機器才不會緩存被壓縮的文件，造成亂碼
proxy_ignore_headers "Cache-Control" "Expires"; #這段配置加上后，proxy_cache就能支持后臺設定的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
修改記錄：
2011年9月3日 修改了nginx配置文件的gzip_types,增加對css和js的壓縮