5分鍾掌握Tomcat優化及部署原理

前言

一、概述

簡單介紹

Tomcat免費的、開放源代碼的Web應用服務器，屬於輕量級應用服務器。

在中小型系統和並發訪問用戶不是很多的場合下被普遍使用是開發和調試JSP程序的首選。

Apache軟件基金會(Apache Software Foundation)Jakarta項目中的一個核心項目，由Apache、Sun和一些公司及個人共同開發而成。深受Java愛好者的喜愛，並得到部分軟件開發商的認可。目前比較流行的Web應用服務器Tomcat對比於Apache或者Nginx這些Web服務器，都具有處理HTML頁面的功能，然而由於其處理靜態HTML的能力遠不及Apache或者Nginx，所以Tomcat通常是作為一個Servlet和JSP容器，單獨運行在后端。
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核心組件

Web容器------完成Web服務器的功能。

Servlet 容器------名字為catalina， 用於處理Servlet代碼。

JSP容器------用於將JSP動態網頁翻譯成Servlet代碼。

JavaServlet

JavaServlet是運行在Web服務器或應用服務器上的程序，它是作為來自web瀏覽器或其他HTTP客戶端的請求和HTTP服務器上的數據庫或應用程序之間的中間層。使用Servlet，可以收集來自網頁表單的用戶輸入，呈現來自數據庫或者其他源的記錄，還可以動態創建網頁。與CGI (公共網關接口)功能相類似。

JSP容器

JSP全稱：Java Server Pages

是一種動態網頁開發技術。它使用JSP標簽在HTML網頁中插入Java代碼。標簽通常以<%開頭 以%>結束。JSP是一 種Java servlet，主要用於實現Java web應用程序的用戶界面部分。
JSP 通過網頁表單獲取用戶輸入數據、訪問數據庫及其他數據源，然后動態地創建網頁。

二、Tomcat頂層架構

（1）Tomcat中最頂層的容器是Server， 代表着整個服務器，一個Server可以包含至少- -個Service, 用於具體提供服務。

（2）Service主要包含兩個部分: Connector 和Container. Tomcat 的心臟就是這兩個組件，這兩個組件的作用: Connector用 於處理連接相關的事情，並提供Socket 與Request和Response相關的轉化;Container用於封裝和管理Servlet，以及具體處理Request請求。

（3）一個Tomcat中只有一 個Server，一個Server可以包含多個Service， 一 個Service只有一個Container, 但是可以有多個Connectors, 因為一個服務可以有多個連接，如同時提供Http和Https鏈接，也可以提供向相同協議不同端口的連接。

（4）多個Connector和一個Container 就形成了一個Service, 有了Service 就可以對外提供服務了，但是Service還要一個生存的環境， 必須要有 人能夠給她生命、掌握其生死大權，那就非Server 莫屬了!所以整個Tomcat 的生命周期由Server控制。另外，上述的包含 關系或者說是父子關系，都可以在tomcat的conf目錄下的server . xml配置文件中看出。

（5）server.xml中定 義<Server port-" 8005”shutdown-" SHUTDOWN">這會讓Tomcat6啟動- -個server實例 (即-一個JVM)，它監聽在8005端口以接收“SHUTDOWN"命令，如果接收到了就會關閉Tomcat。各Server
的定義不能使用同一-個端口，這意味着如果在同- -個物理機上啟動了多個Server實例，必須配置它們使用不同的端口。

4個子容器的作用

(1) Engine:引擎，用來管理多個站點，一個Service最多只能有一個Engine。

(2) Host:代表一個站點，也可以叫虛擬主機，通過配置Host就可以添加站點。

(3) Context: 代表一個應用程序，對應着平時開發的一套程序， 或者一個WEB-INF目錄以及下而的web. xml文件:

(4) Wrapper: 每一 -Wrapper封裝着一個Servlet。

三、Tomcat請求過程

（1）用戶在瀏覽器中輸入該網址，請求被發送到本機端口8080，被在那里監聽的Coyote HTTP/1.1 Connector 獲得。

（2）Connector把該請求交給它所在的Service的Engine (Container) 來處理，並等待Engine的回應。

（3） Engine獲得請求localhost/test/index. jsp,匹配所有的虛擬主機Host。

（4）Engine匹配到名為localhost的Host (即使匹配不到也把請求交給該Host處理，因為該Host 被定義為該Engine的默認主機)，名為localhost的Host獲得請求/test/index.jsp,匹配它所擁有的所有Context。Host匹配到路徑為/test的Context (如果匹配不到就把該請求交給路徑名為" "的Context去處理) 。

（5）path-" /test"的Context獲得請求/index. jsp,在它mapping table中尋找出對應的Servlet. Context匹配到URL
Pattern為* . jsp的Servlet，對應於JspServlet類。

（6）構造HttpServletRequest對象和HttpServletResponse對象，作為參數調用JspServlet的doGet ()或doPost(),執行業務邏輯、數據存儲等。

（7）Context把執行完之后的HttpServletResponse對象返回給Host。

（8）Host把HttpServletResponse對象返回給Engine。

（9） Engine把HttpServletResponse對象返回Connector。

（10）Connector把HttpServletResponse對象返回給客戶Browser。

四、Tomcat服務部署

安裝JDK

在部署Tomcat之前必須安裝好 jdk，因為jdk是Tomcat運行的必要環境。

（1）關閉防火牆，將安裝 Tomcat 所需軟件包傳到/opt目錄下

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

（2）安裝JDK

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

（3）設置JDK環境變量

vim /etc/profile.d/java.sh
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

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

-------java.sh中補充知識點-----------------------------------
CLASSPATH：編譯、運行Java程序時，JRE 會去該變量指定的路徑中搜索所需的類( .class)文件。
dt.jar：是關於運行環境的類庫，主要是swing 的包。
tools.jar：主要是一 些 jdk 工具的類庫，包括 javac， java，javap， javadoc等。
JDK：java development kit ( java開發工具)
JRE：java runtime environment ( java運行時環境)
JVM：java virtuak machine (java虛擬機) ，使 java程序可以在多種平台上運行class文件。

（4）編寫一個java腳本來驗證安裝

vim kkk.java
#編寫一個java程序,輸出“hello world!”
public class kkk {
  public static void main(String[] args){
    System.out.println("Hello World!");
  }
}

#檢測JDK環境是否設置成功
javac kkk.java
java kkk

安裝啟動Tomcat

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

##啟動tomcat##
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
netstat -natp | grep  8080

#使用瀏覽器訪問Tomcat的主頁 
http://192.168.19.11:8080

優化 Tomcat 啟動速度

vim /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64/jre/lib/security/java.security
#修改117行;##/dev/random和/dev/urandom都是偽終端，但是/dev/urandom提供的數據流更快
securerandom.source=file:/dev/urandom

#創建一個軟連接，將tomcat的命令放入/usr/local/bin
ln -s /usr/local/tomcat/bin/* /usr/local/bin/

#重啟Tomcat
shutdown.sh
startup.sh

tomcat的主要目錄

五、Tomcat虛擬主機配置

很多時候公司會有多個項目需要運行，那么肯定不可能是一台服務器上運行多個Tomcat服務，這樣會消耗太多的系統資源。此時，就需要使用到Tomcat虛擬主機。例如現在新增兩個域名www.lei.com和www.dian.com，希望通過這兩個域名訪問到不同的項目內容。

（1）創建lei和dian項目目錄和文件

mkdir /usr/local/tomcat/webapps/lei
mkdir /usr/local/tomcat/webapps/dian
echo 'this is lei !' > /usr/local/tomcat/webapps/lei/index.jsp
echo 'this is dian!' > /usr/local/tomcat/webapps/dian/index.jsp

（2）修改Tomcat主配置文件

vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
      #165行
      <Host name="www.lei.com"  appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
   <Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/lei" path="" reloadable="true" />
       </Host>
       
       <Host name="www.dian.com"  appBase="webapps" unpackWARs="true"
       autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
   <Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/dian" path="" reloadable="true" />
       </Host>

#重啟服務；命令路徑優化后可以直接使用shutdown.sh和startup.sh
/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
#----------------參數解釋-----------------------------
Host name :主機名
appBase : Tomcat程序工作目錄，相對路徑為webapps，絕對路徑為/usr/local/tomcat/webapps
unpackWARs :是否解壓war包
autoDeploy :指示Tomcat運行時，如有新的WEB應用是否允許自動部署
xmlValidation :是否驗證xml文件執行有效性檢驗的標志
xmlNamespaceAware :是否啟用xml命名空間，設置該值與xmlValidation為true，表示對web.xml文件執行有效性檢驗

docBase : WEB應用的目錄
path:設置訪問的URI為WEB應用的根目錄
reloadable :是否在程序有改動時重新載入

（3）驗證

echo "192.168.19.11 www.lei.com www.dian.com" >> /etc/hosts

六、Tomcat優化

Tomcat 默認安裝下的缺省配置並不適合生產環境，它可能會頻繁出現假死現象需要重啟，只有通過不斷壓測優化才能讓它最高效率穩定的運行。優化主要包括三方面，分別為操作系統優化(內核參數優化)，Tomcat配置文件參數優化，Java虛擬機(JVM)調優。今天我們就了解一下Tomcat配置文件參數優化。

配置文件參數優化

修改配置文件

vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
     <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
                connectionTimeout="20000"
                redirectPort="8443"
                #72行插入
                minSpareThreads="50"
                enableLookups="false"
                disableUploadTimeout="true"
                acceptCount="300"
                maxThreads="500"
                processorCache="500"
                URIEncoding="UTF-8"
                compression="on"
                compressionMinSize="2048"
                compressableMimeType="text/html,text/xml,text/javascript,text/css,text/plain,image/gif,image/jpg,image/png" />

#優化就直接用shutdown.sh和startup.sh
/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh

最后

全套的Java面試寶典手冊：性能調優+微服務架構+並發編程+開源框架+分布式”等七大面試專欄，包含Tomcat、JVM、MySQL、SpringCloud、SpringBoot、Dubbo、並發、Spring、SpringMVC、MyBatis、Zookeeper、Ngnix、Kafka、MQ、Redis、MongoDB、memcached等等。

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