Apache/Nginx+Tomcat+Memcahced实现session管理
一.memcached简介Memcached是一个免费开源、高性能、分布式的内存对象缓存系统。Memcached是在内存中，为特定数据（字符串或对象）构建key-value的小块数据存储。
Memcached项目地址：
http://www.memcached.org/
现在最新版本为1.4.22，时间点：2015.01.26
二.实验环境介绍
第一个实验：我们在node3节点实现一个LNMP架构，测试memcached的基本的使用和web gui界面管理；
第二个实验：我们将node3节点当作httpd和nginx的反向代理节点，在node4和node5节点上搭建tomcat服务器，并安装memcached缓存服务器，实现tomcat的会话保存；我们在node3反向代理节点上将客户端请求负载均衡到后端的tomcat服务器节点，并实现session会话保持；
实验实现过程
三.LNMP构建（Linux+Nginx+Memcached+php-fpm）
1.安装php-fpm和nginx
需要下载nginx的稳定版本：
nginx-1.6.2-1.el6.ngx.x86_64.rpm
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# yum install -y php-fpmnginx-1.6.2-1.el6.ngx.x86_64.rpm
2.配置nginx支持php-fpm，创建php的测试页
配置nginx启用php：
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# vim/etc/nginx/conf.d/default.conf
location ~ .php$ {
root /usr/share/nginx/html/index.php;
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_indexindex.php;
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /usr/share/nginx/html/$fastcgi_script_name;
include fastcgi_params;
}
如图所示：
创建php测试页：
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# vim/usr/share/nginx/html/index.php
phpinfo()
?>
3.启动nginx和php-fpm服务器
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# service nginx start
Starting nginx:
# service php-fpm start
Starting php-fpm:
访问测试如图：
4.在php-fpm中安装memcached扩展模块
需要下载memcache-2.2.7.tgz，安装前需要php的开发包支持：
我这里提供附件下载；
安装开发包：
# yum install -y php-devel
编译安装memcache-2.2.7.tgz：
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# tar xf memcache-2.2.7.tgz
# cd memcache-2.2.7
# phpize
Configuring for:
PHP Api Version: 20090626
Zend Module Api No: 20090626
Zend Extension Api No: 220090626
# ./configure
开始安装：
# make&& make install
信息略......
Installing shared extensions: /usr/lib64/php/modules/
可以发现安装完成生成的模块在/usr/lib64/php/modules/中，我们去查看：
# cd/usr/lib64/php/modules/
# ls
curl.so fileinfo.sojson.somemcache.sophar.so zip.so
有memcache.so这个模块，安装完成。
配置php-fpm加载此模块即可，在如图位置添加扩展模块即可：
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# vim /etc/php.ini
extension =/usr/lib64/php/modules/memcache.so
配置如图所示：
重启php-fpm服务即可：
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# service php-fpm restart
Stopping php-fpm:
Starting php-fpm:
再次访问测试页可以看见php已经支持memcached扩展了：
5.安装memcached软件
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libmemcached：是C语言的驱动（api），跟应用连接需要指定的API
版本是libmemcached-0.31-1.1.el6.x86_64
Memcached软件包：
如果希望进行源码编译安装，可以从http://www.memcached.org/ 获取 memcached 源文件；
我的yum源已经有了memcached-1.4.4-3.el6.x86_64。
使用yum源安装：
# yum install -y memcachedlibmemcached
不用配置即可启动memcached服务：
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# /etc/init.d/memcached start
Starting memcached:
查看服务监听端口：
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# netstat -tunlp |grepmemcached
tcp 0 0 0.0.0.0:11211 0.0.0.0:* LISTEN 2956/memcached
tcp 0 0 :::11211 :::* LISTEN 2956/memcached
udp 0 0 0.0.0.0:11211 0.0.0.0:* 2956/memcached
udp 0 0 :::11211 :::* 2956/memcached
基本上一个LNMP的简单架构就构建完成了。我们使用这个做memcached的测试。
四.memcahced的基本使用
1. memcached 参数说明：
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# memcached -h
2. memcached 的参数
常用参数
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-p监听的TCP端口号，默认是11211；（port）
-l监听的主机地址，默认是INADDR_ANY，即所有地址，可以是host:port的形式，如果没有指定port，则使用-p或者-U的值；可以指定多个地址，以逗号分隔或者多次使用-l参数；尽量不要使用默认值，有安全隐患。(listen)
-d 以守护进程运行 (daemon)
-u指定进程的所有者（只有以root用户执行时才可以使用该参数）(username)
-m用于存储数据的最大内存，单位是MB，默认是64MB；(memory)
-c最大并发连接数，默认是1024；
-vv 显示更详细的信息（还显示客户端的命令和响应）
-vvv 显示最详细的信息（还显示内部的状态转变）
-h 显示帮助信息
-P将PID保存到中，仅和-d参数一起使用；
-fchunk的增幅因子，默认是1.25，不同的slabclass，slab page大小相同，但是chunk大小不等，chunk的大小根据这个增幅因子增长；(factor)
-n为key+value+flags分配的最小内存，单位bytes，默认是48；chunk数据结构本身要占据48字节，所以实际大小是n+48；
-t使用多少个线程，默认是4；（thread）
-I 设置slab page的大小，即设置可以保存的item的最大值，默认1MB，最小是1K，最大值128M；
其它参数
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-U监听的UDP端口号，默认是11211，0表示关闭UDP监听；（UDP）
-s要监听的UNIXsocket路径（禁用网络支持）（socket)
-aUNIX socket的访问掩码（accessmask），八进制表示，默认是0700. (mask)
-r 文件数量的最大值 (rlimit)
-M 内存耗尽时返回错误，而不是通过LRU淘汰内容；
-k 锁定所有页内存；允许被锁定的内存是有限制的，超过限制可能会失败。
-v 显示启动信息（错误和警告信息）(verbose)
-i 显示memcached和libevent的licence信息
-L 一次申请大的内存页（如果可以）；增大内存页的大小，可以提高性能；
-D指定key前缀与ID的分隔符，用于stats信息显示，默认是冒号：，如果使用了该参数，则stats收集自动启用了，否则，需要发送命令“stats detail on”命令来启动stats的收集。
-R 每一个事件（event）的最大请求数，限制最大请求数可以防止线程饥饿，默认是20；
-C 禁用CAS；
-b 设置backlog队列限制，默认1024；
-B 指定绑定协议，ascii，binary或者auto，其中auto是默认值；
3.repcached的参数：
-xpeer主机的主机名或者ip地址；
-X peer主机的TCP端口，即主从同步端口，共同的监听端口
常用的参数组合
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# memcached -d -m -p 11212 -u nobody -l127.0.0.1 -x 127.0.0.1 -X 11222 -P /tmp/localhost_slave.pid –vv
4.我们安装telnet客户端进行简单memcached键值存储演示
基本命令与操作
存储的命令
主要有：set，add，replace，append，prepend，cas；格式为：
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command key flag expiration_time bytes
value
key表示键，flag表示key/value的额外信息，expiration_time表示过期时间，单位为秒，0表示永不过期，bytes表示值所占的字节数，必须完全匹配，value表示key对应的值，总是出现在第二行。
读取的命令
get根据key获取value值；可以获取多个key的值；get keyget key1 key2 格式为：
set命令表示存储一个key/value对，如果该key已存在，则更新对应的value值；如果成功，返回STORED。
实例：
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# telnet localhost 11211
Trying ::1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
#设置一个简单的testkey，过期时间用不过期，字节长度为11bytes
set testkey 0 60 11
#输入11个字节，必须和上面的完全匹配；
hello world
#获取缓存的键值；
get testkey
VALUE testkey 0 11
hello world
END
add命令也表示增加key/value，如果key/value已存在，add操作失败；保存成功返回STORED，失败返回NOT_STORED。
实例：在telnet下操作
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add testkey 0 60 2
hi
STORED
add testkey 0 60 11
hello world
NOT_STORED
replace命令表示更新key对应的value值，如果key/value不存在，replace操作失败；成功返回STORED，失败返回NOT_STORED；
实例：在telnet下操作
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set testkey 0 60 11
hello world
STORED
get testkey
VALUE testkey 0 11
hello world
END
replace testkey 0 60 5
hello
STORED
get testkey
VALUE testkey 0 5
hello
END
由于缓存时间有限，所以超时会自动清空缓存。
append表示在key对应的value值后追加数据，key必须已存在，否则操作失败；成功返回STORED，失败返回NOT_STORED；
实例：在telnet下操作：
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set testkey 0 60 5
hello
STORED
append testkey 0 60 6
world
STORED
get testkey
VALUE testkey 0 11
hello world
END
prepend在key对应的value值的前面追加数据，key必须已存在，否则操作失败；成功返回STORED，失败返回NOT_STORED；
实例：在telnet下操作；
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set testkey 0 60 5
world
STORED
prepend testkey 0 60 6
hello
STORED
get testkey
VALUE testkey 0 11
hello world
END
cas (check and set)：先比较后存储，即原子更新，原理类似于乐观锁。每次请求存储某个数据时附带一个cas值，memcached比对这个cas值与当前存储数据的cas值是否相等，如果相等，则更新数据，否则操作失败；当前存储的cas值通过gets命令获取。成功返回STORED，失败返回EXISTS。
实例：在telnet下设置：
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set testkey 0 60 11
hello world
STORED
get testkey
VALUE testkey 0 11
hello world
END
cas testkey 0 60 8 10
shanghai
STORED
cas testkey 0 60 8 13
shanghai
EXISTS
get testkey
VALUE testkey 0 8
shanghai
END
get根据key获取value值；可以获取多个key的值；get keyget key1 key2
例子上面很多啦！
delete命令删除key/value对，一次只能删除一个key/value对；如果要删除的key不存在，操作失败:delete key
实例：
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set testkey 0 60 11
hello world
STORED
get testkey
VALUE testkey 0 11
hello world
END
delete testkey
DELETED
get testkey
END
统计的命令
stats显示进程及当前状态等信息。
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# telnet localhost 11211
Trying ::1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
Stats
#进程ID
STAT pid 2956
#系统运行的时间，单位：秒
STAT uptime 59841
#系统当前的事件，Unix时间戳表示的时间
STAT time 1422337390
#memcached版本
STAT version 1.4.4
#操作系统字大小（64位）
STAT pointer_size 64
# 进程累计用户时间
STAT rusage_user 1.372791
#进程累计系统时间
STAT rusage_system 1.542765
#当前打开的连接数
STAT curr_connections 10
# 曾打开的连接总数
STAT total_connections 42
#服务器分配的连接结构数
STAT connection_structures 11
#执行get命令的总数
STAT cmd_get 17
#执行set命令的总数
STAT cmd_set 22
#执行flush_all命令的总数
STAT cmd_flush 0
STAT get_hits 12
STAT get_misses 5
STAT delete_misses 0
STAT delete_hits 0
STAT incr_misses 0
STAT incr_hits 0
STAT decr_misses 0
STAT decr_hits 0
STAT cas_misses 0
STAT cas_hits 1
STAT cas_badval 5
STAT auth_cmds 0
STAT auth_errors 0
STAT bytes_read 1295
STAT bytes_written 14526
STAT limit_maxbytes 67108864
STAT accepting_conns 1
STAT listen_disabled_num 0
# 线程数
STAT threads 4
STAT conn_yields 0
#存储的item字节数
STAT bytes 84
#当前item数量
STAT curr_items 1
#item的总数
STAT total_items 13
#为获取空间删除的item数量
STAT evictions 0
END
stats items 显示items的相关信息
stats items
STAT items:1:number 1
STAT items:1:age 50209
STAT items:1:evicted 0
STAT items:1:evicted_nonzero 0
STAT items:1:evicted_time 0
STAT items:1:outofmemory 0
STAT items:1:tailrepairs 0
END
stats slabs 显示slab的相关信息
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stats slabs
STAT 1:chunk_size 96
STAT 1:chunks_per_page 10922
STAT 1:total_pages 1
STAT 1:total_chunks 10922
STAT 1:used_chunks 1
STAT 1:free_chunks 2
STAT 1:free_chunks_end 10919
STAT 1:mem_requested 107
STAT 1:get_hits 12
STAT 1:cmd_set 22
STAT 1:delete_hits 0
STAT 1:incr_hits 0
STAT 1:decr_hits 0
STAT 1:cas_hits 1
STAT 1:cas_badval 5
STAT active_slabs 1
STAT total_malloced 1048512
END
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stats sizes
stats sizes
STAT 96 1
END
flush_all 使cache中的所有items都过期，server不会停止，也不会刷新或者释放内存。
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set testkey 0 60 11
hello world
STORED
flush_all
OK
get testkey
END
五.创建基于web gui接口管理memcached
1.web gui 接口的管理软件是phpMemcachedAdmin
通过php编码实现的,phpMemcachedAdmin是一个用来管理memcached的一个可视化的管理工具,采用php的脚本语言实现,参考学习应运于开发实践不错的例子
2.软件安装
软件版本：phpMemcachedAdmin-1.2.2-5.svn262.el6.noarch，由epel源提供。
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安装软件：
# yum install -y phpMemcachedAdmin
查看软件安装路径：
# rpm -ql phpMemcachedAdmin
/etc/httpd/conf.d/phpMemcachedAdmin.conf
/etc/phpMemcachedAdmin
/etc/phpMemcachedAdmin/Memcache.php
/usr/share/doc/phpMemcachedAdmin-1.2.2
/usr/share/doc/phpMemcachedAdmin-1.2.2/LICENSE
/usr/share/phpMemcachedAdmin
信息略
由于它相当于一个web服务器，是memcached的管理后台，我们下面就去配置一下nginx服务器即可：
3.配置nginx服务器
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# vim/etc/nginx/conf.d/default.conf
server {
listen 80;
server_namelocalhost;
location / {
root /usr/share/phpMemcachedAdmin/;
indexindex.html index.htm;
}
error_page 500 502 503 504/50x.html;
location = /50x.html {
root /usr/share/nginx/html;
}
location ~ .php$ {
root /usr/share/phpMemcachedAdmin/;
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_indexindex.php;
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /usr/share/phpMemcachedAdmin/$fastcgi_script_name;
include fastcgi_params;
}
}
4.配置完成启动nginx服务：
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# service nginx restart
Stopping nginx:
Starting nginx:
访问测试：
六.通过memcached实现tomcat服务器集群session共享
实验架构图
1.在后端tomcat服务器开始安装配置jdk；
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安装jdk：
#rpm -ivh jdk-7u67-linux-x64.rpm
配置jdk环境变量
# vim /etc/profile.d/java.sh
export JAVA_HOME=/usr/java/latest
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
# source /etc/profile.d/java.sh
运行命令显示java的版本和jre运行时环境：
# java -version
java version "1.7.0_67"
Java(TM) SE Runtime Environment (build1.7.0_67-b01)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build24.65-b04, mixed mode)
2.安装tomcat软件
获得tomcat软件：
apache-tomcat-7.0.55.tar.gz
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安装tomcat：
#tar xf apache-tomcat-7.0.55.tar.gz -C/usr/local
创建软链接：
# cd /usr/local/
# ln -sv apache-tomcat-7.0.55/ tomcat
`tomcat' -> `apache-tomcat-7.0.55/'
配置tomcat环境变量：
# vim /etc/profile.d/tomcat.sh
export CATALINA_HOME=/usr/local/tomcat
export PATH=$CATALINA_HOME/bin:$PATH
加载环境变量：
# source /etc/profile.d/tomcat.sh
tomcat安装完成；启动tomcat服务：
#catalina start
访问测试：
4.在后端tomcat节点安装memcached：
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# yum install -y memcached libmemcached
安装完成后启动memcached服务：
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# service memcached start
5.tomcat服务器session会话保持之session服务器配置
MSM（memcached session manager）是一个高可用的Tomcatsession共享解决方案，除了可以从本机内存快速读取Session信息(仅针对黏性Session)外，同时可使用memcached存取Session，以实现高可用。
对于非黏性Session，memcached直接存储session。
memcached-session-manager项目地址，http://code.google.com/p/memcached-session-manager/
下载如下jar文件至各tomcat节点的tomcat安装目录下的lib目录中，其中的${version}要换成你所需要的版本号，tc${6,7,8}要换成与tomcat版本相同的版本号。
memcached-session-manager-${version}.jar
memcached-session-manager-tc${6,7,8}-${version}.jar
spymemcached-${version}.jar
msm-javolution-serializer-${version}.jar
javolution-${version}.jar
由于我的节点的tomcat服务器版本是7系列的，我们使用的memcached-session-manager的jar包如下：
我这里提供下载，请到附件中下载即可。
将相关的jar包拷贝到指定目录：
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node4节点：
# cp spymemcached-2.10.2.jar memcached-session-manager-1.8.1.jarjavolution/javolution-5.4.3.1.jar tc7/memcached-session-manager-tc7-1.8.1.jarmsm-javolution/msm-javolution-serializer-1.8.1.jar/usr/local/tomcat/lib/
node5节点：
# cp spymemcached-2.10.2.jar memcached-session-manager-1.8.1.jar javolution/javolution-5.4.3.1.jartc7/memcached-session-manager-tc7-1.8.1.jarmsm-javolution/msm-javolution-serializer-1.8.1.jar/usr/local/tomcat/lib/
分别在两个tomcat服务器上的某host上定义一个用于测试的context容器，并在其中创建一个会话管理器，如下所示：
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<managerclassname="de.javakaffee.web.msm.memcachedbackupsessionmanager"
memcachedNodes="n1:172.16.31.21:11211,n2:172.16.31.22:11211"
failoverNodes="n1"
requestUriIgnorePattern=".*.(ico|png|gif|jpg|css|js)$"
transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.javolution.JavolutionTranscoderFactory"
/>
</managerclassname="de.javakaffee.web.msm.memcachedbackupsessionmanager"
详细配置如下：
node4节点的配置：
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# cat/usr/local/tomcat/conf/server.xml
<resource name="UserDatabase" auth="Container"
type="org.apache.catalina.UserDatabase"
description="User databasethat can be updated and saved"
factory="org.apache.catalina.users.MemoryUserDatabaseFactory"
pathname="conf/tomcat-users.xml" />
<connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443"/>
<realmclassname="org.apache.catalina.realm.userdatabaserealm"
resourceName="UserDatabase"/>
</realmclassname="org.apache.catalina.realm.userdatabaserealm"
<host name="node4.stu31.com" appbase="webapps"
unpackWARs="true" autoDeploy="true">
<managerclassname="de.javakaffee.web.msm.memcachedbackupsessionmanager"
memcachedNodes="n1:172.16.31.21:11211,n2:172.16.31.22:11211"
failoverNodes="n1"
requestUriIgnorePattern=".*.(ico|png|gif|jpg|css|js)$"
transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.javolution.JavolutionTranscoderFactory"/>
</managerclassname="de.javakaffee.web.msm.memcachedbackupsessionmanager"
<valve classname="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="localhost_access_log." suffix=".txt"
pattern="%h %l %u %t"%r" %s %b" />
node5节点的配置：
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# cat/usr/local/tomcat/conf/server.xml
<resource name="UserDatabase" auth="Container"
type="org.apache.catalina.UserDatabase"
description="User databasethat can be updated and saved"
factory="org.apache.catalina.users.MemoryUserDatabaseFactory"
pathname="conf/tomcat-users.xml" />
<connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
<realm classname="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
resourceName="UserDatabase"/>
<host name="node5.stu31.com" appbase="webapps"
unpackWARs="true" autoDeploy="true">
<managerclassname="de.javakaffee.web.msm.memcachedbackupsessionmanager"
memcachedNodes="n1:172.16.31.21:11211,n2:172.16.31.22:11211"
failoverNodes="n1"
requestUriIgnorePattern=".*.(ico|png|gif|jpg|css|js)$"
transcoderFactoryClass="de.javakaffee.web.msm.serializer.javolution.JavolutionTranscoderFactory"/>
</managerclassname="de.javakaffee.web.msm.memcachedbackupsessionmanager"
<valve classname="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="localhost_access_log." suffix=".txt"
pattern="%h %l %u %t"%r" %s %b" />
如图所示，我们将其添加到默认的host下：
分别为两个context提供测试页面：
部署testapp应用：
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# mkdir/usr/local/tomcat/webapps/testapp/{lib,classes,WEB-INF} -pv
node4节点的testapp部署及测试页面：
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# vim/usr/local/tomcat/webapps/testapp/index.jsp
添加如下内容：
<%@ page language="java" %>
Node4
node4.stu31.com
<% session.setAttribute("stu31.com","stu31.com");%>
Session ID<%= session.getId() %>
Created on<%= session.getCreationTime() %>
node5节点的testapp部署及测试页面:
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# mkdir -pv/usr/local/tomcat/webapps/testapp/{WEB-INF,classes,lib}
# vim/usr/local/tomcat/webapps/testapp/index.jsp
添加如下内容：
<%@ page language="java" %>
Node5
node5.stu31.com
<% session.setAttribute("stu31.com","stu31.com");%>
Session ID<%= session.getId() %>
Created on<%= session.getCreationTime() %>
配置完成后我们重新启动tomcat服务：
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# catalina.sh stop
# catalina.sh start
访问测试：
配额制前端负载均衡节点，使用httpd服务器反向代理请求到后端tomcat服务器节点：
先注释到主配置文件/etc/httpd/conf/httpd.conf中的中心主机，如图：
配置反向代理：
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# vim/etc/httpd/conf.d/proxy.conf
BalancerMember http://172.16.31.21:8080 loadfactor=1
BalancerMember http://172.16.31.22:8080 loadfactor=1
ProxySetlbmethod=byrequests
ProxyVia Off
ProxyRequests Off
ProxyPass / balancer://tomcat/
ProxyPassReverse / balancer://tomcat/
Order Allow,Deny
Allow From all
Order Allow,Deny
Allow From all
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配置完成后检查语法：
# httpd -t
Syntax OK
启动httpd服务器：
# service httpd start
访问测试，可以发现session会话实现了绑定；
我们将node5节点的memcached服务器关闭，看session会话转移到哪里了：
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# service memcached stop
Stopping memcached:
访问测试：
可以发现节点是转移到了node4，但是session会话的ID未改变，实现了缓存会话功能；
配置前端负载均衡节点，使用nginx服务器反向代理请求到后端tomcat服务器节点：
关闭httpd服务器：
#service httpd stop
配置nginx的主配置文件，向其中添加upstream服务器：
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# vim /etc/nginx/nginx.conf
upstream tcsrvs {
server 172.16.31.21:8080;
server 172.16.31.22:8080;
}
如图：
配置默认default.conf文件：
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# vim/etc/nginx/conf.d/default.conf
location / {
proxy_pass http://tcsrvs;
indexindex.jsp index.htmlindex.htm;
}
配置如图：
配置完成后启动nginx服务器，
# service nginx start
访问测试，
可以发现实现了会话保持；
至此；Apache/Nginx+Tomcat+Memcahced实现session管理的配置就完成了。
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