Apache学习之二、HTTPD的负载均衡

爱死你了

Apache学习之 一、 HTTPD的安装与配置

Apache学习之 二、 HTTPD的负载均衡

第2章 负载均衡

(黎明你好原创作品，转载请注明)

2.1 Tomcat链接方式

        首先我们先介绍一下为什么要让http server与Tomcat之间进行连接。事实上Tomcat本身已经提供了HTTP服务，该服务默认的端口是8080，装好tomcat后通过8080端口可以直接使用Tomcat所运行的应用程序，你也可以将该端口改为80。既然Tomcat本身已经可以提供这样的服务，我们为什么还要引入Apache或者其他的一些专门的HTTP服务器呢？原因有下面几个：
        1. 提升对静态文件的处理性能。
        2. 利用Web服务器来做负载均衡以及容错。
        3. 无缝的升级应用程序。
        这三点对一个web网站来说是非常之重要的，我们希望我们的网站不仅是速度快，而且要稳定，不能因为某个Tomcat宕机或者是升级程序导致用户访问不了，而能完成这几个功能的、最好的HTTP服务器也就只有apache的http server了，它跟tomcat的结合是最紧密和可靠的。
        默认情况下，Tomcat在server.xml中配置了两种连接器：
        第一个连接器监听8080端口，负责建立HTTP连接。在通过浏览器访问Tomcat服务器的Web应用时，使用的就是这个连接器。
        第二个连接器监听8009端口，负责和其他的HTTP服务器建立连接。在把Tomcat与其他HTTP服务器集成时，就需要用到这个连接器。
        两种端口可以同时开，也可以开一个。例如我们使用apache通过ajp进行负载均衡配置时，可以关掉tomcat的http8080端口以防止可以被单独访问。
        Web客户访问Tomcat服务器上JSP组件的两种方式如图：
 

 
        使用http方式，配置文件

<Connector executor="tomcatThreadPool" port="8080" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443" />
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost" jvmRoute="tomcat1">
        使用ajp方式，配置文件

<Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost" jvmRoute="tomcat1">
 

2.2 mod_proxy

        mod_proxy_balancer是apache httpd自带的负载平衡支持。其优点可以根据实际的运行时机器的环境来决定负载均衡的策略。实现Session在node上进行共享传递。
 

2.2.1 加载so库

#mod_proxy_blancer
LoadModule proxy_module modules/mod_proxy.so
LoadModule proxy_ajp_module modules/mod_proxy_ajp.so  
LoadModule proxy_ftp_module modules/mod_proxy_ftp.so
LoadModule proxy_http_module modules/mod_proxy_http.so
LoadModule proxy_connect_module modules/mod_proxy_connect.so
LoadModule proxy_balancer_module modules/mod_proxy_balancer.so
 

2.2.2 http方式

<Proxy balancer://mycluster>
BalancerMember http://127.0.0.1:8080 loadfactor=3
BalancerMember http://127.0.0.1:7080 loadfactor=3
ProxySet lbmethod=byrequests
</Proxy>
ProxyRequests Off
ProxyPass /test balancer://mycluster/ stickysession=JSESSIONID nofailover=Off
ProxyPassReverse /test balancer://mycluster/  
 
        实现负载均衡的原理为：假设Apache接收到http://127.0.0.1 /test请求,由于该请求满足ProxyPass条件(其URL前缀为“/"),该请求会 被分发到后台某一个BalancerMember。譬如该请求可能会转发到http://127.0.0.1:8080/进行处理。当第二个满足条件的URL请求过来时,该请求可能会被分发到另外一台BalancerMember,譬如,可能会转发到 http://127.0.0.1:7080/如此循环反复,便实现了负载均衡的机制。
        loadfactor表示：后台服务器负载到由Apache发送请求的权值，该值默认为1，可以将该值设置为1到100之间的任何值。以上面的配置为例，进行4此请求时，则有3次连续的这样请求被负载到BalancerMember为http://127.0.0.1:8080/的服务器；有1次被负载到BalancerMember为http://127.0.0.1:7080/的服务器。
        lbmethod表示：负载载均衡策略。 
        lbmethod=byrequests 按照请求次数均衡(默认) 
        lbmethod=bytraffic 按照流量均衡 
        lbmethod=bybusyness 按照繁忙程度均衡(总是分配给活跃请求数最少的服务器)
        ProxyPass表示：所有的test请求都会重定向到balancer://mycluster/处理。balancer是内置负载。
        ProxyPassReverse表示：反向代理，也就是将所有的请求反向代理到负载均衡后的应用url路径中。
        stickysession表示：进行Session复制使用。
 

2.2.3 AJP方式

        tomcat提供了ajp协议和httpd通信。当不想tomcat的8080端口开放时，可以使用此方式，配置文件：

<Proxy balancer://mycluster>
BalancerMember ajp://127.0.0.1:8009 loadfactor=2 route=tomcat1
BalancerMember ajp://127.0.0.1:7009 loadfactor=2 route=tomcat2
ProxySet lbmethod=byrequests
</Proxy>
ProxyRequests Off
ProxyPass /test balancer://mycluster/ stickysession=JSESSIONID nofailover=Off
ProxyPassReverse /test balancer://mycluster/  
 

2.2.4 热备份

        热备份的实现很简单，只需添加 status=+H 属性，就可以把某台服务器指定为备份服务器：
        此时请求总是流向 8080这个url ，一旦8080挂掉， Apache会检测到错误并把请求分流给7080。Apache会每隔几分钟检测一下8080的状况，如果8080恢复，就继续使用8080。

<Proxy balancer://mycluster>
BalancerMember http://127.0.0.1:8080
BalancerMember http://127.0.0.1:7080 status=+H
ProxySet lbmethod=byrequests
</Proxy>
ProxyRequests Off
ProxyPass /test balancer://mycluster/ stickysession=JSESSIONID nofailover=Off
ProxyPassReverse /test balancer://mycluster/  
 

2.2.5 虚拟主机

        配置文件

<VirtualHost *:80>  
ServerAdmin limingnihao@iteye.com
ServerName localhost  
ServerAlias localhost  
<Proxy balancer://mycluster>
BalancerMember ajp://127.0.0.1:8009 loadfactor=1 route=tomcat1
BalancerMember ajp://127.0.0.1:7009 loadfactor=1 route=tomcat2
ProxySet lbmethod=bytraffic
</Proxy>
ProxyRequests Off
ProxyPass /test balancer://mycluster/ stickysession=JSESSIONID nofailover=Off  
ProxyPassReverse /test balancer://mycluster/  
ErrorLog "logs/error.log"  
CustomLog "logs/access.log" common  
</VirtualHost>
 

2.2.6 监控功能

        可添加以下配置，可以查看监控页面。通过访问：http://127.0.0.1/balancer-manager。
配置文件

<Location /balancer-manager>   
SetHandler balancer-manager
Order Allow,Deny
Allow from all
</Location>
 

2.3 mod_jk
　　Tomcat提供了专门的JK插件来负责Tomcat和HTTP服务器的通信。应该把JK插件安置在对方的HTTP服务器上。当HTTP服务器接收到客户请求时，它会通过JK插件来过滤URL，JK插件根据预先配置好的URL映射信息，决定是否要把客户请求转发给Tomcat服务器处理。例如预先配置好所有"/*.jsp"形式的URL都由Tomcat服务器来处理
　　Tomcat提供了不同的JK插件的实现模块。常用的JK插件有：
　　与Apache HTTPD服务器集成：mod_jk.so
　　与Windows IIS服务器集成：isapi_redirect.dll

2.3.1 Workers.properties
　　Workers实际上属于Tomcat的链接器（Connector），代表了一个Tomcat实例，这个实例代表了由某种web服务器来执行 servelet程序。举例来说,我们可以使用某个服务器，例如apache 来把servelet请求转递Tomcat进程（worker）来进行后台处理。
　　这样我们就可以通过配置多个 Worker，让不同的请求能够被不同的Worker处理，这些Worker可以提供不同的开发环境，使得所有开发者可以共享一个服务器而每个人都拥有自己的Worker。
　　想要提供负载平衡，只要在同一台机器上运行多个Tomcat Worker并且能够在这些Worker之间分布Web请求。
　　Tomcat Workers都定义在一个叫做workers.properties属性文件之中，并且workers的说明告诉应该如何使用它们。

2.3.1.1 全局配置项

指令	默认	说明
worker.list	ajp13	由逗号分离开的worker名称列表.
worker.maintain	60	辅助连接池保持间隔，以秒为单位。

2.3.1.2 链接指令
　　可配置一个通用的，然后每个work进行继承。

指令	默认	说明
type	ajp13	指定Tomcat服务器 与Apache之间的通信协议
host	localhost	Tomcat主机名或 IP 地址。
port	8009	Tomcat侦听端口号。AJP13的默认端口是8009.
socket_connect_timeout	socket_timeout*1000	套接字超时时间（毫秒为单位）。
socket_keepalive	false	在未激活的连接中发送KEEP_ALIVE信息（发送间隔时间依赖于操作系统的设置，一般为120秒）
ping_mode	-	探测tomcat的状态策略。 　　C(content)：链接模式，最后一次链接判断是否超时。connect_timeout定义时间。若未定义使用ping_timeout。 　　P(prepost)：请求模式，通过每次请求判断是否超时。prepost_timeout定义时间。若未定义使用ping_timeout。 　　I(interval)：间隔模式，定期检测链接是否超时。connection_ping_interval间隔时间。ping_timeout超时时间。 　　A:以上所有的探测策略都将开启。
connection_pool_size		JK会维护多个长连接做为一个池。它被用来设置每个WebServer（Apache）子进程的最大连接数。
connection_pool_minsize	(pool+1)/2	连接池中维护最小的连接数。
connection_pool_timeout	0	在连连池中维护的非活动连接连续多少秒后被释放。如果为0，则不释放。
connection_acquire_timeout	retries*retry_interval	获取接连的超时。
lbfactor	1	负载平衡器权值

2.3.1.3 负载均衡设置

指令	默认	说明
balance_workers		逗号分隔的worker列表
sticky_session	true	负载喷发采用Session粘贴机制，按SessionID喷发请求。为了保障同一SessionID的请求被分发到同一台服务器上。
sticky_session_force	false	如果为True, SessionID并不合法时则返回500错误，否则，丢掉Session并转发到另外的机器上。

2.3.1.4 实例

# Define two status worker:
# - jk-status for read-only use
# - jk-manager for read/write use
worker.list=jk-status
worker.jk-status.type=status
worker.jk-status.read_only=true
worker.list=jk-manager
worker.jk-manager.type=status
# We define a load balancer worker
# with name "balancer"
worker.list=balancer
worker.balancer.type=lb
worker.balancer.error_escalation_time=0
worker.balancer.max_reply_timeouts=10
worker.balancer.sticky_session=true
worker.balancer.sticky_session_force=true  
# Now we add members to the load balancer First member is "tomcat1", most attributes are inherited from the template "worker.template".
worker.balancer.balance_workers=tomcat1
worker.tomcat1.reference=worker.template
worker.tomcat1.host=127.0.0.1
worker.tomcat1.port=8009
worker.tomcat1.activation=A
# Second member is "tomcat2", most attributes are inherited from the template "worker.template".
worker.balancer.balance_workers=tomcat2
worker.tomcat2.reference=worker.template
worker.tomcat2.host=127.0.0.1
worker.tomcat2.port=7009
worker.tomcat2.activation=A
# Finally we put the parameters
worker.template.type=ajp13
worker.template.socket_connect_timeout=5000
worker.template.socket_keepalive=true
worker.template.ping_mode=A
worker.template.ping_timeout=10000
worker.template.connection_pool_minsize=0
worker.template.connection_pool_timeout=600
worker.template.reply_timeout=300000
worker.template.recovery_options=3

2.3.2 uriworkermap.properties

/*.do=balancer
/*.jsp=balancer
#/*.gif=balancer
#/*.jpg=balancer
#/*.png=balancer
#/*.css=balancer
#/*.js=balancer
#/*.htm=balancer
#/*.html=balancer
#/*.txt=balancer

# Optionally filter out all .jpeg files inside that context
# For no mapping the url has to start with exclamation (!)
!/servlets-examples/*.jpeg=lb
#
# Mount jkstatus to /jkmanager
# For production servers you will need to
# secure the access to the /jkmanager url
#
/jk-manager=jk-manager
/jk-status=jk-status

2.3.3 httpd.conf
　　需要在中添加httpd的配置文件中加载jk的配置文件。

# 加载jk配置文件
#Include conf/mod_jk.conf

2.3.4 mod_jk.conf

# a versioned file name.
LoadModule jk_module modules/mod_jk_2.2_32.so
<IfModule jk_module>
JkWorkersFile conf/workers.properties
JkLogFile logs/mod_jk.log
JkLogLevel info
JkShmFile logs/mod_jk.shm
# JkOptions +RejectUnsafeURI
# JkStripSession On
JkWatchdogInterval 60
<Location /jk-status>
# Inside Location we can omit the URL in JkMount
JkMount jk-status
Order deny,allow
Deny from all
Allow from 127.0.0.1
</Location>
<Location /jk-manager>
# Inside Location we can omit the URL in JkMount
JkMount jk-manager
Order deny,allow
Deny from all
Allow from 127.0.0.1
</Location>
JkMountFile conf/uriworkermap.properties
JkMount /* balancer
# JkUnMount /myapp/static/* *
# JkUnMount /myapp/images/* balancer
# SetEnvIf REQUEST_URI "\.(htm|html|css|gif|jpg|js)$" no-jk
# SetEnvIf Request_URI "/transactions/" JK_REPLY_TIMEOUT=600000
# SetEnvIf Request_URI "/reports/" JK_REPLY_TIMEOUT=0
</IfModule>

2.3.5 编译Linux版本JK
　　在linux自行编译jk时，需要以下步骤：
　　1.解压tomcat-connectors-1.2.37-src.tar.gz
　　2.指定httpd的apxs文件。他会自动将mod_jk.do生成到httpd的modules下。

./configure --with-apxs=/opt/apache/httpd/bin/apxs

2.4 Session同步方式

2.4.1 sticky模式
　　前端balancer可实现sticky模式的session同步功能。利用负载均衡器的sticky模式的方式把所有同一session的请求都发送到相同的Tomcat节点。这样不同用户的请求就被平均分配到集群中各个tomcat节点上，实现负载均衡的能力。这样做的缺点是没有灾难恢复的能力。一旦一个节点发生故障，这个节点上所有的session信息全部丢失；同一用户同一session只和一个webServer交互，一旦这个webserver发生故障，本次session将丢失，用户不能继续使用。

2.4.2 复制模式
　　利用Tomcat session复制的机制使得所有session在所有Tomcat节点中保持一致。当一个节点修改一个session数据的时候，该节点会把这个 session的所有内容序列化，然后广播给所有其它节点。这样当下一个用户请求被负载均衡器分配到另外一个节点的时候，那个节点上有完备的 session信息可以用来服务该请求。这种做法的问题是对session哪怕有一点点修改，也要把整个sessions数据全部序列化 （serialize），还要广播给集群中所有节点，不管该节点到底需不需要这个session。这样很容易会造成大量的网络通信，导致网络阻塞。一般采 用这种方式，当Tomcat节点超过4个时候，整个集群的吞吐量就不能再上升了；
　　此方式是通过tomcat本身提供的功能，只需要修改server.xml文件
　　（1）修改Engine节点信息： <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost" jvmRoute="tomcat1">
　　（2）去掉<Cluster className="org.apache.catalina.ha.tcp.SimpleTcpCluster"/> 的注释符
　　（3）web.xml中增加 <distributable/>

2.5 Linux部署常见问题
　　1.Failed to lookup provider 'shm' for 'slotmem': is mod_slotmem_shm loaded??
　　加载mod_slotmem_shm.so就可以了。
　　2.BalancerMember Can't find 'byrequests' lb method
　　三种模式，需要加载三个so：
　　mod_lbmethod_bybusyness.so
　　mod_lbmethod_byrequests.so
　　mod_lbmethod_bytraffic.so