Tomcat部署及优化

1 Tomcat 概述

1.1 Tomcat 介绍

1.2 Tomcat 核心组件

通常意义上的Web 服务器接受请求后， 只是单纯地响应静态资源（如HTML 文件、图片文件等） ， 不能在后端进行一定的处理操作。Tomcat 是Ap ache 下的一个子项目， 它具备Web 服务器的所有功能， 不仅可以监听接受请求并响应静态资源， 而且可以在后端运行特定规范的J ava 代码Servlet, 同时将执行的结果以HTML 代码的形式返回客户端。

Tomcat 由一系列的组件构成其中核心的组件有三个。

• Web 容器： 完成Web 服务器的功能。
• Servlet 容器： 名字为catali na, 用千处理Servlet 代码。
• J SP 容器： 用于将JSP 动态网页翻译成Servlet 代码。

1.3 Tomcat 请求处理

Tomcat 具体的处理请求过程如下所示。

• 用户在浏览器中输入网址localhost: 8080/test/i ndex.j sp , 请求被发送到本机端口8080,被在那里监听的Coyote HTTP/1.1 Connector 获得；
• Connector 把该请求交给它所在的Service 的Engi ne C Conta iner ) 来处理， 并等待Engi ne 的回应；
• Engi ne 获得请求localhost/test/i ndex.jsp , 匹配所有的虚拟主机Host ;
• Engi ne 匹配到名为lo cal host 的Host （ 即使匹配不到也把请求交给该Host 处理， 因为该Host 被定义为该Engi ne 的默认主机） ， 名为localhost 的Host 获得请求/test/index.jsp , 匹配它所拥有的所有Context 。Host 匹配到路径为/test 的Context（ 如果匹配不到就把该请求交给路径名为＂＂的Context 去处理） ;
• path="/test”的Context 获得请求/index.j sp ,在它的ma ppi ng table 中寻找出对应的Servlet。Context 匹配到URL Pattern 为＊ ．jsp 的Servlet,对应千J spServlet 类；
• 构造Http ServletRequest 对象和HttpSe rvletRes ponse 对象，作为参数调用JspServlet的doGet()或doPost（） ，执行业务逻辑、数据存储等；
• Context 把执行完之后的Http ServletResponse 对象返回给Host ;
• Host 把HttpServletRe spo nse 对象返回给Engine :
• Engine 把HttpServletResponse 对象返回Connector:
• Connector 把HttpServletRespo nse 对象返回给客户Browser 。

2 Tomcat 服务部署

2.1 下载并安装J DK

在部署Tomcat 服务之前需要先部署好实验环境， 实验环境的具体要求如图所示。

下载完安装包后， 将其上传到服务器／root 目录下， 执行安装命令。

[root@local host ~]# rpm -ivh jdk-8u171 -linux-x64.rpm
准备中…                                                 ################################ [100% ]
正在升级／安装…
1 :jdk1 .8-2000: 1.8.0_ 171-fcs                 ################################ [100% ]
Unpacking JAR files...
tools.Jar...
plugin.jar...
javaws .j ar. .
deploy.jar...
rt .jar...
jsse.jar...
charsets .jar.. .
localedata.Jar...

上面显示安装完成，jdk 安装目录在/usr/java/jdk1 .8 .0_171-amd64 ,, 编辑／etc/profile文件， 设置jdk 的环境变屈。具体操作如下。

[root@localhost ~]#vim /etc/profile

export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1 .8.0_ 171-amd64

export CLASSPATH= $JAVA_HOME/Ii b/tools.jar:$JAVA_HOME/l ib/dt.jar

export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

[root@localhost ~]#source /etc/profile      //使环境变昼生效
[root@l ocal host~]# java -version            //查看jdk 版本号
java version "1 .8.0_ 171"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_ 171-b11)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Serve 「VM (build 25.171 -b11 , mixed mode)

2.2 安装启动Tomcat

1. 安装Tomcat 服务

从Tomcat 官网下载apache-tomcat-9. 0 .8. tar. gz 稳定版本， 将安装包解压后移动Tomcat目录到/usr/lo cal 下面， 然后执行／usr/local/tomcat/bin/sta rtup . sh 命令启动Tomcat 即可。具体操作如下。

 [root@l ocal host ~]# wget
https://archive.apache.org/dist/tomcat/tomcat-9/v9.0.8/bin/apache-tomcat-9.0.8.tar.gz
[root@localhost~]#tar zxf apache-tomcat-9.0.8.tar.gz
[root@localhost ~]#mv apache-tomcat-9.0.8 /usr/local/tomcat
[root@localhost ~]#/usr/local/tomcatlbin/startup.sh    //启动Tomcat
Using CATALINA_BASE: /usr/local/tomcat
Using CATALINA_HOME: /us 「/loca l/tomcat
Using CATALINA_ TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
Using JRE_HOME: /usr1ava/jdk1.8.0_ 171-amd64
Using CLASSPATH: /us 「/loca l/tomcat/b in/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcatjuli.jar
Tomcat started.

浏览器打开http:l/192.16 8.9.2 36 : 8080 进行访问会出现Tomcat 主页， 如图所示。

2. 优化Tomcat 服务启动时间

查看日志会发现Tomcat 第一次启动很慢， 默认情况下都需要几十秒。修改JDK 参数可以改善该状况， 打开／usr/java/jdk1.8.0_171-amd64/j re/l i b/security/java.security文件， 找到如下内容： secur可andom . source=fi le :/dev/random 修改成securerandom . source=file :/dev/urandom 。然后重启Tomcat 就会发现启动时间变短很多。

[root@localhost cont]# vim /usr/java/jdk1.8.0_ 171 -amd64/jre/Iib/security/java.security

secure rand om.source=fi le :/dev/urandom

[root@localhost cont}# /usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh      //关闭Tomcat

Using CATALINA_BASE: /usr/local/tomcat
Using CATALINA_HOME: /usr/local/tomcat
Using CATALINA_ TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
Using JRE_HOME: /usr1ava/jdk1.8.0_ 171-amd64
Using CLASSPATH: /usr/loca l/tomcat/bin/bootstra p.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcatjuli.jar

[root@localhost cont}# /usr/local/tomcatlbin/startup.sh          //启动Tomcat
Using CATALINA_BASE: /usr/loca l/tomcat
Using CATALINA_HOME: /usr/loca l/tomcat
Using CATALINA_ TMPDIR: /usr/local/tomcaUtemp
Using JRE_HOME: /usr1ava/jdk1 .8.0_ 171-amd64
Using CLASSPATH: /usr/loca l/tomcat/b in/bootstra p.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli .jar
Tomcat started.

3. Tomcat 目录结构

执行11 /usr/local/tomcaV命令即可查看Tomcat 安装后目录结构， 如下图所示。

Tomcat 各目录的作用具体如下所示。

• bin 目录： 用千存放启动和关闭Tomcat 的脚本文件， 比较常用的是catalina.sh 、startup.sh、shutdown . sh 三个文件。
• conf 目录： 用千存放Tomcat 服务器的各种配置文件， 比较常用的是server. xml 、context .xml 、tomcat-users .xml 、web.xml 四个文件。
• lib 目录： 用千存放Tomcat 服务器的jar 包， 一般不作任何改动，除非连接第三方服务，比如redis, 那就需要添加相对应的jar 包。
• logs 目录： 用于存放Tomcat 日志。
• tem p 目录： 用于存放Tomcat 运行时产生的文件。
• webapps 目录： 用千存放项目资源的目录。
• work 目录： 是Tomcat 工作目录， 一般清除Tomcat 缓存的时候会使用到。

8.3 Tomcat 配置与优化

3.1 虚拟主机配置

1 . 创建www 和bbs 项目目录和文件

执行下面的命令， 可以创建www 和bbs 项目目录和文件。

[root@localhost ~]# mkdir /usr/local/tomcatlwebappslwww
[root@localhost~]#echo "This is www page\!"> /usr/local/tomcat/webapps/www/index.jsp
[root@localhost ~]# mkdir /usr/local/tomcatlwebapps/bbs
[root@l ocalhost ~]#cho "This is bbs page\!"> /usr/locaUtomcatlwebapps/bbs/index.jsp

2 . 修改Tomcat 主配置文件

修改Tomcat 主配置文件／usr/local/tomcat/conf/server. xml , 在＜／Host> 下面增加如下内容。

[root@localhost ~]#vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
//关于www.test.com 的虚拟主机配置
unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false"
xmlNamespaceAware="false">
path="" reloadable="true" />

//关于bbs.test.com 的虚拟主机配置
unpackWARs="true" autoDeploy="t「ue" xmlValidation="false"
xmlNamespaceAware="false">
path="" reloadable="true" />

[root@localhost ~]#/usr/local/tomcatlbin/shutdown.sh
[root@localhost ~]# /usr/local/tomcatlbin/startup.sh

 3 . 虚拟主机访问测试

客户端绑定两个域名需要写入本机hosts, Tomcat 默认端口是8080。

192.168.9.236  www.test.com
192.168.9.236  bbs.test.com

 使用浏览器访问http ://www. test. com: 8080, 页面效果如图所示。

使用浏览器访问http ://bbs. test. com:8080 , 页面效果如图所示。

3.2 Tomcat 优化

1. Tomcat 配置文件参数优化

关千Tomcat 主配置文件server.xml 里面很多默认的配置项，并不能满足业务需求， 常用的优化参数如下。

• maxThreads: Tomcat 使用线程来处理接收的每个请求， 这个值表示Tomcat 可创建的最大的线程数， 默认值是200 。
• minSpareThreads: 最小空闲线程数， Tomcat 启动时的初始化线程数， 表示即使没有人使用也开这么多空线程等待， 默认值是10 。
• maxSpare Threads: 最大备用线程数， 一旦创建的线程超过这个值， Tomcat 就会关闭不再需要的socket 线程。默认值是－1 （无限制） ， 一般不需要指定。
• URIEncoding ： 指定Tomcat 容器的URL 编码格式， Tomcat 语言编码格式这块不如其它Web 服务器软件配置方便， 需要分别指定。
• connnectionTimeout: 网络连接超时， 单位： 毫秒， 设置为0 表示永不超时， 这样设置有隐患的。通常默认20000 毫秒就可以。
• enablelookups: 是否反查域名， 以返回远程主机的主机名， 取值为：true 或false ,如果设置为false, 则直接返回IP 地址， 为了提高处理能力， 应设置为false 。
• disableUploadTimeout: 上传时是否使用超时机制。应设置为true 。
• connectionU ploadTimeout: 上传超时时间， 毕竞文件上传可能需要消耗更多的时间，该参数需要根据自己的业务需要自行调整，以使Servlet 有较长的时间来完成它的执行，需要与上一个参数一起配合使用才会生效。
• acceptCount : 指定当所有可以使用的处理请求的线程都被使用时， 可传入连接请求的最大队列长度， 超过这个数的请求将不予处理， 默认为100 个。
• compression : 是否对响应的数据进行GZIP 压缩，off 表示禁止压缩、on 表示允许压缩（文本将被压缩） 、force 表示所有情况下都进行压缩， 默认值为off。压缩数据后可以有效的减少页面的大小， 一般可以减小1/3 左右， 因而节省带宽。
• compressionMinSize: 表示压缩响应的最小值， 只有当响应报文大小大千这个值的时候才会对报文进行压缩， 如果开启了压缩功能， 默认值就是2048 。
• compressableMimeType: 压缩类型， 指定对哪些类型的文件进行数据压缩。
• noCompressionUserAgents="gozilla, travi ata": 对千以下的浏览器， 不启用压缩。

如果已经对代码进行了动静分离， 静态页面和图片等数据就不需要Tomcat 处理了， 那么也就不需要在Tomcat 中配置压缩了。因为这里只有一台Tomcat 服务器， 而且压测的是Tomcat 首页， 会有图片和静态资源文件， 所以这里启用压缩。

2. jmeter 压测丁具

(1) 客户端安装JDK

从Oracle 官方下载JDK 软件，JDK 安装过程直接下一步即可。因为本章中所使用的客户端是Windows 10, 所以JDK 使用凡k-8u 102-windows-x64 版本。

(2) 运行丿meter 软件

使用的jmeter 软件版本为a pache-j meter-3.1 ， 双击运行apache-jmeter-3.1.rar压缩包－＞ bi n 目录－ ＞ApacheJ Meter.jar 文件即可打开丿meter 软件， 如图所示。

(3) 打开压测脚本进行压测

点击左上角文件－＞打开－＞选择压测脚本， 如图所示。

单击第一排绿色三角按钮（鼠标指上去后会显示启动）开始进行压测， 如图所示。

压测脚本里设置的是20 秒启动4000 个线程数， 并发为2000, 超时时间是50000 毫秒。也可以适当的根据自己的需求进行修改。为了不那么复杂， 从压测结果看只关注聚合报告， 聚合报告只关注Average 、90% Line 、Erro喉这三列， 因为压测Tomcat 首页压力不会太大， 所以Error 都是为0 属千正常。先看一组优化前（ 默认的配置） 压测截图，如图所示。

(4) 修改Tomcat 配置

打开Tomcat 主配置文件server.xm l, 找到如下默认配置。

[root@localhost ~]# vim /us r/loca I/tom catlconf/server.xmI
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />

将Tomcat 原本的默认配置修改为如下所示。

connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" minSpare Threads="50"
enableLooku ps="false" d isableU pl oad Ti meout="true"
enable Looku ps="false" disableUpload Timeout="true"
acceptCount="300" maxThreads="500" processorCache="500"

URIEncoding="UTF-8"
compression="on"

compressionMinSize="2048"compressableMimeType="texUhtml,text/xml,text/javascript,text/css,tex
Uplain,image/gif,image1pg,image/png"/>

(5) 修改配置参数后压测

重新启动Tomcat 服务器， jmeter 还是继续保持同样的参数进行压测， 优化后压测截图，
如所示。

从结果看优化后的平均值和90％响应时间比优化前的快。

3. J ava 虚拟机( JVM ) 调优

Tom cat 启动命令行中的优化参数， 就是JVM 的优化。Tomcat 是Java 程序，运行在JVM 之上， 因为它的启动其实也只是一个Java 命令行，我们需要对这个Java 的启动命令行进行调优。不管是YGC 还是Full GC 、GC 都会导致程序运行中断， 正确的选择不同的GC 策略， 调整JVM 、GC 的参数， 可以极大的减少由千GC 工作而导致的程序运行中断方面的问题， 进而适当的提高J ava 程序的工作效率。

Tom cat 的启动参数位千安装目录＄｛JAVA_H OME}/bi n 目录下， Linux 操作系统就是catali na .sh 文件。Java_OPTS 就是用来设置JVM 相关运行参数的变量， 下面具体看JVM常用参数详解。

• -serve： 一定要作为第一个参数， 只要Tomcat 是运行在生产环境中， 这个参数必须给加上， 不然后面的参数不会生效。
• -Xms: 表示J ava 初始化堆的大小， －Xms 与－Xmx 设成一样的值， 避免JVM 反复重新申请内存， 导致性能大起大落， 默认值为物理内存的1 /64 , 默认( M i nHea pFreeRatio参数可以调整）空余堆内存小于40％时，JVM 就会增大堆直到－Xmx 的最大限制。
• -Xmx: 表示最大Java 堆大小， 当应用程序需要的内存超出堆的最大值时虚拟机就会提示内存溢出， 并且导致应用服务崩溃， 因此一般建议堆的最大值设置为物理内存的最大值的50% 。
• -XX:NewSize: 设置新生代内存大小。
• -XX:MaxNewSize: 设置最大新生代内存大小。
• -XX:PermSize: 设置持久代内存大小。
• XX:MaxPermSize: 设置最大值持久代内存大小， 永久代不属于堆内存， 堆内存只包含新生代和老年代。
• XX :+Aggress iveOpts: 作用如其名( aggressive ) , 若启用这个参数，则每当JDK 版本升级时，JVM 都会使用最新加入的优化技术（如果有的话） 。
• -XX :+UseBiasedlocking : 启用一个优化了的线程锁， 要知道在appserver, 每个http请求就是一个线程， 有的请求短有的请求长， 就会有请求排队的现象， 甚至还会出现线程阻塞， 这个优化了的线程锁使得a ppserver 内对线程处理自动进行最优调配。
• -XX:+ DisableExpl icitGC: 在程序代码中不允许有显示的调用“System.gcO ”。每次在操作结束时手动调用System.gc() 一下， 付出的代价就是系统响应时间严重降低， 就和关千Xms, Xmx 里的原理一样， 这样去调用GC 会导致系统的JVM 大起大落。
• -XX:+UseParNewGC: 对新生代采用多线程并行回收， 这样收得快。需要注意的是在最新JVM 版本中， 当使用－XX:+UseConcMarkSweepGC 时， －XX : UseParNewGC 会自动开启。因此， 如果年轻代的并行GC 不想开启， 可以通过设置－XX: -UseParNewGC来关掉。
• -XX:MaxTenuringThreshold: 设置垃圾最大年龄。如果设置为0 的话，则新生代对象不经过Survivor 区， 直接进入老年代。对于老年代比较多的应用（ 需要大量常驻内存的应用） ， 可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值，则新生代对象会在Survivor区进行多次复制， 这样可以增加对象在新生代的存活时间， 增加在新生代即被回收的概率，减少Full GC 的频率， 这样做可以在某种程度上提高服务稳定性。该参数只有在串行GC 时才有效， 这个值的设置是根据本地的jprofiler 监控后得到的一个理想的值，不能一概而论原搬照抄。
• -XX:+CMSParallelRemarkEnabled: 在使用UseParNewGC 的情况下，尽量减少mark 的时间。
• -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection : 在使用concurrentgc 的情况下， 防止memoryfragmention , 对live object 进行整理， 使memory 碎片减少。
• -XX:LargePageSizeI nBytes: 指定Java heap 的分页页面大小， 内存页的大小不可设置过大， 会影响Perm 的大小。
• -XX: +UseFastAccessorMethods: 使用get , set 方法转成本地代码， 原始类型的快速优化。
• -XX:+UseCMSlniti ati ngOccupancyOnly: 只有在oldgeneration 在使用了初始化的比例后concu rrent collector 启动收集。
• -Duser. ti mezone=Asia/Shangha i: 设置用户所在时区。
• -Djava.awt. headless=true: 这个参数一般我们都是放在最后使用。有时我们会在我们的J2EE 工程中使用一些图表工具， 如： jfreecha八， 用于在Web 网页输出GIF/J PG等流， 在Wi ndows 环境下， 一般我们的a pp server 在输出图形时不会碰到什么问题，但是在Linux/Un ix 环境下经常会碰到一个exce ption 导致你在Windows 开发环境下图片正常显示，可是在Li nux/Unix 下却显示不出来， 因此加上这个参数以免避这样的情况出现。
• -Xmn: 新生代的内存空间大小， 注意：此处的大小是（ eden+ 2 surviverspace) 。与jmap-heap 中显示的New gen 是不同的。整个堆大小＝ 新生代大小＋ 老生代大小＋ 永久代大小。在保证堆大小不变的情况下， 增大新生代后， 将会减小老生代大小。此值对系统性能影响较大， Sun 官方推荐配置为整个堆的3/8 。
• -XX : CMSlnitiating OccupancyFraction: 当堆满之后， 并行收集器便开始进行垃圾收集。为了
• 在应用程序使用完内存之前完成垃圾收集周期， CMS 收集器要比并行收集器更先启动。
• -XX:+CMSlncrementalMode: 该标志将开启CMS 收集器的增量模式。增量模式经常暂停CMS 过程， 以便对应用程序线程作出完全的让步。因此， 收集器将花更长的时间完成整个收集周期。因此， 只有通过测试后发现正常CMS 周期对应用程序线程干扰太大时， 才应该使用增鼠模式。由于现代服务器有足够的处理器来适应并发的垃圾收集， 所以这种情况发生得很少， 用于但CPU 情况。
• -XX:NewRatio: 年轻代（ 包括Eden 和两个Survivor 区）与年老代的比值（除去待久代） ， -XX:NewRati o=4 表示年轻代与年老代所占比值为1 :4, 年轻代占整个堆栈的1/5, Xms=Xmx 并且设置了Xmn 的情况下， 该参数不需要进行设置。
• -XX:SurvivorRatio: Eden 区与Survivor 区的大小比值， 设置为8 , 表示2 个Survivor 区( JVM 堆内存年轻代中默认有2 个大小相等的Survivor 区）与1 个Eden 区的比值为2:8, 即1 个Survivor 区占整个年轻代大小的1 /10 。
• -XX:+UseSerialGC: 设置串行收集器。
• -XX :+UseParallelGC: 设置为并行收集器。此配置仅对年轻代有效。即年轻代使用并行收集， 而年老代仍使用串行收集。
• -XX: + UseParallelOldGC: 配置年老代垃圾收集方式为并行收集，J DK6.0 开始支待对年老代并行收集。
• -XX:ConcGCThreads: 早期JVM 版本也叫－XX:ParallelCMSThreads , 定义并发CMS过程运行时的线程数。比如value=4意味着CMS 周期的所有阶段都以4 个线程来执行。尽管更多的线程会加快并发CMS 过程，但其也会带来额外的同步开销。因此，对千特定的应用程序， 应该通过测试来判断增加CMS 线程数是否真的能够带来性能的提升。如果还标志未设置，JVM 会根据并行收集器中的－XX: ParallelGCThreads 参数的值来计算出默认的并行CMS 线程数。
• -XX: ParallelGCThreads : 配置并行收集器的线程数， 即： 同时有多少个线程一起进行垃圾回收， 此值建议配置与CPU 数目相等。
• -XX:OldSize : 设置JVM 启动分配的老年代内存大小， 类似千新生代内存的初始大小-XX : NewSize 。

以上就是一些常用的配置参数， 但是有些参数是可以被替代的， 配置思路需要考虑的是Java 提供的垃圾回收机制。虚拟机的堆大小决定了虚拟机花费在收集垃圾上的时间和频度。收集垃圾能够接受的速度和应用有关， 应该通过分析实际的垃圾收集的时间和频率来调整。假如堆的大小很大， 那么完全垃圾收集就会很慢， 但是频度会降低。

测试前， 先还原Tomcat 到默认的配置文件， 重启后压测一组优化前压测截图，如图所示。

上述关千JVM 优化参数太多， 很多参数需要对GC 回收有很深刻的认识。如果优化的不合适， 往往会起到事倍功半的效果。下面是常见的优化参数， 修改/usr/local/tomca/bi n/catalina .sh , 增加红色字体。

[root@localhost ~]#vim /usr/local/tomcat/bin/catalina.sh
# OS specific support. $var _must_ be set to eit hertrue or false

JAVA_ OPTS="-serve r-Xms4096m -Xmx4096m -XX:PermSize=2048m -XX:MaxPermSize=2048m"
cygwin=false
darwin=false

重启Tomcat 服务再次进行一轮压测， 如图所示。