Tomcat简介及搭建

1、Tomcat概述

自2017年11月编程语言排行榜 Java 占比 13%，高居榜首，Tomcat也一度成为Java开发人员的首选。其开源、占用系统资源少、跨平台等特性深受广大程序员喜爱。本篇文章主要讲解如何部署 Tomcat 服务，根据生产环境实现多个虚拟主机的配置，最后的重点是进行压测，根据压测结果如何优化Tomcat 服务及常见的内存溢出如何处理。

2、Tomcat介绍

自从JSP发布之后，推出了各式各样的 JSP 引擎。Apache Group 在完成 GNUJSP1.0 的开发以后，开始考虑在 SUN 的 JSWDK 基础上开发一个可以直接提供 Web 服务的 JSP 服务器，当然同时也支持 Servlet, 这样 Tomcat 就诞生了。

Tomcat 是 Apache 软件基金会（Apache Software Foundation）Jakarta 项目中的一个核心项目，由 Apache、Sun 和其他一些公司及个人共同开发而成。其被 JavaWorld 杂志的编辑选为 2001 年度最具创新的 Java 产品，同时它又是 Sun 公司官方推荐的 Servlet 和 JSP 容器，因此 Tomcat 越来越多的受到软件公司和开发人员的喜爱。由于有了 Sun 的参与和支持，最新的 Servlet 和 JSP 规范总是能在 Tomcat 中得到体现，Tomcat 5 支持最新的 Servlet 2.4 和 JSP 2.0 规范。因为 Tomcat 技术先进、性能稳定、免费，因而深受 Java 爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可，成为目前比较流行的 Web 应用服务器。

Tomcat 服务器是一个免费的开放源代码的 Web 应用服务器，属于轻量级应用服务器，在中小型系统和并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用，是开发和调试 JSP 程序的首选。对于一个初学者来说，可以这样认为，当在一台机器上配置好 Apache 服务器，可利用它响应 HTML（标准通用标记语言下的一个应用）页面的访问请求。实际上，Tomcat 是 Apache 服务器的扩展，但运行时它是独立运行的，所以当运行 Tomcat 时，它实际上作为一个与 Apache 独立的进程单独运行的。

当配置正确时，Apache 为 HTML 页面服务，而 Tomcat 实际上运行 JSP 页面和 Servlet。Tomcat 和 IIS 等 Web 服务器一样，具有处理 HTML 页面的功能，另外它还是一个 Servlet 和 JSP 容器，独立的 Servlet 容器是 Tomcat 的默认模式。不过，Tomcat 处理静态 HTML 的能力不如 Apache 服务器。

3、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 Apache 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 Java 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 catalina，用于处理 Servlet代码。
JSP容器：用于将 JSP 动态网页翻译成 Servlet代码。

4、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/index.jsp，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 Engine（Container）来处理，并等待 Engine 的回应；
Engine 获得请求 localhost/test/index.jsp，匹配所有的虚拟主机 Host；
Engine 匹配到名为 localhost 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 Engine 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.jsp，在它的 mapping table 中寻找出对应的 Servlet。Context 匹配到 URL Pattern 为*.jsp 的 Servlet，对应于 JspServlet 类；
构造 HttpServletRequest 对象和 HttpServletResponse 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 HttpServletResponse 对象返回给 Host；
Host 把 HttpServletResponse 对象返回给 Engine；
Engine 把 HttpServletResponse对象返回 Connector；
Connector 把 HttpServletResponse 对象返回给客户 Browser；

5、Tomcat服务部署

5.1、下载并安装 JDK

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

名称	说明
系统版本	CentOS7.6（64位）
Tomcat 版本	9.0.8
JDK 版本	1.8.0_171
服务器IP地址	192.168.23.205
Windows客户端IP地址	192.168.23.10
主机名	centos7-5
Firewalld	关闭
Selinux	禁用
jmeter 版本	3.0

在部署 Tomcat 之前必须安装好 JDK，因为 JDK 是 Tomcat 运行的必要环境。JDK 的安装相对比较简单，版本有很多，本章选择基于 linux64 位 RPM 版本。

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@centos7-5 ~]# 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.jar...
	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 的环境变量。具体操作如下。

[root@centos7-5 ~]# vim /etc/profile
......//省略部分内容
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_171-amd64  //添加此行
export CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar  //添加此行
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH  //添加此行
[root@centos7-5 ~]# source /etc/profile  //使环境变量生效
[root@centos7-5 ~]# 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 Server VM (build 25.171-b11, mixed mode)

5.2、安装启动Tomacat

（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/local 下面，然后执行/usr/local/tomcat/bin/startup.sh 命令启动 Tomcat 即可。具体操作如下。

[root@centos7-5 ~]# tar zxf apache-tomcat-9.0.8.tar.gz 
[root@centos7-5 ~]# mv apache-tomcat-9.0.8 /usr/local/tomcat
[root@centos7-5 ~]# /usr/local/tomcat/bin/startup.sh   //启动Tomcat
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_171-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.

浏览器打开 http://192.168.23.205:8080 进行访问会出现 Tomcat 主页，如下图所示。

（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/jre/lib/security/java.security 文件，找到如下内容:securerandom.source=file:/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@centos7-5 ~]# vim /usr/java/jdk1.8.0_171-amd64/jre/lib/security/java.security
......//省略部分内容 
securerandom.source=file:/dev/urandom  //修改此行
......//省略部分内容
[root@centos7-5 ~]# /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:        /usr/java/jdk1.8.0_171-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
[root@centos7-5 ~]# /usr/local/tomcat/bin/startup.sh   //启动Tomcat
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_171-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.

（3）Tomcat目录结构

执行 ll /usr/local/tomcat/命令即可查看 Tomcat 安装后目录结构，如下所示。

[root@centos7-5 ~]# ll /usr/local/tomcat/
总用量 92
drwxr-x--- 2 root root  4096 1月  11 09:43 bin
drwx------ 3 root root   254 1月  11 09:43 conf
drwxr-x--- 2 root root  4096 1月  11 09:43 lib
-rw-r----- 1 root root 57092 4月  28 2018 LICENSE
drwxr-x--- 2 root root   197 1月  11 09:43 logs
-rw-r----- 1 root root  1804 4月  28 2018 NOTICE
-rw-r----- 1 root root  6852 4月  28 2018 RELEASE-NOTES
-rw-r----- 1 root root 16246 4月  28 2018 RUNNING.txt
drwxr-x--- 2 root root    30 1月  11 09:43 temp
drwxr-x--- 7 root root    81 4月  28 2018 webapps
drwxr-x--- 3 root root    22 1月  11 09:43 work

Tomcat 各目录的作用具体如下：

bin 目录：用于存放启动和关闭 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：用于存放 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：用于存放 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。
temp 目录：用于存放 Tomcat 运行时产生的文件。
webapps 目录：用于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。

6、Tomcat配置与优化

6.1、虚拟主机配置

很多时候公司会有多个项目需要运行，那么肯定不可能是一台服务器上运行多个 Tomcat 服务，这样会消耗太多的系统资源。此时，就需要使用到 Tomcat 虚拟主机。例如现在新增两个域名 www.test.com 和 bbs.test.com，希望通过这两个域名访问到不同的项目内容。

（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@centos7-5 ~]# mkdir /usr/local/tomcat/webapps/www
[root@centos7-5 ~]# echo "This is www page\!" > /usr/local/tomcat/webapps/www/index.jsp
[root@centos7-5 ~]# mkdir /usr/local/tomcat/webapps/bbs
[root@centos7-5 ~]# echo "This is bbs page\!" > /usr/local/tomcat/webapps/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@centos7-5 ~]# vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
//关于www.test.com的虚拟主机的配置
     <Host name="www.test.com" appBase="/usr/local/tomcat/webapps"
            unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false"
            xmlNamespaceAware="false">
       <Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/www"
                     path="" reloadable="true" />
      </Host>

//关于bbs.test.com的虚拟主机的配置
      <Host name="bbs.test.com" appBase="/usr/local/tomcat/webapps"
            unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false"
            xmlNamespaceAware="false">
       <Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/bbs"
                     path="" reloadable="true" />
      </Host>
[root@centos7-5 ~]# /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:        /usr/java/jdk1.8.0_171-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
[root@centos7-5 ~]# /usr/local/tomcat/bin/startup.sh   //启动tomcat
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_171-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.