Tomcat集群配置主要涉及哪些核心文件，如何正确修改？

Apache Tomcat集群是构建高可用、可伸缩的Java Web应用的关键技术，它通过将多个Tomcat实例组合在一起，实现负载均衡和故障转移，当其中一个节点发生故障时，集群能够自动将请求转发到其他健康的节点，从而保证服务的连续性，这一切的实现，都离不开对核心配置文件的精确设置，本文将深入探讨Tomcat集群配置中的关键文件及其配置要点，帮助读者理解并搭建一个稳定可靠的Tomcat集群环境。

集群基本原理与配置

Tomcat集群的核心在于会话复制,当一个用户首次访问应用时，其会话信息被创建在某个Tomcat节点（例如TomcatA）上，通过集群配置，这个会话信息会被实时复制到集群中的其他所有节点（例如TomcatB、TomcatC），如果TomcatA突然宕机，负载均衡器会将后续请求转发给TomcatB或TomcatC，由于这些节点已经拥有该用户的完整会话信息，用户可以无缝地继续操作，而不会感觉到服务中断。

实现Tomcat集群主要涉及两个层面的配置：

1. Tomcat实例配置：修改每个Tomcat节点的配置文件，使其能够参与集群活动。
2. 负载均衡器配置：配置一个前端服务器（如Apache HTTP Server、Nginx）来分发请求。

核心配置：server.xml详解

server.xml是Tomcat的“心脏”，所有关于服务器、连接器、主机和集群的配置都在此文件中定义，集群配置主要集中在<Engine>或<Host>元素内部。

启用集群并设置jvmRoute

需要在<Engine>标签中为每个Tomcat实例设置一个唯一的jvmRoute属性，这个标识符用于负载均衡器识别不同的节点，并实现会话粘性。

<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost" jvmRoute="tomcat1">
    ...
</Engine>

在此示例中,该节点的jvmRoute被设置为tomcat1，另一个节点则应设置为tomcat2，以此类推，确保集群内每个节点的标识符唯一。

配置元素

在<Engine>或<Host>标签内，取消注释并配置<Cluster>元素，这是开启集群功能的关键。

<Cluster className="org.apache.catalina.ha.tcp.SimpleTcpCluster">
    ...
</Cluster>

<Cluster>元素内部包含了会话管理、节点间通信、成员发现等一系列复杂配置，以下是关键子元素的说明：

• 会话管理器，负责会话的创建、销毁和复制，Tomcat提供了两种实现：

  • DeltaManager：默认管理器，采用“全复制”模式，即所有节点的会话信息都会被复制到其他所有节点，适用于节点数量不多的集群。
  • BackupManager：采用“备份”模式，每个节点的会话只会备份到一个指定的备份节点上，适用于大规模集群，能减少网络开销。

  <Manager className="org.apache.catalina.ha.session.DeltaManager"
           expireSessionsOnShutdown="false"
           notifyListenersOnReplication="true"/>

• 定义集群节点间的通信通道，它封装了所有与网络通信相关的配置。

  • 成员发现服务，默认使用多播方式自动发现集群中的其他节点，需要配置一个多播地址和端口。

    <Membership className="org.apache.catalina.tribes.membership.McastService"
                address="228.0.0.4"
                port="45564"
                frequency="500"
                dropTime="3000"/>

  • 消息接收器，定义当前节点监听消息的地址和端口，每个节点的监听端口必须不同。

    <Receiver className="org.apache.catalina.tribes.transport.nio.NioReceiver"
              address="auto"
              port="4001"
              autoBind="100"
              selectorTimeout="5000"
              maxThreads="6"/>

  • 消息发送器，配置消息发送的方式。
  • 拦截器链，用于处理不同类型的消息，如会话复制、节点故障检测等，常见的有TcpFailureDetector、MessageDispatch15Interceptor等。

启用分布式会话：web.xml配置

仅仅在server.xml中配置集群是不够的，还需要告诉Web应用程序自身是可分布的，这需要在应用程序的WEB-INF/web.xml文件中添加<distributable/>

<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee
                             http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"
         version="4.0">
    <display-name>My Clustered App</display-name>
    <distributable/>
    ...
</web-app>

这个标签是声明式的,它通知Tomcat容器，该应用的会话需要在集群内进行复制，如果没有这个标签，即使server.xml配置了集群，该应用的会话也不会被复制。

负载均衡器集成：以Apache HTTP Server为例

为了让外部请求能够被分发到各个Tomcat节点,通常需要一个前端的负载均衡器，Apache HTTP Server配合mod_jk模块是经典的组合，其配置主要涉及httpd.conf和workers.properties两个文件。

workers.properties文件定义了Tomcat节点（即"worker"）的列表和属性。

通过以上配置,Apache接收到请求后，会根据workers.properties的定义，通过AJP协议将请求转发给后端的Tomcat1或Tomcat2实例。

相关问答FAQs

Q1: 会话复制和会话粘性有什么区别？我应该如何选择？

A: 会话粘性和会话复制是两种不同的会话保持机制。

• 会话粘性：负载均衡器通过某种算法（如基于源IP或Cookie）将同一个用户的后续请求始终转发到首次处理其请求的那个Tomcat节点，优点是实现简单，网络开销小，缺点是如果该节点宕机，用户的会话会完全丢失，需要重新登录。
• 会话复制：将一个节点上的会话数据实时同步到集群中的其他一个或多个节点，优点是高可用性，任何节点宕机都不会导致会话丢失，缺点是实现复杂，会带来额外的网络和内存开销。

选择建议：

• 对于对会话丢失不敏感、且追求极致性能的内部系统，可以仅使用会话粘性。
• 对于绝大多数面向用户的互联网应用,如电商、金融、社交等，用户体验至关重要，必须采用会话复制来保证高可用性，会话复制与会话粘性结合使用，既能保证高可用，又能减少不必要的跨节点请求，提升性能。

Q2: 我如何验证我的Tomcat集群是否配置成功并正常工作？

A: 验证Tomcat集群可以从以下几个方面进行：

1. 查看启动日志：启动每个Tomcat节点时，仔细检查catalina.out日志，如果集群配置成功，你会看到类似[INFO] Starting cluster manager...和[INFO] Replication member added:[...]的日志信息，表明节点已成功加入集群并发现了其他成员。
2. 使用Manager应用：访问Tomcat自带的Manager应用（http://<host>:<port>/manager/html），在“Server Status”页面可以查看集群的相关信息，包括当前节点、其他成员节点以及复制的会话数量。
3. 实际测试：这是最可靠的验证方法。
   • 创建一个简单的Web应用,在页面上显示HttpSession的ID。
   • 通过负载均衡器访问该应用,记录下Session ID。
   • 多次刷新页面,观察Session ID是否保持不变（这验证了会话粘性）。
   • 关键步骤：在浏览器保持会话的情况下，手动关闭当前正在提供服务的Tomcat节点，再次刷新页面，如果页面能够正常加载，并且Session ID与之前完全一致，那么恭喜你，你的会话复制和故障转移功能已经成功配置。