提升tomcat服务器性能的经验

Tomcat性能调优方案 : http://my.oschina.net/u/931836/blog/376137
Tomcat性能调优方案
一、操作系统调优
对于操作系统优化来说，是尽可能的增大可使用的内存容量、提高CPU的频率，保证文件系统的读写速率等。经过压力测试验证，在并发连接很多的情况下，CPU的处理能力越强，系统运行速度越快。。
【适用场景】 任何项目。
二、Java虚拟机调优
应该选择SUN的JVM，在满足项目需要的前提下，尽量选用版本较高的JVM，一般来说高版本产品在速度和效率上比低版本会有改进。
JDK1.4比JDK1.3性能提高了近10%-20%，JDK1.5比JDK1.4性能提高25%-75%。
因此对性能要求较高的情况推荐使用 JDK1.6。
【适用场景】 任何项目。
三、Apache集成Tomcat
Web服务器专门处理HTTP请求，应用服务器是通过很多协议为应用提供商业逻辑。虽然Tomcat也可以作web服务器，但其处理静态html的速度比不上Apache，且其作为web服务器的功能远不如Apache，因此把Apache和Tomcat集成起来，将html和Jsp的功能部分进行明确分工，让Tomcat只处理Jsp部分，其他的由Apache，IIS等web服务器去处理，由此大大提高Tomcat的运行效率。
如果一个项目中大量使用了静态页面、大量的图片等，并有有较大的访问量，推荐使用Apache集成Tomcat的方式来提高系统的整体性能。
Apache和Tomcat的整合有三种方式，分别是JK、http_proxy和ajp_proxy.其中JK方式是最常见的方式，JK本身有两个版本分别是1和2，目前1最新版本是1.2.8，而版本2早已经废弃了。http_proxy是利用Apache自带的mod_proxy模块使用代理技术来连接Tomcat。Ajp_proxy连接方式其实跟http_proxy方式一样，都是由mod_proxy所提供的功能。只需要把配置中的http://换成ajp://,同时连接的是Tomcat的AJP Connector所在的端口。
相对于JK的连接方式，后两种在配置上比较简单的，灵活性方面也一点都不逊色。但就稳定性而言不像JK这样久经考验，所以建议采用JK的连接方式。
Apache+JK+Tomcat配置：
使用到的两个配置文件分别是：httpd.conf和mod_jk.conf。其中httpd.conf是Apache服务器的配置文件，用来加载JK模块以及指定JK配置文件信息。mod_jk.conf是到Tomcat服务器的连接定义文件。
【部署步骤】
1.安装Apache服务器
2.部署Tomcat
3.将mod_jk.so拷贝到modules目录下面
4.修改httpd.conf和mod_jk.conf
【适用场景】 大量使用静态页面的应用系统。
四、Apache和Tomcat集群
对于并发要求很高的系统，我们需要采取负载均衡的方式来分担Tomcat服务器的压力。负载均衡实现大概有四种：第一是通过DNS，但只能简单的实现轮流分配，不能处理故障；第二是基于MS IIS,windows 2003 server本身就带了负载均衡服务；第三是硬件方式，通过交换机功能或专门的负载均衡设备来实现；第四种是软件的方式，通过一台负载均衡服务器进行，上面安装软件。使用Apache Httpd Server做负载均衡器，Tomcat集群节点使用Tomcat就可以做到上述第四种方式，这种方式比较灵活，成本相对比较低，另外一个很大的优点就是可以根据应用情况和服务器的情况做一些灵活的配置。所以推荐使用Apache+Tomcat集群来实现负载均衡。
采用Tomcat集群可以最大程度的发挥服务器的性能，可以在配置较高的服务器上部署多个Tomcat，也可以在多台服务器上分别部署Tomcat，Apache和Tomcat整合的方式还是JK方式。经过验证，系统对大用户量使用的响应方面，Apache+3Tomccat集群> Apache+2Tomcat集群 > Apache集成Tomcat > 单个Tomcat。并且采用Apache+多Tomcat集群的部署方式时，如果一个Tomcat出现宕机，系统可以继续使用，所以在硬件系统性能足够优越的情况下，需要尽量发挥软件的性能，可以采用增加Tomcat集群的方式。
Apache+Tomcat集群的方式使用到得配置文件有httpd.conf、mod_jk.conf、workers.properties。其中mod_jk.conf是对JK信息的配置，包括JK的路径等，workers.properties配置文件是对Tomcat服务器的连接定义文件。
Apache需要调整运行参数，这样才能构建一个适合相应网络环境的web服务。其中可进行的优化配置如下：
1. 设置MPM（Multi Processing Modules多道处理模块）。ThreadPerChild,这个参数用于设置每个进程的线程数，在Windows环境下默认值是64，最大值是1920，建议设置为100-500之间，服务器性能高的话值大一些，反之小一些。MaxRequestPerChild表示每个子进程能够处理的最大请求数。这个参数的值更大程度上取决于服务器的内存，如果内存比较大的话可以设置为很大的参数，否则设置一个较小的值，建议值是3000.
2. 关闭DNS和名字解析 HostnameLookups off
3. 打开UseCanonicalName模块 UseCanonicalName on
4. 关闭多余模块 一般来说，不需要加载的模块有，mod_include.so、mod_autoindex.so、mod_access.so、mod_auth.so.
5. 打开KeepAlive支持
KeepAlive on, KeepAliveTimeout 15 MaxKeepAliveRequests 1000
根据实际经验，通过Apache和Tomcat集群的方式提高系统性能的效果十分明显，这种方式可以最大化的利用硬件资源，通过多个Tomcat的处理来分担单Tomcat时的压力。
【部署步骤】
1.安装Apache服务器
2.部署Tomcat集群，即多个相同的Tomcat。
3.将mod_jk.so拷贝到modules目录下面
4.修改httpd.conf、mod_jk.conf和workers.properties
【适用场景】 并发用户量及在线使用用户数量比较高的系统。
五、Tomcat自身优化
1. JVM参数调优：-Xms<size> 表示JVM初始化堆的大小，-Xmx<size>表示JVM堆的最大值。这两个值的大小一般根据需要进行设置。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可用内存的最大值的80%。在catalina.bat中，设置JAVA_OPTS='-Xms256m -Xmx512m'，表示初始化内存为256MB，可以使用的最大内存为512MB。
2. 禁用DNS查询
　当web应用程序向要记录客户端的信息时，它也会记录客户端的IP地址或者通过域名服务器查找机器名转换为IP地址。DNS查询需要占用网络，并且包括可能从很多很远的服务器或者不起作用的服务器上去获取对应的IP的过程，这样会消耗一定的时间。为了消除DNS查询对性能的影响我们可以关闭DNS查询，方式是修改server.xml文件中的enableLookups参数值：
Tomcat4

<Connector className="org.apache.coyote.tomcat4.CoyoteConnector" port="80" minProcessors="5" maxProcessors="75" enableLookups="false" redirectPort="8443" acceptCount="100" debug="0" connectionTimeout="20000" useURIValidationHack="false" disableUploadTimeout="true" />

Tomcat5

<Connector port="80" maxThreads="150" minSpareThreads="25" maxSpareThreads="75" enableLookups="false" redirectPort="8443" acceptCount="100" debug="0" connectionTimeout="20000" disableUploadTimeout="true"/>
3. 调整线程数
通过应用程序的连接器（Connector）进行性能控制的的参数是创建的处理请求的线程数。Tomcat使用线程池加速响应速度来处理请求。在Java中线程是程序运行时的路径，是在一个程序中与其它控制线程无关的、能够独立运行的代码段。它们共享相同的地址空间。多线程帮助程序员写出CPU最大利用率的高效程序，使空闲时间保持最低，从而接受更多的请求。
Tomcat4中可以通过修改minProcessors和maxProcessors的值来控制线程数。这些值在安装后就已经设定为默认值并且是足够使用的，但是随着站点的扩容而改大这些值。minProcessors服务器启动时创建的处理请求的线程数应该足够处理一个小量的负载。也就是说，如果一天内每秒仅发生5次单击事件，并且每个请求任务处理需要1秒钟，那么预先设置线程数为5就足够了。但在你的站点访问量较大时就需要设置更大的线程数，指定为参数maxProcessors的值。maxProcessors的值也是有上限的，应防止流量不可控制（或者恶意的服务攻击），从而导致超出了虚拟机使用内存的大小。如果要加大并发连接数，应同时加大这两个参数。web server允许的最大连接数还受制于操作系统的内核参数设置，通常Windows是2000个左右，Linux是1000个左右。
在Tomcat5对这些参数进行了调整，请看下面属性：
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。
acceptCount 指定当所有可以使用的处理请求的线程数都被使用时，可以放到处理队列中的请求数，超过这个数的请求将不予处理。
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。通常可设置为30000毫秒。
minSpareThreads Tomcat初始化时创建的线程数。

maxSpareThreads 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。
最好的方式是多设置几次并且进行测试，观察响应时间和内存使用情况。在不同的机器、操作系统或虚拟机组合的情况下可能会不同，而且并不是所有人的web站点的流量都是一样的，因此没有一刀切的方案来确定线程数的值。
六、APR库使用
Tomcat中使用APR库，其实就是在Tomcat中使用JNI的方式来读取文件以及进行网络传输。可以大大提升Tomcat对静态文件的处理性能，同时如果你使用了HTTPS方式传输的话，也可以提升SSL的处理性能。
一般在Windows下，可以直接下载编译好的二进制版本的dll库文件来使Tomcat启用APR，一般建议拷贝库文件tcnative-1.dll到Tomcat的bin目录下。而在Linux下，可以直接解压和安装bin目录下的tomcat_native.tar.gz文件，编译之前要确保apr库已经安装。
怎么才能判断Tomcat是否已经启用了APR库呢？方法是通过看Tomcat的启动日志：
如果没有启用APR，则启动日志一般有这么一条：
org.apache.coyote.http11.Http11Protocol start
如果启用了APR，则这条日志就会变成：
org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol start
tcnative-1.dll 下载地址：http://tomcat.heanet.ie/native/
调优综述
根据以上分析，如果想要Tomcat达到最优的效果，首先要争取使得操作系统以及网络资源达到最优，并且最好使用高版本的JDK。对于有大量静态页面的系统，采用Apache集成Tomcat的方式，把静态页面交由Apache处理，动态部分交由Tomcat处理，能极大解放Tomcat的处理能力。使用ARP库也能极大的提高Tomcat对静态文件的处理能力。对于并发要求较高的系统，采用Apache加Tomcat集群的方式，将负载分别分担到多个Tomcat上，能很大的提高系统的性能，充分利用硬件资源。同时需要对Tomcat自身进行优化，包括增大内存、调节并发线程数等。



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在线上环境中我们是采用了tomcat作为Web服务器，它的处理性能直接关系到用户体验，在平时的工作和学习中，归纳出以下七种调优经验。
1. 服务器资源
服务器所能提供CPU、内存、硬盘的性能对处理能力有决定性影响。
(1) 对于高并发情况下会有大量的运算，那么CPU的速度会直接影响到处理速度。
(2)内存在大量数据处理的情况下，将会有较大的内存容量需求，可以用-Xmx -Xms -XX:MaxPermSize等参数对内存不同功能块进行划分。我们之前就遇到过内存分配不足，导致虚拟机一直处于full GC，从而导致处理能力严重下降。
(3)硬盘主要问题就是读写性能，当大量文件进行读写时，磁盘极容易成为性能瓶颈。最好的办法还是利用下面提到的缓存。
2. 利用缓存和压缩
对于静态页面最好是能够缓存起来，这样就不必每次从磁盘上读。这里我们采用了Nginx作为缓存服务器，将图片、css、js文件都进行了缓存，有效的减少了后端tomcat的访问。
另外，为了能加快网络传输速度，开启gzip压缩也是必不可少的。但考虑到tomcat已经需要处理很多东西了，所以把这个压缩的工作就交给前端的Nginx来完成。可以参考之前写的《利用nginx加速web访问》。
除了文本可以用gzip压缩，其实很多图片也可以用图像处理工具预先进行压缩，找到一个平衡点可以让画质损失很小而文件可以减小很多。曾经我就见过一个图片从300多kb压缩到几十kb，自己几乎看不出来区别。
3. 采用集群
单个服务器性能总是有限的，最好的办法自然是实现横向扩展，那么组建tomcat集群是有效提升性能的手段。我们还是采用了Nginx来作为请求分流的服务器，后端多个tomcat共享session来协同工作。可以参考之前写的《利用nginx+tomcat+memcached组建web服务器负载均衡》。
4. 优化tomcat参数
这里以tomcat7的参数配置为例，需要修改conf/server.xml文件，主要是优化连接配置，关闭客户端dns查询。
<Connector port="8080"      
       protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"   
       connectionTimeout="20000"     
       redirectPort="8443"             
       maxThreads="500"             
       minSpareThreads="20"            
       acceptCount="100"           
       disableUploadTimeout="true"           
       enableLookups="false"             
       URIEncoding="UTF-8" />
5. 改用APR库
tomcat默认采用的BIO模型，在几百并发下性能会有很严重的下降。tomcat自带还有NIO的模型，另外也可以调用APR的库来实现操作系统级别控制。
NIO模型是内置的，调用很方便，只需要将上面配置文件中protocol修改成org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol，重启即可生效。上面配置我已经改过了，默认的是HTTP/1.1。
APR则需要安装第三方库，在高并发下会让性能有明显提升。
具体安装办法：
1)安装apr tar zxvf apr-1.4.2.tar
cd apr-1.4.2
./configure --prefix=/usr/local/apr
make
make install 
2)安装apr-iconv 程序代码
tar -zxvf apr-iconv-1.2.1.tar.gz
cd apr-iconv-1.2.1
./configure --prefix=/usr/local/apr-iconv --with-apr=/usr/local/apr
make
make install 
3)安装apr-util 程序代码
tar zxvf apr-util-1.3.10.tar.gz
cd apr-util-1.3.10
./configure --prefix=/usr/local/apr-util --with-apr=/usr/local/apr --with-apr-iconv=/usr/local/apr-iconv/bin/apriconv
make
make install 
4)安装tomcat-native 程序代码
tar zxvf tomcat-native-1.1.20-src.tar.gz
cd tomcat-native-1.1.20-src/jni/native  
./configure --with-apr=/usr/local/apr --with-java-home=/usr/java/jdk1.6.0_23
make
make install 
5)添加环境变量
vi /etc/profile
#在他文件末尾处添加下面的变量
# apr export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/apr/lib
执行
source /etc/profile
此时环境变量生效果 
启动tomcat TOMCAT_HOME/bin/start.sh
more TOMCAT_HOME/logs/catalina.out 
即可看到 Aug 29, 2010 3:47:32 PM org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener init INFO: Loaded APR based Apache Tomcat Native library 1.1.20.
优化完成
安装完成后重启即可生效。如使用默认protocal就是apr，但最好把将protocol修改成org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol，会更加明确。
在官方找到一个表格详细说明了这三种方式的区别：
                   Java Blocking Connector   Java Nio Blocking Connector   APR/native Connector
                             BIO                         NIO                       APR
Classname                AjpProtocol               AjpNioProtocol           AjpAprProtocol
Tomcat Version           3.x onwards                 7.x onwards              5.5.x onwards
Support Polling              NO                          YES                       YES
Polling Size                 N/A                   maxConnections             maxConnections
Read Request Headers      Blocking                  Sim Blocking                   Blocking
Read Request Body         Blocking                  Sim Blocking                   Blocking
Write Response            Blocking                  Sim Blocking                   Blocking
Wait for next Request     Blocking                  Non Blocking               Non Blocking
Max Connections        maxConnections              maxConnections             maxConnections
6. 优化网络
Joel也明确提出了优化网卡驱动可以有效提升性能，这个对于集群环境工作的时候尤为重要。由于我们采用了linux服务器，所以优化内核参数也是一个非常重要的工作。给一个参考的优化参数：
1.修改/etc/sysctl.cnf文件，在最后追加如下内容：
net.core.netdev_max_backlog = 32768
net.core.somaxconn = 32768
net.core.wmem_default = 8388608
net.core.rmem_default = 8388608
net.core.rmem_max = 16777216
net.core.wmem_max = 16777216
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000
net.ipv4.route.gc_timeout = 100
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200
net.ipv4.tcp_timestamps = 0
net.ipv4.tcp_synack_retries = 2
net.ipv4.tcp_syn_retries = 2
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_mem = 94500000 915000000 927000000
net.ipv4.tcp_max_orphans = 3276800
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 65536

2. 保存退出，执行sysctl -p生效
7. 让测试说话
优化系统最忌讳的就是只调优不测试，有时不适当的优化反而会让性能更低。以上所有的优化方法都要在本地进行性能测试过后再不断调整参数，这样最终才能达到最佳的优化效果。
补充Bio、Nio、Apr模式的测试结果：
对于这几种模式，我用ab命令模拟1000并发测试10000词，测试结果比较意外，为了确认结果，我每种方式反复测试了10多次，并且在两个服务器上都测试了一遍。结果发现Bio和Nio性能差别非常微弱，难怪默认居然还是Bio。但是采用apr，连接建立的速度会有50%～100%的提升。直接调用操作系统层果然神速啊，这里强烈推荐apr方式！