• Tomcat 优化


    原文:https://www.jianshu.com/p/ca6ed42ec561

    1、Tomcat8优化

    tomcat服务器在JavaEE项目中使用率非常高,所以在生产环境对tomcat的优化也变得非常重要了。

    对于tomcat的优化,主要是从2个方面入手,一是,tomcat自身的配置,另一个是tomcat所运行的jvm虚拟机的调优。

    下面我们将从这2个方面进行讲解。

    1.1、Tomcat配置优化

    1.1.1、部署安装tomcat8

    下载并安装:

    https://tomcat.apache.org/download-80.cgi

     
    1537885756741.png
    cd /tmp
    wget http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/apache/tomcat/tomcat-8/v8.5.34/bin/apache-tomcat-8.5.34.tar.gz
    
    tar -xvf apache-tomcat-8.5.34.tar.gz
    cd apache-tomcat-8.5.34/conf
    #修改配置文件,配置tomcat的管理用户
    vim tomcat-users.xml
    #写入如下内容:
    <role rolename="manager"/>
    <role rolename="manager-gui"/>
    <role rolename="admin"/>
    <role rolename="admin-gui"/>
    <user username="tomcat" password="tomcat" roles="admin-gui,admin,manager-gui,manager"/>
    #保存退出
    
    #如果是tomcat7,配置了tomcat用户就可以登录系统了,但是tomcat8中不行,还需要修改另一个配置文件,否则访问不了,提示403
    vim webapps/manager/META-INF/context.xml
    
    #将<Valve的内容注释掉
    <Context antiResourceLocking="false" privileged="true" >
     <!-- <Valve className="org.apache.catalina.valves.RemoteAddrValve"
             allow="127.d+.d+.d+|::1|0:0:0:0:0:0:0:1" /> -->
      <Manager sessionAttributeValueClassNameFilter="java.lang.(?:Boolean|Integer|Long|Number|String)|org.apache.catalina.filters.CsrfPreventionFilter$LruCache(?:$1)?|java.util.(?:Linked)?HashMap"/>
    </Context>
    #保存退出即可
    
    #启动tomcat
    cd /tmp/apache-tomcat-8.5.34/bin/
    ./startup.sh && tail -f ../logs/catalina.out
    
    #打开浏览器进行测试访问
    http://192.168.40.133:8080/
    
    
     
    1537886442880.png

    点击“Server Status”,输入用户名、密码进行登录,tomcat/tomcat

     
    1537886585179.png
     
    1537886617256.png

    进入之后即可看到服务的信息。

    1.1.2、禁用AJP连接

    在服务状态页面中可以看到,默认状态下会启用AJP服务,并且占用8009端口。

     
    1537886721693.png

    什么是AJP呢?

    AJP(Apache JServer Protocol)
    AJPv13协议是面向包的。WEB服务器和Servlet容器通过TCP连接来交互;为了节省SOCKET创建的昂贵代价,WEB服务器会尝试维护一个永久TCP连接到servlet容器,并且在多个请求和响应周期过程会重用连接。

     
    1537886760361.png

    我们一般是使用Nginx+tomcat的架构,所以用不着AJP协议,所以把AJP连接器禁用。

    修改conf下的server.xml文件,将AJP服务禁用掉即可。

    <Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />
    
     
    1537886904896.png

    重启tomcat,查看效果。

     
    1537887017961.png

    可以看到AJP服务以及不存在了。

    1.1.3、执行器(线程池)

    在tomcat中每一个用户请求都是一个线程,所以可以使用线程池提高性能。

    修改server.xml文件:

    <!--将注释打开-->
    <Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
            maxThreads="500" minSpareThreads="50" prestartminSpareThreads="true" maxQueueSize="100"/>
    <!--
    参数说明:
    maxThreads:最大并发数,默认设置 200,一般建议在 500 ~ 1000,根据硬件设施和业务来判断
    minSpareThreads:Tomcat 初始化时创建的线程数,默认设置 25
    prestartminSpareThreads: 在 Tomcat 初始化的时候就初始化 minSpareThreads 的参数值,如果不等于 true,minSpareThreads 的值就没啥效果了
    maxQueueSize,最大的等待队列数,超过则拒绝请求
    -->
    
    <!--在Connector中设置executor属性指向上面的执行器-->
    <Connector executor="tomcatThreadPool"  port="8080" protocol="HTTP/1.1"
                   connectionTimeout="20000"
                   redirectPort="8443" />
    
    

    保存退出,重启tomcat,查看效果。

     
    1537891844779.png

    在页面中显示最大线程数为-1,这个是正常的,仅仅是显示的问题,实际使用的指定的值。

    也有人遇到这样的问题:https://blog.csdn.net/weixin_38278878/article/details/80144397

    1.1.4、3种运行模式

    tomcat的运行模式有3种:

    1. bio
      默认的模式,性能非常低下,没有经过任何优化处理和支持.
    2. nio
      nio(new I/O),是Java SE 1.4及后续版本提供的一种新的I/O操作方式(即java.nio包及其子包)。Java nio是一个基于缓冲区、并能提供非阻塞I/O操作的Java API,因此nio也被看成是non-blocking I/O的缩写。它拥有比传统I/O操作(bio)更好的并发运行性能。
    3. apr
      安装起来最困难,但是从操作系统级别来解决异步的IO问题,大幅度的提高性能.

    推荐使用nio,不过,在tomcat8中有最新的nio2,速度更快,建议使用nio2.

    设置nio2:

    <Connector executor="tomcatThreadPool"  port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11Nio2Protocol"
                   connectionTimeout="20000"
                   redirectPort="8443" />
    
     
    1537892225489.png

    可以看到已经设置为nio2了。

    1.2、部署测试用的java web项目

    为了方便测试性能,我们将部署一个java web项目,这个项目本身和本套课程没有什么关系,仅仅用于测试。

    注意:这里在测试时,我们使用一个新的tomcat,进行测试,后面再对其进行优化调整,再测试。

    1.2.1、创建dashboard数据库

    cat dashboard.sql | mysql -uroot -proot
    

    创建完成后,可以看到有3张表。

     
    1537892698827.png

    1.2.2、部署web应用

    找到自己的项目上传war包,上传到linux服务器,进行部署安装。

    cd /tmp/apache-tomcat-8.5.34/webapps
    rm -rf *
    mkdir ROOT
    cd ROOT/
    
    rz上传war包
    jar -xvf test-dashboard-web.war
    rm -rf test-dashboard-web.war
    
    #修改数据库配置文件
    cd /tmp/apache-tomcat-8.5.34/webapps/ROOT/WEB-INF/classes
    vim jdbc.properties
    
    #这里根据自己的实际情况进行配置
    
    jdbc.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
    jdbc.url=jdbc:mysql://node01:3306/dashboard?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&autoReconnect=true&allowMultiQueries=true
    jdbc.username=root
    jdbc.password=root
    
    

    重新启动tomcat。

    访问首页,查看是否已经启动成功:http://192.168.40.133:8080/index

     
    1537946855605.png

    1.3、使用Apache JMeter进行测试

    Apache Jmeter是开源的压力测试工具,我们借助于此工具进行测试,将测试出tomcat的吞吐量等信息。

    1.3.1、下载安装

    下载地址:http://jmeter.apache.org/download_jmeter.cgi

     
    1537949454864.png

    安装:直接将下载好的zip压缩包进行解压即可。

     
    1537949516687.png

    进入bin目录,找到jmeter.bat文件,双机打开即可启动。

     
    1537949587540.png
     
    1537949628061.png
     
    1537949711256.png

    1.3.2、修改主题和语言

    默认的主题是黑色风格的主题并且语言是英语,这样不太方便使用,所以需要修改下主题和中文语言。

     
    1537949830874.png
     
    1537949884794.png
     
    1537949923207.png

    主题修改完成。

    接下来设置语言为简体中文。

     
    1537949965832.png

    语言修改完成。


     
    1537950040975.png

    1.3.3、创建首页的测试用例

    第一步:保存测试用例


     
    1537952165502.png

    第二步:添加线程组,使用线程模拟用户的并发

     
    1537952849110.png
     
    1537968506080.png

    1000个线程,每个线程循环10次,也就是tomcat会接收到10000个请求。

    第三步:添加http请求

     
    1537970361030.png
     
    1537970437128.png

    第四步:添加请求监控

     
    1537970530920.png
     
    1537970575424.png

    1.3.4、启动、进行测试

     
    1537970641386.png

    1.3.5、聚合报告

    在聚合报告中,重点看吞吐量。

     
    1538727715123.png

    1.4、调整tomcat参数进行优化

    通过上面测试可以看出,tomcat在不做任何调整时,吞吐量为73次/秒。

    1.4.1、禁用AJP服务

     
    1537971815919.png
     
    1537971838198.png

    可以看到,禁用AJP服务后,吞吐量会有所提升。

    当然了,测试不一定准确,需要多测试几次才能看出是否有提升。

    1.4.2、设置线程池

    通过设置线程池,调整线程池相关的参数进行测试tomcat的性能。

    1.4.2.1、最大线程数为500,初始为50
    <Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
            maxThreads="500" minSpareThreads="50" prestartminSpareThreads="true"/>
    

    测试结果:

     
    1538732278070.png

    吞吐量为128次/秒,性能有所提升。

    1.4.2.2、最大线程数为1000,初始为200
    <Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
            maxThreads="1000" minSpareThreads="200" prestartminSpareThreads="true"/>
    
     
    1538732664770.png

    吞吐量为151,性能有所提升。

    1.4.2.3、最大线程数为5000,初始为1000

    是否是线程数最多,速度越快呢? 我们来测试下。

    <Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
            maxThreads="5000" minSpareThreads="1000" prestartminSpareThreads="true"/>
    
     
    1538732998659.png

    可以看到,虽然最大线程已经设置到5000,但是实际测试效果并不理想,并且平均的响应时间也边长了,所以单纯靠提升线程数量是不能一直得到性能提升的。

    1.4.2.4、设置最大等待队列数

    默认情况下,请求发送到tomcat,如果tomcat正忙,那么该请求会一直等待。这样虽然可以保证每个请求都能请求到,但是请求时间就会边长。

    有些时候,我们也不一定要求请求一定等待,可以设置最大等待队列大小,如果超过就不等待了。这样虽然有些请求是失败的,但是请求时间会虽短。典型的应用:12306。

    <!--最大等待数为100-->
    <Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
            maxThreads="500" minSpareThreads="100" prestartminSpareThreads="true" maxQueueSize="100"/>
    
     
    1538733508872.png

    测试结果:

    • 平均响应时间:3.1秒
      • 响应时间明显缩短
    • 错误率:49.88%
      • 错误率提升到一半,也可以理解,最大线程为500,测试的并发为1000
    • 吞吐量:238次/秒
      • 吞吐量明显提升

    结论:响应时间、吞吐量这2个指标需要找到平衡才能达到更好的性能。

    1.4.3、设置nio2的运行模式

    将最大线程设置为500进行测试:

    <Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
            maxThreads="500" minSpareThreads="50" prestartminSpareThreads="true"/>
    
    <!-- 设置nio2 -->
    <Connector executor="tomcatThreadPool" port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11Nio2Protocol"
                   connectionTimeout="20000"
                   redirectPort="8443" />
    
    
     
    1538747028764.png

    可以看到,平均响应时间有缩短,吞吐量有提升,可以得出结论:nio2的性能要高于nio。

    1.5、调整JVM参数进行优化

    接下来,测试通过jvm参数进行优化,为了测试一致性,依然将最大线程数设置为500,启用nio2运行模式。

    1.5.1、设置并行垃圾回收器

    #年轻代、老年代均使用并行收集器,初始堆内存64M,最大堆内存512M
    JAVA_OPTS="-XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC -Xms64m -Xmx512m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:../logs/gc.log"
    
     
    1538012232502.png

    测试结果与默认的JVM参数结果接近。(执行了2次测试,结果是第二次测试的结果)

    1.5.2、查看gc日志文件

    将gc.log文件上传到gceasy.io查看gc中是否存在问题。

    问题一:


     
    1538012634194.png

    在报告中显示,在5次GC时,系统所消耗的时间大于用户时间,这反应出的服务器的性能存在瓶颈,调度CPU等资源所消耗的时间要长一些。

    问题二:


     
    1538013060119.png

    可以关键指标中可以看出,吞吐量表现不错,但是gc时,线程的暂停时间稍有点长。

    问题三:


     
    1538013925947.png

    通过GC的统计可以看出:

    • 年轻代的gc有74次,次数稍有多,说明年轻代设置的大小不合适需要调整
    • FullGC有8次,说明堆内存的大小不合适,需要调整

    问题四:


     
    1538014237594.png

    从GC原因的可以看出,年轻代大小设置不合理,导致了多次GC。

    1.5.3、调整年轻代大小

    JAVA_OPTS="-XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC -Xms128m -Xmx1024m -XX:NewSize=64m -XX:MaxNewSize=256m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:../logs/gc.log"
    

    将初始堆大小设置为128m,最大为1024m

    初始年轻代大小64m,年轻代最大256m


     
    1538015127822.png

    从测试结果来看,吞吐量以及响应时间均有提升。

    查看gc日志:

     
    1538015681175.png

     
    1538016117073.png

    可以看到GC次数要明显减少,说明调整是有效的。

    1.5.4、设置G1垃圾回收器

    #设置了最大停顿时间100毫秒,初始堆内存128m,最大堆内存1024m
    JAVA_OPTS="-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -Xms128m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:../logs/gc.log"
    

    测试结果:


     
    1538019510782.png
     
    1538019458636.png

    可以看到,吞吐量有所提升,评价响应时间也有所缩短。

    1.5.5、小结

    通过上述的测试,可以总结出,对tomcat性能优化就是需要不断的进行调整参数,然后测试结果,可能会调优也可能会调差,这时就需要借助于gc的可视化工具来看gc的情况。再帮我我们做出决策应该调整哪些参数。

    原文:
    作者:JavaLover
    链接:https://www.jianshu.com/p/ca6ed42ec561
    来源:简书
    著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。
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