apache+tomcat+mysql负载均衡和集群

前言：
公司开发了一个网站，估计最高在线人数是3万，并发人数最多100人。开发的网站是否能否承受这个压力，如何确保网站的负荷没有问题，经过研究决定如下：
（1） 采用负载平衡和集群技术，初步机构采用Apache+Tomcat的机群技术。
（2） 采用压力测试工具，测试压力。工具是Loadrunner。
硬件环境搭建：
为了能够进行压力测试，需要搭建一个环境。刚开始时，测试在公司局域网内进行，但很快发现了一个问题，即一个脚本的压力测试结果每次都不一样，并且差别很大。原来是受公司网络的影响，于是决定搭建一个完全隔离的局域网测试。搭建后的局域网配置如下：
（1） 网络速度：100M
（2） 三台服务器：
负载服务器 ：操作系统windows2003，
Tomcat服务器：操作系统windows2000 Professional
数据库服务器：操作系统windows2000 Professional
三台机器的cpu 2.4 G, 内存 1G。
软件环境搭建：
软件的版本如下：
Apache 版本：2.054，
Tomcat5.0.30,
mysql ：4.1.14.
JDK1.5
压力测试工具：Loadrunner7.8。

负载平衡方案如下：
一台机器（操作系统2003）安装apache，作为负载服务器，并安装tomcat作为一个worker；一个单独安装tomcat，作为第二个worker；剩下的一台单独作为数据库服务器。
Apache和tomcat的负载平衡采用JK1.2.14（没有采用2.0，主要是2.0不再维护了）。
集群方案：
采用Tomcat本身的集群方案。在server.xml配置。
压力测试问题：
压力测试后，发现了一些问题，现一一列出来：
（1） 采用Tocmat集群后，速度变得很慢。因为集群后，要进行session复制，导致速度较慢。Tomcatd的复制，目前不支持application复制。复制的作用，主要用来容错的，即一台机器有故障后，apache可以把请求自动转发到另外一个机器。在容错和速度的考虑上，我们最终选择速度，去掉了Tomcat集群。
（2） 操作系统最大并发用户的限制：
为了采用网站的压力，我们开始的时候，仅测试Tomcat的最大负载数。Tomcat服务器安装的操作系统是windows2000 Professional。当我们用压力测试工具，并发测试时，发现只要超过15个并发用户，会经常出现无法连接服务器的情况。经过研究，发现是操作系统的问题：windows2000 Professional 支持的并发访问用户有限，默认的好像是15个。于是我们把操作系统全部采用windows2003 server版本。
（3） 数据库连接池的问题：
测试数据库连接性能时，发现数据库连接速度很慢。每增加一些用户，连接性能就差了很多。我们采用的数据库连接池是DBCP，默认的初始化为50个，应该不会很慢吧。查询数据库的连接数，发现初始化，只初始化一个连接。并发增加一个用户时，程序就会重新创建一个连接，导致连接很慢。原因就在这里了。如何解决呢？偶尔在JDK1.4下的Tomcat5.0.30下执行数据库连接压力测试，发现速度很快，程序创建数据库连接的速度也是很快的。看来JDK1.5的JDBC驱动程序有问题。于是我们修改 JDK的版本为1.4.

（4） C3P0和DBCP
C3P0是Hibernate3.0默认的自带数据库连接池，DBCP是Apache开发的数据库连接池。我们对这两种连接池进行压力测试对比，发现在并发300个用户以下时，DBCP比C3P0平均时间快1秒左右。但在并发400个用户时，两者差不多。

速度上虽然DBCP比C3P0快些，但是有BUG：当DBCP建立的数据库连接，因为某种原因断掉后，DBCP将不会再重新创建新的连接，导致必须重新启动Tomcat才能解决问题。DBCP的BUG使我们决定采用C3P0作为数据库连接池。
调整后的方案：
操作系统Windows2003 server版本
JDK1.4
Tomcat 5.0.30
数据库连接池C3P0
仅采用负载平衡，不采用集群。
软件的配置：
Apache配置：主要配置httpd.conf和新增加的文件workers.properties
Httpd.conf：
#一个连接的最大请求数量
MaxKeepAliveRequests 10000
#NT环境，只能配置这个参数来提供性能

#每个进程的线程数，最大1920。NT只启动父子两个进程，不能设置启动多个进程
ThreadsPerChild 1900
每个子进程能够处理的最大请求数
MaxRequestsPerChild 10000

# 加载mod_jk
#
LoadModule jk_module modules/mod_jk.so
#
# 配置mod_jk
#
JkWorkersFile conf/workers.properties
JkLogFile logs/mod_jk.log
JkLogLevel info
#请求分发，对jsp文件，.do等动态请求交由tomcat处理
DocumentRoot "C:/Apache/htdocs"
JkMount /*.jsp loadbalancer
JkMount /*.do loadbalancer
JkMount /servlet/* loadbalancer
#关掉主机Lookup，如果为on，很影响性能，可以有10多秒钟的延迟。
HostnameLookups Off
#缓存配置
LoadModule cache_module modules/mod_cache.so
LoadModule disk_cache_module modules/mod_disk_cache.so
LoadModule mem_cache_module modules/mod_mem_cache.so

CacheForceCompletion 100
CacheDefaultExpire 3600
CacheMaxExpire 86400
CacheLastModifiedFactor 0.1

CacheEnable disk /
CacheRoot c:/cacheroot
CacheSize 327680
CacheDirLength 4
CacheDirLevels 5
CacheGcInterval 4


CacheEnable mem /
MCacheSize 8192
MCacheMaxObjectCount 10000
MCacheMinObjectSize 1
MCacheMaxObjectSize 51200


worker. Properties文件
#
# workers.properties ，可以参考

# In Unix, we use forward slashes:
ps=

# list the workers by name

worker.list=tomcat1, tomcat2, loadbalancer

# ------------------------
# First tomcat server
# ------------------------
worker.tomcat1.port=8009
worker.tomcat1.host=localhost
worker.tomcat1.type=ajp13

# Specify the size of the open connection cache.
#worker.tomcat1.cachesize

#
# Specifies the load balance factor when used with
# a load balancing worker.
# Note:
# ----> lbfactor must be > 0
# ----> Low lbfactor means less work done by the worker.
worker.tomcat1.lbfactor=900

# ------------------------
# Second tomcat server
# ------------------------
worker.tomcat1.port=8009
worker.tomcat1.host=202.88.8.101
worker.tomcat1.type=ajp13

# Specify the size of the open connection cache.
#worker.tomcat1.cachesize

#
# Specifies the load balance factor when used with
# a load balancing worker.
# Note:
# ----> lbfactor must be > 0
# ----> Low lbfactor means less work done by the worker.
worker.tomcat1.lbfactor=2000

# ------------------------
# Load Balancer worker
# ------------------------

#
# The loadbalancer (type lb) worker performs weighted round-robin
# load balancing with sticky sessions.
# Note:
# ----> If a worker dies, the load balancer will check its state
# once in a while. Until then all work is redirected to peer
# worker.
worker.loadbalancer.type=lb
worker.loadbalancer.balanced_workers=tomcat1,tomcat2

#
# END workers.properties
#

Tomcat1配置:

port="8080" maxThreads="150" minSpareThreads="25" maxSpareThreads="75"
enableLookups="false" redirectPort="8443" acceptCount="100"
debug="0" connectionTimeout="20000"
disableUploadTimeout="true" />

maxThreads="500" minSpareThreads="400" maxSpareThreads="450"
enableLookups="false" redirectPort="8443" debug="0"
protocol="AJP/1.3" />

启动内存配置,开发configure tomcat程序即可配置：
Initial memory pool: 200 M
Maxinum memory pool:300M
Tomcat2配置：
配置和tomcat1差不多，需要改动的地方如下：

启动内存配置,开发configure tomcat程序即可配置：
Initial memory pool: 512 M
Maxinum memory pool:768M
Mysql配置：
Server类型：Dedicated MySQL Server Machine
Database usage:Transational Database Only
并发连接数量：Online Transaction Processing(OLTP)
字符集：UTF8
数据库连接池的配置：
我们采用的是spring 框架，配置如下：


org.hibernate.dialect.MySQLDialect
com.mysql.jdbc.Driver
jdbc:mysql://202.88.1.103/db
sa

false
false

true
2

200
5
12000
50
1


其他的没有额外配置。
LoadRunner 常见问题：
（1）sofeware caused connction：这种情况，一般是脚本有问题，或者loadrunner有问题。解决方法：重新启动机器，或者重新录制脚本，估计是loadrunner的bug。
（2）cannot connect to server:无法连接到服务器。这种情况是服务器的配置有问题，服务器无法承受过多的并发连接了。需要优化服务器的配置，
如操作系统采用windows 2003 server，
优化tomcat配置：maxThreads="500" minSpareThreads="400" maxSpareThreads="450"。但是tomcat 最多支持500个并发访问
优化apache配置：
ThreadsPerChild 1900
MaxRequestsPerChild 10000
其他的错误如：
Action.c(10): Error -27791: Server has shut down the connection prematurely
HTTP Status-Code=503 (Service Temporarily Unavailable)
一般都是由于服务器配置不够好引起的，按照问题（2）处理，如果仍旧不行，需要优化硬件和调整程序了。
Apache问题：
（1） File does not exist: C:/Apache/htdocs/favicon.ico：
这个问题是apache，htdocs目录没有favicon.ico文件引起的，该文件是网站的图标，仅在firefox,myIE等浏览器出现。
（2） 图片无法显示：
配置apache后，却无法显示图片。
解决方法：把程序的图片，按照程序结构copy到apache的htdocs目录下。
（3） 无法处理请求：
当我们输入 ***.do 命令后，apache确返回错误信息，而连接tomcat却没有问题。原因是没有把.do命令转发给tomcat处理。解决方法如下：
在apache配置文件中配置如下内容：
DocumentRoot "C:/Apache/htdocs"
JkMount /*.jsp loadbalancer
JkMount /*.do loadbalancer

总结：
网站的压力测试，涉及的知识面挺广的，不仅要熟悉压力测试工具，还要知道如何配置和优化应用服务器和数据库，并且需要知道如何优化网络、操作系统、硬件系统。
测试中不仅要善于发现问题，要知道如何解决。最重要的一点，要有良好的测试方法。刚开始测试时，可以从最简单的测试脚本入手，不需要太复杂的脚本，这样便于发现问题。如我们刚开始时，就从一个简单的下载登陆界面的脚本入手，测试一个tomcat的压力负载。一个简单的获取登陆的脚本，帮助我们优化了tomcat的配置；后来再测试数据库连接，也是一个简单的数据库连接脚本，帮助我们优化了数据库连接池；然后利用这些简单的脚本，测试apache的负载平衡，优化了apache配置。最后运行复杂的脚本，模拟多种角色的用户在不同时间下的处理，以测试网站压力负载。
 

DBCP使用apache的对象池ObjectPool作为连接池的实现，在构造GenericObjectPool时，会生成一个内嵌类Evictor，实现自Runnable接口。如果_timeBetweenEvictionRunsMillis大于0，每过_timeBetweenEvictionRunsMillis毫秒Evictor会调用evict()方法，检查对象的闲置时间是否大于 _minEvictableIdleTimeMillis毫秒（_minEvictableIdleTimeMillis小于等于0时则忽略，默认为30分钟），是则销毁此对象，否则就激活并校验对象，然后调用ensureMinIdle方法检查确保池中对象个数不小于_minIdle。在调用returnObject方法把对象放回对象池，首先检查该对象是否有效，然后调用PoolableObjectFactory 的passivateObject方法使对象处于非活动状态。再检查对象池中对象个数是否小于_maxIdle，是则可以把此对象放回对象池，否则销毁此对象

还有几个很重要的属性，_testOnBorrow、_testOnReturn、_testWhileIdle，这些属性的意义是取得、返回对象和空闲时是否进行验证，检查对象是否有效，默认都为false即不验证。所以当使用DBCP时，数据库连接因为某种原因断掉后，再从连接池中取得连接又不进行验证，这时取得的连接实际已经时无效的数据库连接了。网上很多说DBCP的bug应该都是如此吧，只有把这些属性设为true，再提供_validationQuery语句就可以保证数据库连接始终有效了，oracle数据库可以使用SELECT COUNT(*) FROM DUAL，不过DBCP要求_validationQuery语句查询的记录集必须不为空，可能这也可以算一个小小的BUG，其实只要_validationQuery语句执行通过就可以了。