大型网站架构的技术细节：后端的工作原理，搭建Web应用服务器

4lqedz · 发表于 2024-7-27 17:13:02

搭建Web应用服务器

后端应用程序的服务器叫作为Web应用服务器，Web应用服务器按照区别的研发语言是有所区别的。这儿以Java研发的后端应用程序为例，对应的Web应用服务器软件有Tomcat、Jetty和Weblogic。

重视：Web应用服务器和第3章说到的Web服务器是有所区别的。Web服务器通常处理的是静态网页资源，如网页关联文件和照片等资源文件，而Web应用服务器除了能处理静态文件之外，还能够执行应用程序。

Tomcat：在架构方面其采用了整体架构，很难扩展并且配置繁杂，然则功能全面；在文档方面其功能比较全面，网上能查到非常多在运用过程中遇到的问题；在应用场景方面，其适用于频繁且生命周期较短的请求。

Jetty：在架构方面基于一个可扩展的架构，扩展更易且配置简单，可按照需要增减组件，内存开销相对更少；在文档方面，其文档比较零散，网上能查到的在运用过程中遇到问题较少有些；在应用场景方面，其适用于海量连接且长期的请求，如Web聊天应用。

Weblogic是一款不开源且难免费的商场软件，功能完善况且版本稳定。

Web应用服务器软件的选取可按照详细的业务场景而选择。当然，一个大型网站系统里可能会有多种Web应用服务器软件，由于区别的后端应用程序会有区别的业务场景和性能需求，因此Web应用服务器软件需要按照实质状况来选择。但通常状况下，大都数的业务请求都是频繁的况且生命周期较短，在流行性方面Tomcat亦是比较占优的，因此呢这儿选择Tomcat做为本书的Web应用服务器软件。

因为Tomcat本身是用Java语言编写的，其运行的后端应用程序亦是用Java编写的，而运行Java编写的程序需要JDK环境，因此Tomcat的安装过程大体上分成两部分，即JDK安装和Tomcat安装。这儿需要重视的是，区别的Tomcat版本对JDK版本是有需求的，如表4.1所示，详情见Tomcat官方文档（http://tomcat.apache.org/whichversion.html）。

表4.1　区别的Tomcat版本对JDK版本的需求

下面分别在Windows系统和CentOS系统中安装Tomcat。选取这两个系统是由于Windows通常是研发人员在研发时运用的操作系统，而CentOS通常是网站服务器的操作系统。

说明：JDK（Java Development Kit）是Java软件研发工具包，其包括Java的运行环境和工具。JDK的原理会在4.1.4小节“后端应用程序的工作原理”中详细介绍，这儿只需要关注安装过程就可。

1.在Windows系统中安装Tomcat

在Windows系统中安装Tomcat的操作过程如下：

（1）从Oracle JDK官网

（https://www.oracle.com/java/technologies/javase-downloads.html）上下载JDK，通常选取最新的LTS（Long Time Support，长时间支持）版本。官网上的版本划分如图4.1所示，这儿选取JDK 11（图4.1中的Java SE 11）做为安装版本，打开下载链接后选取Windows版本的JDK安装包下载就可。

图4.1 官网上的版本划分

重视：有些项目出于JDK升级成本或稳定性的思虑，会选择旧版本的JDK，如JDK 8。倘若项目的JDK版本已然选定了，那样即使是研发环境，亦应该选择对应的版本。另一，JDK通常指的是Oracle的JDK。除此之外还有其他的JDK，如Open JDK等。2019年后发布的Oracle JDK版本起始收费（商场用途），而Open JDK是完全免费的。

（2）双击下载的JDK安装文件安装JDK。安装完毕后需要配置环境变量才可让JDK生效。打开“系统属性”对话框，单击“环境变量”按钮弹出“环境变量”对话框，如图4.2所示。

图4.2 “环境变量”对话框

打开“环境变量”对话框后，在“系统变量”栏中添加JAVA_HOME变量，如图4.3所示。其中，变量的值为JDK的安装目录，JAVA_HOME这个变量名是固定的，非常多第三方软件都会按照JAVA_HOME寻找JDK的路径。

图4.3 设置JAVA_HOME环境变量

添加完JAVA_HOME变量后编辑Path变量，把%JAVA_HOME%\bin添加进去，如图4.4所示。值得一提的是，Path变量的设置是为了让Windows系统找到JDK的位置，设置Path环境变量后，就能够在任何目录下执行javac/java等命令了。

而JAVA_HOME的设置不仅是为了在Path变量设置时显出简洁，更重要的是让有些软件找到JDK的位置，如Tomcat便是经过JAVA_HOME环境变量找到JDK位置的（默认状况）。

图4.4 在Path变量中添加JAVA_HOME

配置完环境变量之后，就能够检验JDK是不是安装完成为了。打开一个新的CMD窗口（旧的CMD窗口不识别新设置的环境变量），执行java-version命令，倘若命令执行后表示当前的JDK版本的话，即说明JDK安装成功，如图4.5所示。

图4.5 检验JDK是不是安装成功

重视：倘若之前安装了其他版本的JDK，需要先卸载原有的JDK再安装新的JDK，卸载JDK需要在“应用和功能”中卸载，这般才可把原有的JDK卸载干净。另一，这儿的环境变量配置是以JDK 11为例的，其他版本的JDK在环境变量配置时可能会有所区别。

（3）从Tomcat官网（https://tomcat.apache.org/）上下载Tomcat，这儿选取最新的稳定版本。官网上的版本划分如图4.6所示，这儿下载适用于Windows系统的Tomcat 9。

图4.6 官网上的版本划分

重视：非常多项目都选择Tomcat的旧版本（如稳定性较好的8.5），这是由于Web应用服务器最重要的便是稳定性，旧版本的稳定性已然经过了长期的验证，而新版本虽然带来非常多新的功能，然则新功能亦可能会给Tomcat带来不稳定的状况，况且这些新功能非常多状况下都是不必要的。

（4）下载完Tomcat压缩包后，将其解压，目录结构如图4.7所示。其中，webapps/ROOT文件夹默认存放后端应用程序，conf文件夹存放的是Tomcat关联的配置文件，logs文件夹存放的是Tomcat运行日志。

图4.7 解压后的Tomcat目录结构

（5）修改Tomcat配置。Tomcat的配置文件是conf/server.xml，默认的配置文件如代码4.1所示。

代码4.1　默认的Tomcat配置

…

connectionTimeout="20000"

redirectPort="8443" />

…

<Host

name="localhost"

appBase="webapps"

unpackWARs="true"

autoDeploy="true">

…

</Host>

...

（6）添加Tomcat环境变量。打开“环境变量”对话框，在“系统变量”栏中添加CATALINA_HOME变量，如图4.8所示，其中，变量的值为Tomcat的安装目录，CATALINA_HOME这个变量名是固定的。

说明：Tomcat实质上是Apache的扩展，其重点由3个部分构成，即Web容器、Catalina和JSP容器。Web容器用于处理有些静态网页资源；Catalina用于运行Java程序；JSP容器用于处理JSP动态网页。值得一提的是，Tomcat虽然能处理静态网页资源，然则其处理能力无Web服务器软件（如Apache和Nginx）有效，因此Tomcat通常只做为Java后端应用程序或JSP的运行环境。

图4.8 设置Tomcat环境变量

（7）起步Tomcat。进入图4.7所示的bin文件夹，双击startup.bat文件，正常状况下会显现如图4.9所示的窗口，此窗口无须关闭，关闭窗口即为关闭Tomcat。倘若窗口一闪而过，则暗示Tomcat起步失败，能够查看图4.7所示的logs文件夹中的catalina.log日志。倘若保持默认Tomcat配置的话，在浏览器的位置栏中输入http://localhost:8080会打开Tomcat的默认网页，如图4.10所示。

重视：Tomcat除了以上起步方式以外，还能够经过“Windows服务”的形式起步，即Tomcat的起步无须人工执行，计算机会自动在后台进程中执行Tomcat程序，并且无如图4.9所示的窗口。这种起步方式通常是在Windows做为服务器系统的状况下，而在做为研发时运用的Windows系统中，不意见以Windows服务的形式起步Tomcat，这般会与IDE（IDE指的是研发工具，如Eclipse、VS Code等）调试后端应用程序时产生冲突。

图4.9 Tomcat起步窗口

图4.10 Tomcat默认网页

（8）倘若非本机的浏览器想要拜访Tomcat服务，则需要设置防火墙开启端口权限。针对大型网站而言，服务器系统通常为Linux系统，Windows的Tomcat通常只是为了本地研发运用，非本机浏览器拜访的场景比较少，因此呢防火墙的设置不是必要的操作。倘若研发时有非本机拜访的状况，能够暂时关闭Windows防火墙。

2.在CentOS系统中安装Tomcat

在CentOS系统中安装Tomcat时，举荐经过下载指定版本的方式进行安装。

需要重视的是，研发环境和生产环境的Tomcat版本最好保持一致，这般能避免有些因为Tomcat版本差异而诱发的问题。

重视：这儿有别于3.1.1小节中举荐的yum安装，这是由于Web服务器（Apache、Nginx等）只是负责静态资源处理，版本差异对稳定性不会产生太大的影响，而Web应用服务器软件（Tomcat等）是做为后端应用程序的容器，版本差异对后端应用程序的稳定性影响很强，因此呢Web应用服务器软件需要指定版本进行安装。

下面是CentOS系统中安装Tomcat的详细操作过程。

（1）从Oracle JDK官网

（https://www.oracle.com/java/technologies/javase-downloads.html）上下载JDK，通常选取最新的LTS（Long Time Support，长时间支持）版本。官网上的版本划分如图4.1所示，这儿选取JDK 11（图4.1中的Java SE 11）做为安装版本。单击下载链接后会进入仔细的下载页面，如图4.11所示。选取对应系统的安装包安装起来会方便有些，然则为了安装过程的通用性，咱们选取通用的Linux压缩包做为下载对象。

图4.11 仔细的下载页面

（2）安装JDK。下载完通用的Linux系统压缩包后，把JDK压缩包解压到任意目录下（这儿举荐/usr/local目录），解压命令如代码4.2所示，其中，

jdk-11.0.6_linux-x64_bin.tar.gz是压缩包名，/usr/local/是解压的目的路径。解压后的目录结构如图4.12所示。

代码4.2　解压缩JDK压缩包

sudo tar -xvf jdk-11.0.6_linux-x64_bin.tar.gz -C /usr/local/

图4.12 JDK解压后的目录结构

解压完毕后，需要配置环境变量才可让JDK生效，配置命令如代码4.3所示。其中，/usr/local/jdk-11.0.6为JDK的路径。

代码4.3　配置JDK环境变量

sudo echo export JAVA_HOME=/usr/local/jdk-11.0.6 >> /etc/profile

sudo echo export PATH=$PATHJAVA_HOME/bin >> /etc/profile

sudo source /etc/profile

配置完JDK的环境变量后，输入java-version检验JDK是不是安装成功，正常状况下会表示当前的JDK版本，如图4.13所示。

图4.13 检验JDK是不是安装成功

（3）从Tomcat官网（https://tomcat.apache.org/）上下载Tomcat，这儿选取最新的稳定版本。官网上的版本划分如图4.14所示，这儿下载适用于Linux系统的Tomcat 9。

图4.14 官网上的版本划分

重视：前面在Windows系统中安装Tomcat时说到，Tomcat的版本不必定要选择最新的稳定版本，由于Web应用服务器软件最重要的是稳定性，而旧版本因为拥有更长的稳定性检验时间，因此此刻非常多机构都在继续运用稳定的Tomcat 8.5或Tomcat 7，而放弃运用新的Tomcat 9或Tomcat 10。

（4）下载完Tomcat压缩包后，把Tomcat压缩包解压到任意目录下（这儿举荐/usr/local目录），解压命令如代码4.4所示。其中，

apache-tomcat-9.0.33.tar.gz是压缩包名，/usr/local/是解压的目的路径。解压后的目录结构如图4.15所示，其中，webapps文件夹默认用来存放后端应用程序，conf文件夹存放的是Tomcat关联配置文件，logs文件夹存放的是Tomcat运行日志。

代码4.4　解压缩Tomcat压缩包

sudo tar -xvf apache-tomcat-9.0.33.tar.gz -C /usr/local/

图4.15 解压后的Tomcat目录结构

（5）修改Tomcat配置。Tomcat的配置文件是conf/server.xml，默认的配置文件代码如代码4.5所示。

代码4.5　默认的Tomcat配置

…

connectionTimeout="20000"

redirectPort="8443" />

…

<Host

name="localhost"

appBase="webapps"

unpackWARs="true"

autoDeploy="true">

…

</Host>

…

（6）添加Tomcat环境变量，配置命令如代码4.6所示，其中，CATALINA_HOME变量名是固定的，

/usr/local/apache-tomcat-9.0.33是Tomcat的路径。

代码4.6　配置Tomcat环境变量

sudo echo export CATALINA_HOME=/usr/local/apache-tomcat-9.0.33 >> /etc/

profile

sudo echo export PATH=$PATHCATALINA_HOME/bin >> /etc/profile

sudo source /etc/profile

（7）配置自动起步Tomcat服务。新建

/usr/lib/systemd/system/tomcat.service文件，在文件内写入如代码4.7所示的内容，其中，

/usr/local/apache-tomcat-9.0.33/bin/startup.sh和

/usr/local/apache-tomcat-9.0.33/bin/shutdown.sh需要按照实质的目录路径而定。

代码4.7　配置自动起步Tomcat服务

[Unit]

Description=Tomcat

After=syslog.target network.target remote-fs.target nss-lookup.target

[Service]

Type=oneshot

ExecStart=/usr/local/apache-tomcat-9.0.33/bin/startup.sh

ExecStop=/usr/local/apache-tomcat-9.0.33/bin/shutdown.sh

ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID

RemainAfterExit=yes

[Install]

WantedBy=multi-user.target

创建完文件后，设置开机起步命令、起步服务命令和停止服务命令，如代码4.8所示。其中，tomcat.service为刚创建的文件名。

代码4.8　配置开机起步命令等

sudo systemctl enable tomcat.service #设置开机起步命令

sudo systemctl start tomcat.service #起步服务命令

sudo systemctl stop tomcat.service #停止服务命令

（8）配置防火墙。通常完成过程（4）就能起步Tomcat了，倘若防火墙是开启状态的话，则非本机的浏览器是不可拜访Tomcat的，因此呢这儿需要配置防火墙。配置防火墙的命令如代码4.9所示，并且命令需要次序执行。

代码4.9　配置防火墙的命令

#打开端口，8080为Tomcat端口

sudo firewall-cmd --add-port=8080/tcp –permanent

sudo firewall-cmd --reload #重启防火墙

防火墙配置成功后，非本机浏览器便能够拜访Tomcat默认网页了，如图4.16所示。其中，192.168.3.54为服务器的IP位置，8080为Tomcat的端口。

图4.16 非本机浏览器拜访Tomcat默认网页

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