【愚公系列】2023年11月大数据教学课程 014-JVM实战之Tomcat和参数优化

愚公搬代码

发布于 2025-06-02 15:44:34

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代码可运行

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🚀前言

Tomcat是一个Java Servlet容器，也是一个开源的Web服务器，可以将Java代码转换成HTML代码，并且能够处理HTTP请求和响应。Tomcat是Java应用程序的一个重要组成部分，主要用于将Java代码转换为动态网页。

Tomcat优化主要是为了提高其性能和稳定性，因为Tomcat在处理大量请求时可能会出现响应延迟和崩溃等问题。通过优化Tomcat可以提高其容器的并发处理能力、增加吞吐量、减少响应时间、优化内存管理、提高安全性和稳定性等，从而提高用户的体验和应用的可靠性。

🚀一、JVM实战之Tomcat和参数优化

🔎1.Tomcat配置优化

🦋1.1 部署安装tomcat

下载并安装：https://tomcat.apache.org/download-80.cgi

cd /tmp
wget http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/apache/tomcat/tomcat-8/v8.5.34/bin/apachetomcat-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" /> -->点击“Server Status”，输入用户名、密码进行登录，tomcat/tomcat
 <Manager sessionAttributeValueClassNameFilter="java\.lang\.
(?:Boolean|Integer|Long|Number|String)|org\.apache\.catalina\.filters\.CsrfPreventionFi
lter\$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/

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

进入之后即可看到服务的信息。

🦋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。

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。

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" />

重启tomcat，查看效果。

可以看到AJP服务以及不存在了。

🦋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。

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。

🦋1.4 3种运行模式

tomcat的运行模式有3种：

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.
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。
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" />

可以看到已经设置为nio2了。

🔎2.部署测试用的java web项目

因为是主讲调优，下面涉及调优流程，不涉及源码

🦋2.1 导入数据库

cat dashboard.sql | mysql -uroot -proot

🦋2.2 部署web应用

把war文件上传到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 itcat-dashboard-web.war
rm -rf itcat-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://127.0.0.1:8080/index

🔎3.使用Apache JMeter进行测试

Apache JMeter是一个开源的性能测试工具，可以用于测试静态和动态资源，通过模拟用户在不同负载下的行为、性能和功能进行测试。它支持多种协议，如HTTP，HTTPS，SOAP，JDBC等，并可用于测试Web应用程序、数据库、FTP、LDAP等多种应用程序。JMeter也可以用于进行压力测试、负载测试、功能测试和性能测试。

🦋3.1 下载安装

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

安装：直接将下载好的zip压缩包进行解压即可。

进入bin目录，找到jmeter.bat文件，双机打开即可启动。

🦋3.2 修改主题和语言

☀️3.2.1 修改主题

☀️3.2.2 修改语言

语言修改完成。

🦋3.3 创建首页的测试用例

第一步：保存测试用例

第二步：添加线程组，使用线程模拟用户的并发

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

第四步：添加请求监控

🦋3.4 启动、进行测试

🦋3.5 聚合报告

🔎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。

🦋4.1 禁用AJP服务

吞吐量为117次/秒，性能有所提升。

🦋4.2 设置线程池

1、最大线程数为500，初始为50

<Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
        maxThreads="500" minSpareThreads="50" prestartminSpareThreads="true"/>

吞吐量为128次/秒，性能有所提升。

2、最大线程数为1000，初始为200

<Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
        maxThreads="1000" minSpareThreads="200" prestartminSpareThreads="true"/>

吞吐量为151次/秒，性能有所提升。

3、最大线程数为5000，初始为1000

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

吞吐量为135次/秒，性能有所下降。

4、设置最大等待队列数

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。

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

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。

🦋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" />

可以看到差距不是很大

🔎5.调整JVM参数进行优化

🦋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"

测试结果与默认的JVM参数结果接近。

🦋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：

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：

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：

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：

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。

🦋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

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：

可以看到GC次数要明显减少，说明调整是有效的。

🦋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：

可以看到，吞吐量有所提升，评价响应时间也有所缩短。

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原始发表：2023-11-28，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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