Настройка кластера Apache Tomcat

Схема кластера Tomcat

Коротко о задаче

Этот материал подходит для инженеров DevOps и администраторов, которые хотят организовать отказоустойчивый кластер Tomcat с репликацией сессий между узлами. В примере используется 3 узла на Ubuntu 18.04 (EC2 или локальные ВМ). Кластер обеспечивает репликацию HTTP-сессий и упрощённое развёртывание WAR через FarmWarDeployer.

Важно: кластер по умолчанию использует мультикаст (Mcast). Во многих облачных окружениях (AWS) мультикаст недоступен — см. раздел «Альтернативы и ограничения».

Детали примера (исходные данные)

Node1: каталог = /root/tomcat1, IP = 172.31.35.11
Node2: каталог = /root/tomcat2, IP = 172.31.39.120
Node3: каталог = /root/tomcat3, IP = 172.31.32.185

Что будем делать

Скачиваем Apache Tomcat
Устанавливаем OpenJDK 8
Конфигурируем кластер (conf/server.xml)
Запускаем и проверяем сервис, смотрим логи

Предварительные условия

Три сервера (EC2 или ВМ) с Ubuntu 18.04 LTS
root-доступ или sudo
Доступ по сети между узлами (порты 5000, 45564 и 8080 — можно изменить)

Шаг 1 — Загрузка Apache Tomcat

Переключитесь на root, чтобы избежать проблем с правами (в боевом окружении используйте пользователя с минимальными правами и systemd unit).

sudo -i
mkdir tomcat1   # на Node2 mkdir tomcat2, на Node3 mkdir tomcat3
cd tomcat1/     # на Node2 cd tomcat2/, на Node3 cd tomcat3/

Скачиваем и распаковываем Tomcat 9 (пример с apache-tomcat-9.0.0.M17, можно выбрать стабильную версию):

wget https://archive.apache.org/dist/tomcat/tomcat-9/v9.0.0.M17/bin/apache-tomcat-9.0.0.M17.tar.gz
tar -zxvf apache-tomcat-9.0.0.M17.tar.gz

Загрузка Apache Tomcat

Шаг 2 — Установка Java 8

Tomcat 9 может работать с Java 8 и новее, в примере используем OpenJDK 8.

# на каждом узле
sudo apt-get update
sudo apt install openjdk-8-jdk -y
java --version

Установка Java 8 и проверка версии

Примечание: в производстве рассмотрите использование Oracle JDK/Corretto или OpenJDK из официальных репозиториев с долгосрочной поддержкой.

Шаг 3 — Конфигурация Apache Tomcat для кластера

Сначала сделайте резервную копию server.xml:

cd apache-tomcat-9.0.0.M17/
cp conf/server.xml conf/server.xml.bak

Резервная копия server.xml

Откройте conf/server.xml и выполните изменения. Найдите строки с localhost и замените имя хоста на IP узла (или на корректное имя хоста в вашей сети):

...

замените name=”localhost” на name=”172.31.35.11” и аналогично на других узлах.

Найдите закомментированный блок кластера и добавьте или раскомментируйте следующий фрагмент, подставив IP-адрес данного узла в параметр Receiver@address:

Замените IP-Of-Node на IP каждого узла (172.31.35.11, 172.31.39.120 и 172.31.32.185 соответственно).

Краткие пояснения ключевых компонентов:

DeltaManager — репликация только изменённых данных сессии (эффективнее при больших сессиях).
GroupChannel + McastService — обнаружение участников и передача сообщений (мультикаст).
ReplicationValve — перехватывает запросы и реплицирует изменения сессии.
FarmWarDeployer — упрощённое развёртывание WAR на всех узлах.

Важно: если используете балансировщик нагрузки с режимом sticky sessions, можно не включать репликацию сессий.

`Шаг 4 — Запуск, проверка и логи`

Запуск Tomcat:

# на каждом узле
bin/startup.sh
netstat -tulpn | grep 8080

Проверка логов (в режиме реального времени):

tail -100f logs/catalina.out

Остановка:

bin/shutdown.sh

`Проверка корректности работы кластера`

На одном узле разверните приложение и создайте сессию (например, авторизация в веб-приложении).
На другом узле убедитесь, что та же сессия доступна (без повторного логина) — это индикатор репликации.
В логах Cataline должна появиться информация о присоединении узлов и репликации сессий.

`Отладка и типовые проблемы`

Нету связи между узлами: проверьте firewall/iptables и security group (порты 5000 и 45564).
Мультикаст недоступен в облаке: в AWS мультикаст обычно заблокирован — используйте Unicast (когда доступно) или настройте виртуальную сеть/overlay.
Различные версии Tomcat/Java на узлах: убедитесь, что версии совместимы.
Конфигурация appBase и host name: ошибки в имени host мешают правильной репликации и деплою.

Полезные команды для диагностики:

ps aux | grep tomcat
ss -tunlp | grep 5000
grep -i cluster logs/catalina.out

`Рекомендации по безопасности`

Не запускать Tomcat от root в проде; создайте отдельного системного пользователя и unit-файл systemd.
Откройте только необходимые порты (8080, 5000, 45564) и ограничьте доступ по IP.
Включите TLS на фронтальном балансировщике (написать сертификаты на load balancer, не на каждом Tomcat).
Регулярно обновляйте Java и Tomcat до поддерживаемых версий.

`Альтернативы и ограничения`

Sticky sessions + балансировщик (NGINX, HAProxy) — проще, но не обеспечивает failover сессий при падении узла.
Внешнее хранилище сессий (Redis, Memcached) — надёжнее и масштабируется лучше, особенно в облаке.
Использование Unicast вместо мультикаста — помогает в средах, где мультикаст недоступен.

Когда кластер Tomcat не подходит:

Очень большие объёмы сессий (используйте Redis).
Облачные сети без поддержки мультикаста и без возможности настройки overlay.

`Критерии приёмки`

Все три узла взаимодействуют и обнаруживают друг друга в логах.
Репликация сессии работает: пользовательская сессия доступна при переключении на другой узел.
Развёрнутые WAR появляются на всех узлах (если используется FarmWarDeployer).
Сервис корректно стартует/останавливается без ошибок в catalina.out.

`Контрольный список для ролей`

Администратор:

Проверить сетевую доступность портов
Настроить пользователей и права
Настроить systemd unit и логирование

Разработчик:

Тестировать поведение сессий в кластере
Проверить совместимость библиотек с DeltaManager

DevOps:

Настроить CI/CD, деплой WAR через FarmWarDeployer или внешний pipeline
Настроить мониторинг (CPU, память, GC, доступность)

`Мини-методология развертывания (быстрая инструкция)`

Подготовить три VM/EC2 с Ubuntu 18.04 и открыть порты.
Установить Java 8 на всех узлах.
Скачать и распаковать Tomcat на каждом узле.
Скорректировать conf/server.xml (IP каждого узла).
Запустить Tomcat и проверить логи и сетевые подключения.
Тестировать сессии и деплой приложений.

`Миграционные и совместимые заметки`

Tomcat 9 совместим с Java 8+. При переходе на Tomcat 10 требуется проверить API и зависимости (серверные спецификации могут отличаться).
Ubuntu 18.04: репозитории поддерживают OpenJDK 8, но для длительной поддержки рассмотрите обновление ОС.

`Простая диаграмма принятия решения`

flowchart TD
  A[Нужно реплицировать сессии?] -->|Нет| B[Использовать sticky sessions на LB]
  A -->|Да| C[Доступен мультикаст в сети?]
  C -->|Да| D[Использовать SimpleTcpCluster 'мультикаст']
  C -->|Нет| E[Использовать Unicast/Redis или внешний store]

`Заключение`

Мы рассмотрели последовательность действий для развёртывания кластера Apache Tomcat на трёх узлах: подготовка окружения, установка Java 8, настройка conf/server.xml с SimpleTcpCluster, запуск и проверка. Для продакшена рекомендую отказаться от запуска от root, настроить systemd unit, ограничить сетевой доступ и рассмотреть внешнее хранилище сессий при работе в облаке.

Ключевые источники для дальнейшего чтения: официальная документация Apache Tomcat по кластеризации и менеджерам сессий.