如何利用日志进行Ubuntu Tomcat负载均衡

利用日志进行 Ubuntu Tomcat 负载均衡

一 架构与日志来源

• 前端负载均衡器：使用 Apache HTTP Server + mod_proxy_balancer（HTTP）或 mod_jk（AJP）。负载均衡器自身产生访问与错误日志，用于观察请求分发、策略与健康检查。
• Tomcat 节点：每个实例输出 catalina.out、localhost..log、localhost_access_log..txt 等。其中访问日志包含客户端 IP、请求时间、方法、URI、状态码、处理时间等，是评估负载均衡效果与定位异常的核心数据源。
• 集中化分析：将各节点日志统一采集到 ELK（Elasticsearch、Logstash、Kibana）/Graylog，便于跨实例聚合、可视化与告警。

二 日志配置与采集

• Tomcat 访问日志启用与规范
  • 在 server.xml 的 Host 中确保存在 AccessLogValve，并统一格式（便于后续解析与对比）。示例：

    <
        Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve"
           directory="logs"
           prefix="localhost_access_log"
           suffix=".txt"
           pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b %D" />
    
    

    关键字段含义：%h（客户端IP）、%t（时间）、%r（请求行）、%s（状态码）、%b（字节数）、%D（处理时间，毫秒）。
  • 日志位置通常为 $CATALINA_HOME/logs/localhost_access_log..txt。
• 日志轮转与保留
  • 使用 cronolog 按日期切割 catalina.out，避免单文件过大：
    1. 安装 cronolog；2) 修改 catalina.sh，将标准输出重定向为：
       “/usr/local/sbin/cronolog ${ CATALINA_BASE} /logs/catalina.%Y-%m-%d.out”；3) 重启 Tomcat。
• 集中采集到 Rsyslog/ELK
  • Rsyslog 采集 Tomcat 文件示例（/etc/rsyslog.d/tomcat.conf）：

    $ModLoad imfile
    $InputFilePollInterval 10
    $WorkDirectory /var/spool/rsyslog
    $PrivDropToGroup adm
    
    $InputFileName /opt/tomcat/logs/catalina.out
    $InputFileTag tomcat-catalina
    $InputFileStateFile stat-catalina-out
    $InputFileSeverity info
    $InputFilePersistStateInterval 25000
    $InputRunFileMonitor
    
    $InputFileName /opt/tomcat/logs/localhost_access_log.*
    $InputFileTag tomcat-access
    $InputFileStateFile stat-access
    $InputFileSeverity info
    $InputFilePersistStateInterval 25000
    $InputRunFileMonitor
    
    local7.*    /var/log/tomcat/tomcat.log
    

    之后可由 Logstash 消费并送入 Elasticsearch，在 Kibana 中构建按实例、按接口的负载与错误面板。

三 基于日志的负载评估方法

• 分发均匀性
  • 在 Kibana 或命令行统计各实例的访问计数：

    # 按实例统计（假设已通过 tag 或字段区分实例）
    grep 'localhost_access_log' /var/log/tomcat/tomcat.log | \
      awk '{
        ip=$1;
         gsub(/\./,"_",ip);
     print ip}
    ' | sort | uniq -c | sort -nr
    
    # 按 URI 统计 TopN
    awk '{
    print $7}
        ' /opt/tomcat/logs/localhost_access_log.* | sort | uniq -c | sort -nr | head
    

  • 若明显不均，可在负载均衡器调整 lbmethod=byrequests/bybusyness 或调整 loadfactor。
• 会话粘性与后端路由
  • 使用 mod_proxy_balancer 时开启粘性：

    <
        Proxy balancer://mycluster>
        
      BalancerMember http://tomcat1:8080 route=tomcat1
      BalancerMember http://tomcat2:8080 route=tomcat2
      ProxySet lbmethod=byrequests stickysession=JSESSIONID|jsessionid
    <
        /Proxy>
        
    ProxyPass / balancer://mycluster
    ProxyPassReverse / balancer://mycluster
    

  • 使用 mod_jk 时，Tomcat 的 Engine 需配置 jvmRoute，与 workers.properties 的 route 一致，保证会话粘性与定位。
• 错误与慢请求定位
  • 统计各实例 5xx/4xx 比例与 Top 错误 URI：

    awk '$9 >
    = 500 {
    print $1,$7,$9}
        ' /opt/tomcat/logs/localhost_access_log.* | sort | uniq -c | sort -nr
    

  • 以 %D（毫秒）识别慢请求：

    awk '$NF >
     1000 {
    print $7,$NF}
    ' /opt/tomcat/logs/localhost_access_log.* | sort -k2 -nr | head
    

  • 在 catalina.out 中检索 ERROR/Exception/OutOfMemoryError 等关键字，结合时间戳与实例标识定位根因。
• 健康与后端可达性
  • 观察负载均衡器错误日志（如 Apache 的 error.log）中的连接失败、超时、重试等信息，快速判断后端 Tomcat/AJP 是否异常或网络是否抖动。

四 快速命令清单

• 实时查看某实例访问日志并按状态码筛选：

  tail -f /opt/tomcat1/logs/localhost_access_log.* | awk '$9 ~ /^[45]/ {
  print $0}
  '
  

• 统计各实例近 1 万条请求的状态分布：

  tail -n 10000 /opt/tomcat*/logs/localhost_access_log.* | awk '{
  a[$9]++}
   END {
  for(k in a) print k,a[k]}
  '
  

• 找出最慢的 10 个 URI（单位毫秒）：

  awk '{
  print $7,$NF}
      ' /opt/tomcat*/logs/localhost_access_log.* | sort -k2 -nr | head
  

• 跨实例聚合 Top 错误 URI（需先集中到 ELK 或用 rsyslog 统一 tag）：

  grep 'localhost_access_log' /var/log/tomcat/tomcat.log | \
    awk '$9 >
  = 500 {
  print $7}
      ' | sort | uniq -c | sort -nr | head
  

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