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【Web应用服务器_Tomcat】三、Tomcat 性能优化与监控诊断

news 来源：原创 2025/5/28 1:35:30

在企业级 Java Web 应用的运行过程中，Apache Tomcat 作为广泛使用的 Servlet 容器和 Web 服务器，其性能表现直接影响用户体验和业务稳定性。本篇文章将深入探讨 Tomcat 性能优化的实用技巧，以及如何通过有效的监控诊断手段，及时发现并解决潜在问题，确保 Tomcat 高效、稳定运行。

一、Tomcat 性能优化高级技巧

1.1 使用 NIO Connector 代替 BIO Connector

Tomcat 支持多种类型的 Connector，其中 BIO（Blocking I/O）和 NIO（Non - Blocking I/O）是常见的两种。BIO 是传统的 I/O 模型，每个连接需要一个线程来处理，在高并发场景下，线程资源消耗大，容易出现性能瓶颈。而 NIO 采用非阻塞 I/O 机制，能够在一个线程中处理多个连接，大大提高了资源利用率和并发处理能力。

在 CentOS 7 下的 Tomcat 中，修改server.xml文件将 BIO Connector 切换为 NIO Connector。找到原有的 BIO 类型的 Connector 配置：

<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"connectionTimeout="20000"redirectPort="8443" />

将其替换为 NIO 类型的 Connector 配置：

<Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"maxThreads="200"minSpareThreads="25"maxSpareThreads="75"acceptCount="100"connectionTimeout="20000"redirectPort="8443" />

protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"：指定使用 NIO 协议处理 HTTP 请求。

maxThreads、minSpareThreads、maxSpareThreads和acceptCount等参数与线程池相关，可根据服务器硬件资源和应用负载进行调整。例如，对于 4 核 8 线程、16GB 内存的服务器，在高并发场景下，maxThreads可设置为 300，以充分利用服务器资源。

修改完成后，重启 Tomcat 服务使配置生效。通过压力测试工具（如 JMeter）对修改前后的 Tomcat 进行测试，可以直观地看到 NIO Connector 在高并发请求下，响应时间缩短、吞吐量提升的效果。

1.2 项目与配置文件分离优化发布流程

在传统的 Tomcat 项目部署中，通常需要经历打 WAR 包、停止 Tomcat、替换文件、替换配置文件、重启 Tomcat 等繁琐步骤，不仅效率低下，还容易出现错误。采用项目与配置文件分离的方式，并结合 Shell 脚本实现一键发布，能够极大地优化发布流程。

1.2.1 部署规划

在 CentOS 7 系统中，为 Tomcat 项目规划如下目录结构：

/usr/local/tomcat-project
├── apps  # 存放应用WAR包
│   └── myapp.war
├── conf  # 存放应用配置文件
│   └── myapp
│       ├── application.properties
│       └── logback.xml
└── tomcat  # Tomcat安装目录软链接└── -> /usr/local/tomcat

将应用的 WAR 包放置在apps目录下，配置文件存放在conf目录对应的应用子目录中，tomcat目录通过软链接指向实际的 Tomcat 安装目录。

1.2.2 编写 Shell 脚本

1. tomcat.sh 脚本：用于管理 Tomcat 的启动、停止和状态查看

#!/bin/bashTOMCAT_HOME=/usr/local/tomcatstart_tomcat() {$TOMCAT_HOME/bin/startup.shecho "Tomcat started"
}stop_tomcat() {$TOMCAT_HOME/bin/shutdown.shecho "Tomcat stopped"
}status_tomcat() {ps -ef | grep tomcat | grep -v grepif [ $? -eq 0 ]; thenecho "Tomcat is running"elseecho "Tomcat is stopped"fi
}case "$1" instart)start_tomcat;;stop)stop_tomcat;;status)status_tomcat;;*)echo "Usage: $0 {start|stop|status}"exit 1
esac

通过chmod +x tomcat.sh赋予脚本执行权限，使用./tomcat.sh start、./tomcat.sh stop、./tomcat.sh status即可方便地管理 Tomcat。

2. deploy.sh 脚本：实现一键部署和快速回滚

#!/bin/bashAPP_NAME=myapp
APP_WAR=/usr/local/tomcat-project/apps/$APP_NAME.war
APP_CONF=/usr/local/tomcat-project/conf/$APP_NAME
TOMCAT_WEBAPPS=/usr/local/tomcat/webapps
BACKUP_DIR=/usr/local/tomcat-project/backup# 备份当前应用
backup_app() {mkdir -p $BACKUP_DIRcp -r $TOMCAT_WEBAPPS/$APP_NAME $BACKUP_DIR/$APP_NAME-$(date +%Y%m%d%H%M%S)echo "Backup of $APP_NAME created"
}# 部署应用
deploy_app() {backup_apprm -rf $TOMCAT_WEBAPPS/$APP_NAMEunzip $APP_WAR -d $TOMCAT_WEBAPPS/$APP_NAMEcp -r $APP_CONF/* $TOMCAT_WEBAPPS/$APP_NAME/WEB-INF/classes/echo "Deployed $APP_NAME"
}# 回滚应用
rollback_app() {latest_backup=$(ls -t $BACKUP_DIR/$APP_NAME-* | head -n 1)if [ -z "$latest_backup" ]; thenecho "No backup available for rollback"returnfirm -rf $TOMCAT_WEBAPPS/$APP_NAMEcp -r $latest_backup $TOMCAT_WEBAPPS/$APP_NAMEecho "Rolled back to $latest_backup"
}case "$1" indeploy)deploy_app;;rollback)rollback_app;;*)echo "Usage: $0 {deploy|rollback}"exit 1
esac

执行./deploy.sh deploy可实现应用的一键部署，执行./deploy.sh rollback可快速回滚到上一个版本，大大提高了发布效率和系统的可维护性。

二、Tomcat 监控诊断方法

2.1 内置监控端点

Tomcat 提供了多个内置的监控端点，通过这些端点可以获取服务器的运行状态信息。其中，/manager和/host - manager是常用的两个监控端点。

在使用这些端点前，需要在tomcat - users.xml文件（位于/usr/local/tomcat/conf/目录）中配置具有相应权限的用户。添加如下配置：

<tomcat-users xmlns="http://tomcat.apache.org/xml"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://tomcat.apache.org/xml tomcat-users.xsd"version="1.0"><role rolename="manager - gui"/><role rolename="admin - gui"/><user username="admin" password="admin" roles="manager - gui,admin - gui"/>
</tomcat-users>

配置完成后，重启 Tomcat。通过浏览器访问http://服务器IP:8080/manager/html，输入用户名和密码，即可进入管理界面。在该界面中，可以查看已部署的应用列表、应用的会话信息、请求处理统计等。例如，通过 “Server Status” 页面，可以实时获取 Tomcat 的当前线程数、已处理请求数、最大处理时间等关键指标，帮助管理员了解服务器的运行状态。

2.2 集成 Prometheus

Prometheus 是一款开源的系统监控和告警工具，通过与 Tomcat 集成，可以实现更全面、细致的性能监控。

2.2.1 安装 Prometheus

在 CentOS 7 上安装 Prometheus，首先下载 Prometheus 安装包：

wget https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/v2.38.0/prometheus-2.38.0.linux-amd64.tar.gz
tar -zxvf prometheus-2.38.0.linux-amd64.tar.gz
mv prometheus-2.38.0.linux-amd64 /usr/local/prometheus

修改 Prometheus 的配置文件/usr/local/prometheus/prometheus.yml，添加 Tomcat 的监控配置：

global:scrape_interval: 15sscrape_configs:- job_name: 'tomcat'static_configs:- targets: ['服务器IP:8080']metrics_path: /actuator/prometheusrelabel_configs:- source_labels: [__address__]target_label: __param_target- source_labels: [__param_target]target_label: instance- target_label: __address__replacement: 服务器IP:9090  # Prometheus服务器地址和端口

上述配置中，scrape_interval指定数据采集间隔，job_name为任务名称，targets指定 Tomcat 的地址和端口，metrics_path指定 Tomcat 暴露 Prometheus 指标的路径（需要在 Tomcat 中添加相关依赖）。

2.2.2 在 Tomcat 中添加 Prometheus Exporter 依赖

在 Tomcat 的 Web 应用中添加spring - boot - starter - actuator和micrometer - registry - prometheus依赖（如果是 Spring Boot 项目），或者使用其他方式将 Tomcat 与 Prometheus Exporter 集成。以 Maven 项目为例，在pom.xml中添加如下依赖：

<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring - boot - starter - actuator</artifactId>
</dependency>
<dependency><groupId>io.micrometer</groupId><artifactId>micrometer - registry - prometheus</artifactId>
</dependency>

配置完成后，重启 Tomcat 和 Prometheus 服务。在 Prometheus 的 Web 界面（http://服务器IP:9090）中，可以查看 Tomcat 的各项性能指标，如请求处理时间、线程池状态、内存使用情况等。

2.3 常见性能指标解读

2.3.1 数据库连接池活跃连接数（ConnectionPool Active）

该指标表示数据库连接池中当前正在使用的连接数量。在 Tomcat 的监控中，合理的 ConnectionPool Active 应保持在maxActive（数据库连接池最大连接数）的 80% 以下。如果该指标经常接近或超过maxActive，可能会导致新的数据库请求等待，影响应用性能。例如，当观察到 ConnectionPool Active 长时间处于高位时，需要检查数据库查询语句是否存在性能问题，或者是否需要增加数据库连接池的大小。

2.3.2 请求处理时间（Request Processing Time）

请求处理时间反映了 Tomcat 处理单个请求所花费的时间。该指标受多种因素影响，如应用代码逻辑复杂度、数据库查询效率、服务器硬件性能等。通过监控请求处理时间，可以及时发现性能瓶颈。如果发现某个接口的请求处理时间突然变长，需要深入分析代码，排查是否存在死循环、资源竞争等问题。

2.3.3 线程池状态（Thread Pool Status）

线程池状态包括线程池中的活跃线程数、空闲线程数等。当活跃线程数接近或达到maxThreads（Tomcat 最大工作线程数）时，可能会出现请求排队等待的情况，导致响应时间变长。此时，需要根据实际负载情况，调整线程池参数，或者优化应用代码以减少线程资源消耗。

2.4 日志审计配置

Tomcat 的日志记录对于监控诊断至关重要，通过合理配置日志，可以及时发现系统中的错误和异常。

修改 Tomcat 的日志配置文件logging.properties（位于/usr/local/tomcat/conf/目录），调整日志级别和输出格式。例如，将全局日志级别设置为INFO：

handlers = 1catalina.org.apache.juli.FileHandler, 2localhost.org.apache.juli.FileHandler, 3manager.org.apache.juli.FileHandler, 4host - manager.org.apache.juli.FileHandler.level = INFO

同时，可以配置不同模块的日志级别。例如，将org.apache.catalina.core.ContainerBase.[Catalina].[localhost].[/myapp]的日志级别设置为DEBUG，以便获取更详细的应用相关日志信息：

org.apache.catalina.core.ContainerBase.[Catalina].[localhost].[/myapp].level = DEBUG

通过分析catalina.out、localhost_access_log.txt等日志文件，可以追踪请求的处理过程，定位错误发生的位置，为问题排查提供有力支持。

一、Tomcat 性能优化高级技巧

1.1 使用 NIO Connector 代替 BIO Connector​

1.2 项目与配置文件分离优化发布流程​

1.2.1 部署规划​

1.2.2 编写 Shell 脚本​

二、Tomcat 监控诊断方法​

2.1 内置监控端点​

2.2 集成 Prometheus

2.2.1 安装 Prometheus​

2.2.2 在 Tomcat 中添加 Prometheus Exporter 依赖​

2.3 常见性能指标解读​

2.3.1 数据库连接池活跃连接数（ConnectionPool Active）​

2.3.2 请求处理时间（Request Processing Time）​

2.3.3 线程池状态（Thread Pool Status）​

2.4 日志审计配置​

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