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title: GeoServer集群（JMS）
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date: 2023-03-28
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author: ac
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tags:
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- GeoServer
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categories:
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- GIS
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> JMS集群部署方案来源于社区
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### 1.地理服务器的限制
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集群部署需要考虑的几个问题：
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1. 数据目录，`GeoServer` 实例的内部配置默认持久化的XML文件都在数据目录中，如果每个实例都有自己的数据目录该如何保持一致？
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> 以某种方式共享相同的数据目录，如通过修改`web.xml`文件，配置相同的`GEOSERVER_DATA_DIR`变量。或通过消息组件同步更改。
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> 在集群环境中，数据存储在数据目录之外的共享位置或使用其他方式同步
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2. 日志记录，默认情况下，`GeoServer` 的日志位置是相对于数据目录的，但是当多个 `GeoServer` 共享同一数据目录时，无论其位置如何，指示它们记录到不同位置至关重要。
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> 这可以通过 `GEOSERVER_LOG_LOCATION `配置调整来实现，
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3. Java2D 光栅器瓶颈，常见的 Java 安装带有两种不同的光栅化器（将矢量转换为光栅图像的组件）
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Oracle JDK 有一个快速的光栅化器，但是在启用抗锯齿的情况下，在整个过程中一次只能光栅化一个形状。在并发环境中在服务器端生成图像时，工作线程大部分时间都被阻塞，因此应用程序根本无法扩展。一旦多个客户端请求生成图像，响应时间就会增加。
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> 安装JAI扩展
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### 2.配置方案
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#### 2.1 `JMS`消息模型
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> 基于`JMS`（Java Message Service）的`GeoServer`集群部署是社区提供的一个方法，该方法利用了消息中间件（MOM），实现了一种强大的主/从（master/slave）模式，让集群中的所有节点在其配置方面保持同步。
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`JMS`是Java平台上有关面向消息中间件的技术规范，它便于消息系统中的Java应用程序今夕消息交换，并且通过提供标准的生产、发送、接受消息的接口，简化企业应用的开发。
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`JMS`本身值定义了一系列的接口规范，是一种厂商无关的API，用来访问消息收发系统。
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消息中间件一般有两种传递模式：
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（1）发布-订阅模式（Pub/Sub）：发布/订阅模型（Topic主题模型）
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（2）P2P点对点模式：点对点模型（Queue队列模型）
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**点对点模型**
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> 点对点模型（Pointer-to-Pointer）：即生产者和消费者之间的消息往来。
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每个消息都被发送到特定的消息队列，接受者从队列中获取消息。队列保留消息，直到他们被消费或超时。
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点对点的特点：
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1. 每个消息只有一个消费者（一对一），消息一旦被消费，消息就不再在消息队列中；
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2. 发送者和接收者之间在时间上没有依赖性，也就是说当发送者发送了消息之后，不管接收者有没有正在运行，它不会影响到消息被发送到队列；
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3. 接收者在成功接收消息之后需向队列答应成功。
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**发布/订阅模型**
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包含三个角色：主题（Topic）、发布者（Publisher）、订阅者（Subscriber），多个发布者将消息发送到Topic，系统将这些消息投递到订阅此topic的订阅者。
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发送者发送到topic的消息，只有订阅了topic的订阅者才会收到消息。topic实现类发布和订阅，当你发布一个消息，所有订阅这个的topic的服务都能得到这个消息，所以从1到N个订阅者都能得到这个消息的拷贝。
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特点：
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1. 每个消息可以有多个消费者；
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2. 发布者和订阅者之间有时间上的依赖（先订阅主题，再来发送消息）；
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3. 订阅者必须保持运行的状态，才能接受发布者发布的消息。
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示例：
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#### 2.2 单主多从方案
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<center>图1：单主 - 具有私有数据目录和外部 MOM 的多从集群</center>
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它由3个不同的参与者组成：
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- `GeoServer Masters`：主服务器接受对内部配置的更改（通过用户界面或Rest接口），将其保存在自己的数据目录中，但也通过MOM将它们转发给副本；
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- `GeoServer Slaves`：复制副本不应用于从REST或用户界面更改其配置，因为它们被配置为注入主服务器通过MOM分发的配置更改。每个副本都有自己的数据目录，它负责保持与主副本的数据目录保持一致。如果一个副本再次启动时出现故障，他可能会收到一堆JMS消息，以使其配置与主副本的配置一致。
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- 消息中间件（MOM，这里使用`ActiveMQ`）：MOM用于使主服务器Masters和副本Slaves 以持久的方式交换消息，有时我们会使用术语**Broker**作为*MOM 的同义词*。
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#### 2.3 P2P和共享数据目录方案
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> **一个节点可以同时是主节点和从节点，从而允许对等设置。**
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一般来说，所有节点都可以同时是Master和Slave，但是，如上所述，最好将负载均衡器配置为使用故障转移进行配置更改（GUI或REST），以防频繁更改配置预计。在下图中，描述了具有 P2P 布局和共享数据目录的设置。
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<center>图2：P2P 和共享数据目录</center>
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### 3. 安装集群扩展
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#### 3.1 软件准备
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本次采用`war`包的形式，使用`Tomcat`进行部署，环境是windows（先练练手）。
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> 插件下载：[Index of geoserver](https://build.geoserver.org/geoserver/)
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下载两个包：
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- `geoserver-2.22-SNAPSHOT-activeMQ-broker-plugin.zip`
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- `geoserver-2.22-SNAPSHOT-jms-cluster-plugin.zip`
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其中`activeMQ-broker-plugin` 是一个实际上独立的最小 `ActiveMQ MOM` web 应用程序，打包为 WAR 文件，准备好放入 web 容器（例如，Tomcat）中。
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集群**插件**将所有功能添加到 `GeoServer` 以作为主服务器或从服务器工作。
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另外准备好版本一致的`GeoServer`以及一个Tomcat：
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- `geoserver-2.22.2-war.zip`
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- `apache-tomcat-9.0.68`
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将Tomcat复制4份，一份用来单独部署`ActiveMQ`，后3份用来部署`geoserver`，将`jms`插件的jar包解压到`jms-cluster-plugin`，创建共享目录`cluster_data_dir`;
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#### 3.2 修改端口
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修改tomcat的端口号：
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> 注意：要也修改shutdown服务的端口，不然会端口冲突（8006-8096，8007-8097，8008-8098）
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```xml
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<Server port="8006" shutdown="SHUTDOWN">
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...
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<Connector port="8096" protocol="HTTP/1.1"
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connectionTimeout="20000"
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redirectPort="8443" />
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...
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</Server>
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```
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#### 3.3 部署MQ
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基于`JMS`的`GeoServer`集群部署首先需要运行一个`ActiveMQ`实例，可以单独部署在一个Tomcat中。
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将`activemqBroker-2.22-SNAPSHOT.war`放到Tomcat的`webapp`目录下并启动，修改解压后的`webapps\activemqBroker-2.22-SNAPSHOT\WEB-INF\classes\applicationContext.xml`文件，将uri地址改为本机的IP，：
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```yaml
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activemq.transportConnectors.server.uri=tcp://127.0.0.1:61666?maximumConnections=1000&wireFormat.maxFrameSize=104857600&jms.useAsyncSend=true&transport.daemon=true
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```
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然后重新启动：
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```shell
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PListStoreImpl - PListStore:[D:\tools\geoserver_cluster\apache-tomcat-9.0.68\bin\.\tmp] started
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PListStoreImpl - PListStore:[D:\tools\geoserver_cluster\apache-tomcat-9.0.68\bin\.\tmp] started
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BrokerService - Apache ActiveMQ 5.15.11 (broker-1, ID:LAPTOP-POKOTMS2-51732-1684309292191-0:1) is starting
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BrokerService - Apache ActiveMQ 5.15.11 (broker-1, ID:LAPTOP-POKOTMS2-51732-1684309292191-0:1) is starting
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TransportServerThreadSupport - Listening for connections at: tcp://127.0.0.1:61666?maximumConnections=1000&wireFormat.maxFrameSize=104857600&jms.useAsyncSend=true&transport.daemon=true
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TransportServerThreadSupport - Listening for connections at: tcp://127.0.0.1:61666?maximumConnections=1000&wireFormat.maxFrameSize=104857600&jms.useAsyncSend=true&transport.daemon=true
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TransportConnector - Connector openwire started
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TransportConnector - Connector openwire started
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NetworkConnector - Network Connector DiscoveryNetworkConnector:NC:BrokerService[broker-1] started
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NetworkConnector - Network Connector DiscoveryNetworkConnector:NC:BrokerService[broker-1] started
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BrokerService - Apache ActiveMQ 5.15.11 (broker-1, ID:LAPTOP-POKOTMS2-51732-1684309292191-0:1) started
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BrokerService - Apache ActiveMQ 5.15.11 (broker-1, ID:LAPTOP-POKOTMS2-51732-1684309292191-0:1) started
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BrokerService - For help or more information please see: http://activemq.apache.org
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BrokerService - For help or more information please see: http://activemq.apache.org
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ContextLoader - Root WebApplicationContext: initialization completed in 1371 ms
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```
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#### 3.4 部署jms插件
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跟安装其它 `GeoServer` 扩展一样，您可以通过以下方式安装 Active Clustering Extension：
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1. 将`geoserver.war`放到Geo8096、Geo8097、Geo8098的webapp中启动；
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2. 将 `jms-cluster-plugin` JAR 放到Geoserver的WEB-INF\lib 目录中，如：\apache-tomcat-9.0.68-Geo8096\webapps\geoserver\WEB-INF\lib
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3. 修改Tomcat的catalina.bat，添加环境变量设置:
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- `GEOSERVER_DATA_DIR`：共享目录地址
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- `CLUSTER_CONFIG_DIR`：集群配置目录
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- `GEOSERVER_LOG_LOCATION`：日志记录文件
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```shell
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rem set TITLE=Tomcat.Cluster#1.Server#1 [%DATE% %TIME%]
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rem ---------------------------------------------------------------------------
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setlocal
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set "CLUSTER_CONFIG_DIR=D:\tools\geoserver_cluster\cluster_data_dir\cluster\8096"
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set "GEOSERVER_DATA_DIR=D:\tools\geoserver_cluster\cluster_data_dir"
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set "GEOSERVER_LOG_LOCATION=D:\tools\geoserver_cluster\cluster_data_dir\logs\8096.log"
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rem Suppress Terminate batch job on CTRL+C
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if not ""%1"" == ""run"" goto mainEntry
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...
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4. 重新启动 `GeoServer`
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> **必须为组成集群的每个地理服务器实例**执行这些步骤，而不管实例将扮演的角色（主或从）。每个实例的集群配置目录和日志文件不要一样。
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#### 3.5 配置集群
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登陆`GeoServer`，在首页找到`Cluster Setings`，修改配置如下：
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将每个`GeoServer`都设置为既是主节点也是从节点，`Replica connection`一定要启动，用于同步配置。
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### 4. 集群验证
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在8096上发布shp文件，可以预览wms服务，在预览的地址栏上直接修改端口为8097，也可以访问到服务，说明节点之间的服务有同步。
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### 5.负载均衡
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使用nginx进行配置以支持负载均衡
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- 对upstream进行配置实现负载均衡
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```shell
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upstream local_tomcat {
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ip_hash; //支持session，使其能够访问同一个地址
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server 127.0.0.1:8096 max_fails=1 fail_timeout=1000; //geoserver地址
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server 127.0.0.1:8097 max_fails=1 fail_timeout=1000; //geoserver地址
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server 127.0.0.1:8098 max_fails=1 fail_timeout=1000; //geoserver地址
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}
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```
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- 对location进行配置，跳转到正确的网址
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```shell
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server {
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listen 8090;
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location /geoserver/ {
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proxy_pass http://local_tomcat/geoserver/
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}
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}
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```
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### 参考文章
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[1] geoserver集群-jms https://zhuanlan.zhihu.com/p/103706150
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[2] 基于JMS的集群https://www.osgeo.cn/geoserver-user-manual/community/jms-cluster/index.html
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