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Tomcat总体架构与核心配置详解

Tomcat总体架构与核心配置详解

作者: GavinZZW | 来源:发表于2021-03-12 22:41 被阅读0次

    1.浏览器访问服务器的流程

    b/s(浏览器/服务器模式) 浏览器是客户端(发送http请求) ———> 服务器端


    image.png

    注意:浏览器访问服务器使⽤的是Http协议,Http是应⽤层协议,⽤于定义数据通信的格式,具体的数
    据传输使⽤的是TCP/IP协议

    2. Tomcat 请求处理⼤致过程

    Tomcat是⼀个Http服务器(能够接收并且处理http请求,所以tomcat是⼀个http服务器)
    我们使⽤浏览器向某⼀个⽹站发起请求,发出的是Http请求,那么在远程,Http服务器接收到这个请求
    之后,会调⽤具体的程序(Java类)进⾏处理,往往不同的请求由不同的Java类完成处理。、


    image.png
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    HTTP 服务器接收到请求之后把请求交给Servlet容器来处理,Servlet 容器通过Servlet接⼝调⽤业务
    类。Servlet接⼝和Servlet容器这⼀整套内容叫作Servlet规范。
    注意:Tomcat既按照Servlet规范的要求去实现了Servlet容器,同时它也具有HTTP服务器的功能。
    Tomcat的两个重要身份
    1)http服务器
    2)Tomcat是⼀个Servlet容器

    Tomcat Servlet容器处理流程

    当⽤户请求某个URL资源时
    1)HTTP服务器会把请求信息使⽤ServletRequest对象封装起来
    2)进⼀步去调⽤Servlet容器中某个具体的Servlet
    3)在 2)中,Servlet容器拿到请求后,根据URL和Servlet的映射关系,找到相应的Servlet
    4)如果Servlet还没有被加载,就⽤反射机制创建这个Servlet,并调⽤Servlet的init⽅法来完成初始化
    5)接着调⽤这个具体Servlet的service⽅法来处理请求,请求处理结果使⽤ServletResponse对象封装
    6)把ServletResponse对象返回给HTTP服务器,HTTP服务器会把响应发送给客户端

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    Tomcat 系统总体架构

    tomcat有两个⾮常重要的功能
    1)和客户端浏览器进⾏交互,进⾏socket通信,将字节流和Request/Response等对象进⾏转换
    2)Servlet容器处理业务逻辑


    image.png

    Tomcat 设计了两个核⼼组件连接器(Connector)和容器(Container)来完成 Tomcat 的两⼤核⼼
    功能。
    连接器,负责对外交流: 处理Socket连接,负责⽹络字节流与Request和Response对象的转化;
    容器,负责内部处理:加载和管理Servlet,以及具体处理Request请求;

    3.Tomcat 连接器组件 Coyote

    Coyote 是Tomcat 中连接器的组件名称 , 是对外的接⼝。客户端通过Coyote与服务器建⽴连接、发送请
    求并接受响应 。 (1)Coyote 封装了底层的⽹络通信(Socket 请求及响应处理)
    (2)Coyote 使Catalina 容器(容器组件)与具体的请求协议及IO操作⽅式完全解耦
    (3)Coyote 将Socket 输⼊转换封装为 Request 对象,进⼀步封装后交由Catalina 容器进⾏处理,处
    理请求完成后, Catalina 通过Coyote 提供的Response 对象将结果写⼊输出流
    (4)Coyote 负责的是具体协议(应⽤层)和IO(传输层)相关内容


    image.png

    Tomcat Coyote ⽀持的 IO模型与协议
    Tomcat⽀持多种应⽤层协议和I/O模型,如下:


    image.png

    在 8.0 之前 ,Tomcat 默认采⽤的I/O⽅式为 BIO,之后改为 NIO。 ⽆论 NIO、NIO2 还是 APR, 在性
    能⽅⾯均优于以往的BIO。 如果采⽤APR, 甚⾄可以达到 Apache HTTP Server 的影响性能

    Coyote 的内部组件及流程

    image.png

    Coyote 组件及作⽤


    image.png

    4.Tomcat Servlet 容器 Catalina(核心)

    Tomcat 模块分层结构图及Catalina位置
    Tomcat是⼀个由⼀系列可配置(conf/server.xml)的组件构成的Web容器,⽽Catalina是Tomcat的
    servlet容器。
    从另⼀个⻆度来说,Tomcat 本质上就是⼀款 Servlet 容器, 因为 Catalina 才是 Tomcat 的核⼼ , 其
    他模块都是为Catalina 提供⽀撑的。 ⽐如 : 通过 Coyote 模块提供链接通信,Jasper 模块提供 JSP 引
    擎,Naming 提供JNDI 服务,Juli 提供⽇志服务。

    image.png

    Servlet 容器 Catalina 的结构

    Tomcat(我们往往有⼀个认识,Tomcat就是⼀个Catalina的实例,因为Catalina是Tomcat的核⼼)
    Tomcat/Catalina实例


    image.png

    其实,可以认为整个Tomcat就是⼀个Catalina实例,Tomcat 启动的时候会初始化这个实例,Catalina
    实例通过加载server.xml完成其他实例的创建,创建并管理⼀个Server,Server创建并管理多个服务,
    ————————————————————————
    每个服务⼜可以有多个Connector和⼀个Container。
    ⼀个Catalina实例(容器)
    ⼀个 Server实例(容器)
    多个Service实例(容器)
    每⼀个Service实例下可以有多个Connector实例和⼀个Container实例
    ————————————————————————————————

    Catalina
    负责解析Tomcat的配置⽂件(server.xml) , 以此来创建服务器Server组件并进⾏管理
    Server
    服务器表示整个Catalina Servlet容器以及其它组件,负责组装并启动Servlaet引擎,Tomcat连接
    器。Server通过实现Lifecycle接⼝,提供了⼀种优雅的启动和关闭整个系统的⽅式
    Service
    服务是Server内部的组件,⼀个Server包含多个Service。它将若⼲个Connector组件绑定到⼀个Container
    Container
    容器,负责处理⽤户的servlet请求,并返回对象给web⽤户的模块

    Container 组件的具体结构

    Container组件下有⼏种具体的组件,分别是Engine、Host、Context和Wrapper。这4种组件(容器)
    是⽗⼦关系。Tomcat通过⼀种分层的架构,使得Servlet容器具有很好的灵活性。
    Engine
    表示整个Catalina的Servlet引擎,⽤来管理多个虚拟站点,⼀个Service最多只能有⼀个Engine,
    但是⼀个引擎可包含多个Host
    Host
    代表⼀个虚拟主机,或者说⼀个站点,可以给Tomcat配置多个虚拟主机地址,⽽⼀个虚拟主机下
    可包含多个Context
    Context
    表示⼀个Web应⽤程序, ⼀个Web应⽤可包含多个Wrapper
    Wrapper
    表示⼀个Servlet,Wrapper 作为容器中的最底层,不能包含⼦容器
    上述组件的配置其实就体现在conf/server.xml中

    5.Tomcat 服务器核⼼配置详解

    配置的位置:核⼼配置在tomcat⽬录下conf/server.xml⽂件
    怎么配置:
    Tomcat 作为服务器的配置,主要是 server.xml ⽂件的配置;
    server.xml中包含了 Servlet容器的相关配置,即 Catalina 的配置;
    Xml ⽂件的讲解主要是标签的使⽤

    主要标签结构:
    <!-- 
    Server 根元素,创建⼀个Server实例,⼦标签有 Listener、GlobalNamingResources、 
    Service 
    --> 
    <Server> 
    <!--定义监听器--> 
    <Listener/> 
    <!--定义服务器的全局JNDI资源 --> 
    <GlobalNamingResources/> 
    <!-- 
    定义⼀个Service服务,⼀个Server标签可以有多个Service服务实例 
    --> 
    <Service/> 
    </Server>
    
    Service 标签
    <!--
     该标签⽤于创建 Service 实例,默认使⽤ org.apache.catalina.core.StandardService。
     默认情况下,Tomcat 仅指定了Service 的名称, 值为 "Catalina"。
     Service ⼦标签为 : Listener、Executor、Connector、Engine,
     其中:
     Listener ⽤于为Service添加⽣命周期监听器,
     Executor ⽤于配置Service 共享线程池,
     Connector ⽤于配置Service 包含的链接器,
     Engine ⽤于配置Service中链接器对应的Servlet 容器引擎
    -->
    <Service name="Catalina">
     ...
    </Service>
    
    Executor 标签
    <!--
    默认情况下,Service 并未添加共享线程池配置。 如果我们想添加⼀个线程池, 可以在 
    <Service> 下添加如下配置: 
    name:线程池名称,⽤于 Connector中指定 
    namePrefix:所创建的每个线程的名称前缀,⼀个单独的线程名称为 
    namePrefix+threadNumber 
    maxThreads:池中最⼤线程数 
    minSpareThreads:活跃线程数,也就是核⼼池线程数,这些线程不会被销毁,会⼀直存在 
    maxIdleTime:线程空闲时间,超过该时间后,空闲线程会被销毁,默认值为6000(1分钟),单位 
    毫秒 
    maxQueueSize:在被执⾏前最⼤线程排队数⽬,默认为Int的最⼤值,也就是⼴义的⽆限。除⾮特 
    殊情况,这个值 不需要更改,否则会有请求不会被处理的情况发⽣ 
    prestartminSpareThreads:启动线程池时是否启动 minSpareThreads部分线程。默认值为 
    false,即不启动 
    threadPriority:线程池中线程优先级,默认值为5,值从1到10 
    className:线程池实现类,未指定情况下,默认实现类为 
    org.apache.catalina.core.StandardThreadExecutor。如果想使⽤⾃定义线程池⾸先需要实现 
    org.apache.catalina.Executor接⼝ 
    --> 
    <Executor name="commonThreadPool" 
    namePrefix="thread-exec-" 
    maxThreads="200" 
    minSpareThreads="100" 
    maxIdleTime="60000" 
    maxQueueSize="Integer.MAX_VALUE" 
    prestartminSpareThreads="false" 
    threadPriority="5" 
    className="org.apache.catalina.core.StandardThreadExecutor"
    
    Connector 标签

    Connector 标签⽤于创建链接器实例
    默认情况下,server.xml 配置了两个链接器,⼀个⽀持HTTP协议,⼀个⽀持AJP协议
    ⼤多数情况下,我们并不需要新增链接器配置,只是根据需要对已有链接器进⾏优化

    <!-- 
    port: 
    端⼝号,Connector ⽤于创建服务端Socket 并进⾏监听, 以等待客户端请求链接。如果该属性设置 
    为0, Tomcat将会随机选择⼀个可⽤的端⼝号给当前Connector 使⽤ 
    protocol: 
    当前Connector ⽀持的访问协议。 默认为 HTTP/1.1 , 并采⽤⾃动切换机制选择⼀个基于 JAVA 
    NIO 的链接器或者基于本地APR的链接器(根据本地是否含有Tomcat的本地库判定) 
    connectionTimeOut: 
    Connector 接收链接后的等待超时时间, 单位为 毫秒。 -1 表示不超时。 
    redirectPort: 
    当前Connector 不⽀持SSL请求, 接收到了⼀个请求, 并且也符合security-constraint 约束, 
    需要SSL传输,Catalina⾃动将请求重定向到指定的端⼝。 
    executor: 
    指定共享线程池的名称, 也可以通过maxThreads、minSpareThreads 
    URIEncoding: 
    ⽤于指定编码URI的字符编码, Tomcat8.x版本默认的编码为 UTF-8 , Tomcat7.x版本默认为ISO- 
    8859-1 
    --> 
    <!--org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol , ⾮阻塞式 Java NIO 链接器--> 
    <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" 
    redirectPort="8443" /> 
    <Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />
    

    可以使⽤共享线程池

    <Connector port="8080" 
    protocol="HTTP/1.1" 
    executor="commonThreadPool" 
    maxThreads="1000" 
    minSpareThreads="100" 
    acceptCount="1000" 
    maxConnections="1000" 
    connectionTimeout="20000" 
    compression="on" 
    compressionMinSize="2048" 
    disableUploadTimeout="true" 
    redirectPort="8443" 
    URIEncoding="UTF-8" /> 
    
    Engine 标签
    <!-- 
    name: ⽤于指定Engine 的名称, 默认为Catalina 
    defaultHost:默认使⽤的虚拟主机名称, 当客户端请求指向的主机⽆效时, 将交由默认的虚拟主机处 
    理, 默认为localhost 
    --> 
    <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost"> 
    ... 
    </Engine>
    
    
    Host 标签

    Host 标签⽤于配置⼀个虚拟主机

    <Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true"> 
    ... 
    </Host> 
    
    
    Context 标签

    Context 标签⽤于配置⼀个Web应⽤

    <Host name="www.abc.com" appBase="webapps" unpackWARs="true" 
    autoDeploy="true"> 
    <!-- 
    docBase:Web应⽤⽬录或者War包的部署路径。可以是绝对路径,也可以是相对于 Host appBase的 
    相对路径。 
    path:Web应⽤的Context 路径。如果我们Host名为localhost, 则该web应⽤访问的根路径为: 
    http://localhost:8080/web_demo。 
    --> 
    <Context docBase="/Users/yingdian/web_demo" path="/web3"></Context> 
    <Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" 
    directory="logs" 
    prefix="localhost_access_log" suffix=".txt" 
    pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" /> 
    </Host>
    
    

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