Tomcat系统架构与原理剖析

tomcat基础架构

• b/s 架构(浏览器/服务器模式)

• 浏览器为客户端(发送http请求)-----> 服务器端

浏览器访问服务器的流程

• 基于tomcat为b/s架构

• 客户端访问服务器的流程

• 客户端与服务器建立信任链接: 用户发送请求, 浏览器将发起TCP连接请求, 服务器接受并建立连接

• 客户端向服务器发送数据请求: 生成Http格式的数据包, 发送请求数据包, 服务器解析Http格式的数据包

• 服务器向客户端响应请求: 服务器执行请求, 生成Http格式的数据包, 发送响应数据包, 客户端解析Http格式的数据包

• 客户端展示响应数据: 浏览器呈现静态数据给用户

• 注意: 浏览器访问服务器采用的是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<浏览器访问服务器协议的转换, http协议为应用层协议即通信协议, 数据传输层采用的是TCP/IP协议>

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Tomcat系统总体架构

• Tomcat是一个Http服务器, 能够接受并处理Http请求, 所以tomcat是一个http服务器

• Tomcat是一个Servlet容器, Tomcat接受到请求之后, 会交给servlet容器处理, servlet容器通过servlet接口调用业务类

• 注意: tomcat即按照servlet规范的要求实现了servlet容器, 同时也具备了Http服务器的功能

系统总体架构功能

• 与客户端(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

• Servlet容器处理业务逻辑

Tomcat连接器组件coyote

coyote简介

Tomcat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

• 封装了底层网络通信协议(Socket请求及响应处理)

• 使Catalina容器(容器组件) 与具体的请求协议及IO操作方式完全解藕

• 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

• 负责的是具体协议(应用层)和IO(传输层)相关内容

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Coyote支持的IO模型与协议

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Coyote内部组件及流程

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组件	做用描述
EndPoint	EndPoint 是 Coyote 通信端点，即通信监听的接口，是具体Socket接收和发 送处理器，是对传输层的抽象，因此EndPoint用来实现TCP/IP协议的
Processor	Processor 是Coyote 协议处理接口 ，如果说EndPoint是用来实现TCP/IP协 议的，那么Processor用来实现HTTP协议，Processor接收来自EndPoint的 Socket，读取字节流解析成Tomcat Request和Response对象，并通过 Adapter将其提交到容器处理，Processor是对应用层协议的抽象
ProtocolHandler	Coyote 协议接口， 通过Endpoint 和 Processor ， 实现针对具体协议的处 理能力。Tomcat 按照协议和I/O 提供了6个实现类 : AjpNioProtocol ， AjpAprProtocol， AjpNio2Protocol ， Http11NioProtocol ， Http11Nio2Protocol ，Http11AprProtocol
Adapter	由于协议不同，客户端发过来的请求信息也不尽相同，Tomcat定义了自己的 Request类来封装这些请求信息。ProtocolHandler接口负责解析请求并生成 Tomcat Request类。但是这个Request对象不是标准的ServletRequest，不 能用Tomcat Request作为参数来调用容器。Tomcat设计者的解决方案是引 入CoyoteAdapter，这是适配器模式的经典运用，连接器调用 CoyoteAdapter的Sevice方法，传入的是Tomcat Request对象， CoyoteAdapter负责将Tomcat Request转成ServletRequest，再调用容器

Tomcat Servlet 容器 Catalina

Tomcat模块分层结构图及Catalina位置

Catalina是Tomcat的核心, Tomcat本质上就是一款Servlet容器. 其他模块都是为Catalina提供支撑的.

Servlet容器Catalina的结构

• 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

• 绕口令

• 一个Catalina容器, 一个Server实例和多个Service实例

• 每个Service实例, 多个Connector实例和一个Catalina容器

• 具体职责

• 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Servlet引擎, Tomcat连接器. Server 通过实现Lifecycle接口, 提供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

组件	组件描述
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Contex
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