Tomcat - Tomcat 网络通信模型剖析 & 并发参数解读

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什么是IO

IO是指为数据传输所提供的输入输出流，其输入输出对象可以是：文件、网络服务、内存等。

举个例子，假设应用在从硬盘中读取一个大文件过程中， CPU会与硬盘一样出于高负荷状态么？

CPU 没有太高的增涨 。 通常情况下IO操作是比较耗时的，所以为了高效的使用硬件，应用程序可以用一个专门线程进行IO操作，而另外一个线程则利用CPU的空闲去做其它计算。这种为提高应用执行效率而采用的IO操作方法即为IO模型。

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Tomcat 支持四种线程模型

IO模型	描述
BIO	同步阻塞式IO，即Tomcat使用传统的java.io进行操作。该模式下每个请求都会创建一个线程，对性能开销大，不适合高并发场景。优点是稳定，适合连接数目小且固定架构。
NIO	同步非阻塞式IO，jdk1.4 之后实现的新IO。该模式基于多路复用选择器监测连接状态在同步通知线程处理，从而达到非阻塞的目的。比传统BIO能更好的支持并发性能。Tomcat 8.0之后默认采用该模式
APR	全称是 Apache Portable Runtime/Apache可移植运行库)，是Apache HTTP服务器的支持库。可以简单地理解为，Tomcat将以JNI的形式调用Apache HTTP服务器的核心动态链接库来处理文件读取或网络传输操作。使用需要编译安装APR 库
AIO (asynchronous I/O)	异步非阻塞式IO，jdk1.7后之支持 。与nio不同在于不需要多路复用选择器，而是请求处理线程执行完程进行回调调知，已继续执行后续操作。Tomcat 8之后支持。

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Tomcat 如何使用指定IO模型

配置 server.xml 文件当中的 修改即可。

默认配置 8.0 protocol=“HTTP/1.1” 8.0 之前是 BIO 8.0 之后是NIO

BIO: protocol ="org.apache.coyote.http11.Http11Protocol"

NIO: protocol ="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"

AIO: protocol ="org.apache.coyote.http11.Http11Nio2Protocol"

APR: protocol ="org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol"

tomcat 8 以前 默认的是 BIO ， 8 默认是 NIO

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Tomcat BIO VS NIO

在高并发场景下BIO与NIO的线程数的变化

生产环境上，模拟了处理较慢的过程。

为什么差异这么大呢？

我们先看下这两种模型的区别

BIO

源码翻一翻

我们下个Tomcat 7的版本

https://archive.apache.org/dist/tomcat/tomcat-7/v7.0.99/src/

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

7嘛 ，默认的BIO， 对应的class org.apache.coyote.http11.Http11Protocol.java

看下 Http11Protocol构造函数

    public Http11Protocol() {
        endpoint = new JIoEndpoint();
        cHandler = new Http11ConnectionHandler(this);
        ((JIoEndpoint) endpoint).setHandler(cHandler);
        setSoLinger(Constants.DEFAULT_CONNECTION_LINGER);
        setSoTimeout(Constants.DEFAULT_CONNECTION_TIMEOUT);
        setTcpNoDelay(Constants.DEFAULT_TCP_NO_DELAY);
    }

重点 JIoEndpoint ------> Java I/O Endpoint

对应JIoEndpoint 中的

熟悉吧 Socket， 同步阻塞。

继续

这个getExecutor（）获取的 就是 那个线程池，用来处理任务的

怎么处理的呢？ 继续

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NIO

老套路

下载 apache-tomcat-8.5.55-src

Http11NioProtocol的构造函数

重点 NioEndpoint

Acceptor 和 SocketProcessor 大致形同， 主要在于Poller .

先看看Acceptor ，和BIO一样 ，有点不一样的是，Acceptor 交个 Poller处理

进入

添加事件

 public class Poller implements Runnable { 
 

} 

那就看run方法

public void run() {
            // Loop until destroy() is called  轮询
            while (true) {

                boolean hasEvents = false;

                try {
                    if (!close) {
                        hasEvents = events();
                        // > 0 说明有socket需要处理
                        if (wakeupCounter.getAndSet(-1) > 0) {
                            //if we are here, means we have other stuff to do
                            //do a non blocking select
                            keyCount = selector.selectNow();
                        } else {
                            keyCount = selector.select(selectorTimeout);
                        }
                        wakeupCounter.set(0);
                    }
                    if (close) {
                        events();
                        timeout(0, false);
                        try {
                            selector.close();
                        } catch (IOException ioe) {
                            log.error(sm.getString("endpoint.nio.selectorCloseFail"), ioe);
                        }
                        break;
                    }
                } catch (Throwable x) {
                    ExceptionUtils.handleThrowable(x);
                    log.error("",x);
                    continue;
                }
                //either we timed out or we woke up, process events first
                if ( keyCount == 0 ) hasEvents = (hasEvents | events());

                Iterator<SelectionKey> iterator =
                    keyCount > 0 ? selector.selectedKeys().iterator() : null;
                // Walk through the collection of ready keys and dispatch
                // any active event.
                while (iterator != null && iterator.hasNext()) {
                    SelectionKey sk = iterator.next();
                    NioSocketWrapper attachment = (NioSocketWrapper)sk.attachment();
                    // Attachment may be null if another thread has called
                    // cancelledKey()
                    if (attachment == null) {
                        iterator.remove();
                    } else {
                        iterator.remove();
                        processKey(sk, attachment);
                    }
                }//while

                //process timeouts
                timeout(keyCount,hasEvents);
            }//while

            getStopLatch().countDown();
        }

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影响 BIO/NIO线程数量的多少的因素

BIO

• 线程数量 会受到 客户端阻塞、网络延迟、业务处理慢===>线程数会更多

NIO

• 线程数量 会受到业务处理慢===>线程数会更多

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Tomcat connector 并发参数解读

名称	描述
acceptCount	等待最大队列
address	绑定客户端特定地址，127.0.0.1
bufferSize	每个请求的缓冲区大小。bufferSize * maxThreads
compression	是否启用文档压缩
compressableMimeTypes	text/html,text/xml,text/plain
connectionTimeout	客户发起链接 到 服务端接收为止，中间最大的等待时间
connectionUploadTimeout	upload 情况下连接超时时间
disableUploadTimeout	true 则使用connectionTimeout
enableLookups	禁用DNS查询 true
keepAliveTimeout	当长链接闲置 指定时间主动关闭 链接 ，前提是客户端请求头 带上这个 head"connection" " keep-alive"
maxKeepAliveRequests	最大的 长连接数
maxHttpHeaderSize	HTTP请求、响应头信息的最大大小，默认是8192bytes
maxSpareThreads	BIO 模式下 最多线闲置线程数
maxThreads	（执行线程） 最大执行线程数
minSpareThreads	(初始线业务线程 10) BIO 模式下 最小线闲置线程数