Tomcat架构解析之1 架构简介1 核心架构模块说明2 分层建模3 作用域

Tomcat除了能够支撑通常的web app外,其本身高度模块化的架构体系,也能带来最大限度的可扩展性。 目前tomcat版本已经衍生到tomcat9,但是主流的版本还是tomcat6。此系列架构体系介绍还是以tomcat6为蓝本。 Tomcat是有一系列逻辑模块组织而成,这些模块主要包括:

  • 核心架构模块,例如Server,Service,engine,host和context及wrapper等
  • 网络接口模块connector
  • log模块
  • session管理模块
  • jasper模块
  • naming模块
  • JMX模块
  • 权限控制模块
  • ……

这些模块会在相关的文档里逐一描述,本篇文档以介绍核心架构模块为主。

1 核心架构模块说明

核心架构模块之间是层层包含关系。 例如可以说Service是Server的子组件,Server是Service的父组件。 在server.xml已经非常清晰的定义了这些组件之间的关系及配置。 需要强调的是Service中配置了实际工作的Engine,同时配置了用来处理时间业务的线程组Executor(如果没有配置则用系统默认的WorkThread模式的线程组),以及处理网络socket的相关组件connector。详细情况如图所示。

1:n代表一对多的关系;1:1代表一对一的关系

StandEngine, StandHost, StandContext及StandWrapper是容器,他们之间有互相的包含关系。例如,StandEngine是StandHost的父容器,StandHost是StandEngine的子容器。在StandService内还包含一个Executor及Connector。

  • Executor是线程池,它的具体实现是executor,这个不是必须的,如果没有配置,则使用自写的worker thread线程池
  • Connector是网络socket相关接口模块,它包含两个对象,ProtocolHandler及Adapter
    • ProtocolHandler是接收socket请求,并将其解析成HTTP请求对象,可以配置成nio模式或者传统io模式
    • Adapter是处理HTTP请求对象,它就是从StandEngine的valve一直调用到StandWrapper的valve

2 分层建模

一个服务器无非是接受HTTP request,然后处理,产生HTTP response通过原有连接返回给客户端。 那为什么会整出这么多的模块进行处理,这些模块是不是有些多余呢? 其实这些模块各司其职,我们从底层wrapper开始,一直到顶层的server 通过这些描述,会发现这正是tomcat架构的高度模块化的体现。这些细分的模块,使得tomcat非常健壮,通过一些配置和模块定制化,可以很大限度的扩展tomcat。 首先,我们以一个典型的页面访问为例,假设访问的URL是 http://www.mydomain.com/app/index.html

详细情况

  • Wrapper封装了具体的访问资源 index.html
  • Context 封装了各个wrapper资源的集合 app
  • Host 封装了各个context资源的集合 www.mydomain.com

按照领域模型,这个典型的URL访问,可以解析出三层领域对象,他们之间互有隶属关系。这是最基本的建模。 从上面的分析可以看出,从wrapperhost层层递进,层层组合。 那么host 资源的集合是什么呢,就是上面所说的engine。 如果说以上的三个容器可以看成是物理模型的封装,那么engine可以看成是一种逻辑的封装。

有这套engine的支持,我们已经可以完成从enginehostcontext再到某个特定wrapper的定位,然后进行业务逻辑的处理

先说线程池,这是典型的线程池的应用。首先从线程池中取出一个可用线程,来处理请求,这个组件就是connector。 它就像酒店的前台服务员登记客人信息办理入住一样,主要完成了HTTP消息的解析,根据tomcat内部的mapping规则,完成从enginehostcontext再到某个特定wrapper的定位,进行业务处理,然后将返回结果返回。之后,此次处理结束,线程重新回到线程池中,为下一次请求提供服务。

如果线程池中没有空闲线程,则请求被阻塞,直到有空闲线程进行处理,最多至阻塞超时。 线程池的实现有executorworker thread(默认)

至此,可以说一个酒店有了前台接待,有了房间等硬件设施,就可以开始正式运营了。

那么把engine,处理线程池,connector封装在一起,形成了一个完整独立的处理单元,这就是service,就好比某个独立的酒店。

通常,我们经常看见某某集团旗下酒店。也就是说,每个品牌有多个酒店同时运营。就好比tomcat中有多个service独自运行。那么这多个service的集合就是server,就好比是酒店所属的集团。

3 作用域

为什么要按层次分别封装一个对象呢?这主要是为了方便统一管理。 类似命名空间的概念,在不同层次的配置,其作用域不一样。 以tomcat自带的打印request与response消息的RequestDumperValve为例。这个valve的类路径 org.apache.catalina.valves.RequestDumperValve valve机制是tomcat非常重要的处理逻辑的机制,会在相关文档里专门描述。 如果这个valve配置在server.xml的节点下,则其只打印出访问这个app(my)的request与response消息。

<Host name="localhost" appBase="webapps"  
          unpackWARs="true" autoDeploy="true"  
          xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">  
             <Context path="/my" docBase=" /usr/local/tomcat/backup/my" >  
                   <Valve className="org.apache.catalina.valves.RequestDumperValve"/>  
             </Context>  
             <Context path="/my2" docBase=" /usr/local/tomcat/backup/my" >  
             </Context>  
  </Host> 

若这个valve配置在server.xml节点下,则可以打印出访问这个host下两个apprequestresponse信息

<Host name="localhost" appBase="webapps"  
                unpackWARs="true" autoDeploy="true"  
                xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">  
                    <Valve className="org.apache.catalina.valves.RequestDumperValve"/>  
                    <Context path="/my" docBase=" /usr/local/tomcat/backup/my" >  
                    </Context>  
                    <Context path="/my2" docBase=" /usr/local/tomcat/backup/my" >   
                    </Context>  
  </Host> 

在这里贴一个默认的server.xml的配置,通过这些配置可以加深对tomcat核心架构分层模块的理解

<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">  
         <Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" />  
         <Listener className="org.apache.catalina.core.JasperListener" />   
         <Listener className="org.apache.catalina.mbeans.ServerLifecycleListener" />  
         <Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" />  
         <GlobalNamingResources>  
              <Resource name="UserDatabase" auth="Container"  
                      type="org.apache.catalina.UserDatabase"  
                     description="User database that can be updated and saved"  
                     factory="org.apache.catalina.users.MemoryUserDatabaseFactory"  
                     pathname="conf/tomcat-users.xml" />   
          </GlobalNamingResources>  
          <Service name="Catalina">  
               <Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"   
                     maxThreads="150" minSpareThreads="4"/>  
               <Connector port="80" protocol="HTTP/1.1"   
                     connectionTimeout="20000"   
                     redirectPort="7443" />  
               <Connector port="7009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="7443" />  
               <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">  
                    <Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"  
                           resourceName="UserDatabase"/>  
                    <Host name="localhost" appBase="webapps"  
                           unpackWARs="true" autoDeploy="true"  
                           xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">  
                           <Context path="/my" docBase="/usr/local/tomcat/backup/my" >  
                           </Context>   
                    </Host>   
                </Engine>  
            </Service>  
  </Server>  

至此,头脑中应该有tomcat整体架构的概念

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