Tomcat的三種運行模式

Tomcat支持三種接收請求的處理方式： BIO, NIO, APR

BIO模式： 阻塞式I/O操做，表示Tomcat使用的是傳統Java I/O操做（即：java.io包及其子包）；Tomcat 7如下版本默認狀況下是以BIO模式運行的，因爲每一個請求的都要建立一個線程來處理，所以 線程的開銷較大，不能處理高並的場景，在三種模式中性能也最低效；啓動Tomcat看日誌以下表示爲BIO模式：

NIO模式： 是Java SE 1.4之後續版本提供的一種新的I/O操做方式（即：java.nio包及其子包）；是一個基於 緩存區、並提供非阻塞I/O操做的Java API，它擁有比傳統的I/O操做（BIO）更好的併發運行性能；

APR模式： 簡單理解就是，從操做系統級別解決異步IO問題，大幅度的提升服務器的處理合相應性能，也是Tomcat運行高併發應用的首選模式；

官方對三種運行模式的區別說明以下：

參數	Java Blocking Connector (BIO模式)	Java Nio Blocking Connector（NIO模式）	APR/native Connector（APR模式）
classname	AjpProtocol	AjpNioProtocol	AjpAprProtocol
Tomcat Version	3.x onwards	7.x onwards	5.5.x onwards
Support Polling	NO	YES	YES
Polling Size	N/A	maxConnections	maxConnections
Read Request Headers	Blocking	Sim Blocking	Blocking
Read Request Body	Blocking	Sim Blocking	Blocking
Write Response	Blocking	Sim Blocking	Blocking
Wait for next Request	Blocking	Non Blocking	Non Blocking
Max Connections	maxConnections	maxConnections	maxConnections

特徵 

 

模式	默認運行版本	處理方式
BIO運行模式	Tomcat7或如下版本	一個線程處理一個請求；缺點：併發量高是，線程數較多，浪費資源
NIO運行模式	Tomcat8版本	利用Java的異步IO處理，可經過少許的線程處理大量請求；
APR運行模式	Tomcat7 或 8 在win7或以上系統中默認使用	從操做系統層面解決IO阻塞問題；

Tomcat啓動時，能夠經過 catalina.out啓動日誌查看使用的是哪一種運行模式：

Tomcat BIO模式

自Tomcat 8.5 版本開始，Tomcat就移除了對BIO的支持； BIO即阻塞式I/O，是java提供的最基本的I/O方式。在網絡通訊（此處主要討論TCP/IP協議）中，須要經過Socket在客戶端與服務端創建雙向連接以實現通訊，主要步驟以下：

• （1） 服務端監聽某個端口是否有連接請求

• （2） 客戶端想服務端發出連接請求

• （3） 服務端想客戶端返回Accept（接受）消息，此時連接成功

• （4） 客戶端和服務端經過send()、write()等方法與對方通訊

• （5） 關閉連接

Tomcat 7如下版本默認狀況下是以BIO模式運行的，因爲每一個請求的都要建立一個線程來處理，所以 線程的開銷較大，不能處理高併發的場景，在三種模式中性能也最低效；啓動Tomcat看日誌以下表示爲BIO模式：

Tomcat NIO模式

重要提示：使用這些功能須要使用APR或NIO HTTP鏈接器。傳統的java.io HTTP鏈接器和AJP鏈接器不支持它們

傳統的BIO方式是基於流進行讀寫的，並且是阻塞的，總體性能比較差； 爲了提供I/O性能，JDK自1.4版本引入了NIO模式，它彌補了原來BIO方式的不足，在標準的java代碼中提供了 高速、面向塊的I/O。 經過定義包含數據的類以及以塊的形式處理數據，NIO能夠在不編寫本地代碼的狀況下利用底層優化，這是BIO所沒法作到的；

NIO模式 是Java SE 1.4及後續版本提供的一種新的I/O操做方式(即java.nio包及其子包)。是一個基於緩衝區、並能提供非阻塞I/O操做的Java API，它擁有比傳統I/O操做(bio)更好的併發運行性能。要讓Tomcat以nio模式來運行比較簡單，只須要在Tomcat安裝目錄/conf/server.xml文件中將以下配置：

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

 

修改爲：

<Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />

 

注意： Tomcat8以上版本，默認使用的就是NIO模式；不須要額外修改

提示： 更改模式時，若是隻修改上述文件內容，則只有 ["http-nio-8180"]被修改成NIO模式，若想上圖中2處都修改成 NIO模式則還須要修改以下內容：

<Connector port="8109" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />

改成：

 <Connector port="8109" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol" redirectPort="8443" />

如下屬性是特定於NIO鏈接器 NIO鏈接器官方詳細說明

Tomcat NIO2模式

NIO2是JDK7新增的文件及網絡I/O特性，它繼承自NIO 同時添加了衆多特性及功能改進，其中最重要的便是對異步I/O(AIO）的支持；

•  

  1 . 通道 在AIO中，通道必須實現接口 java.nio.chanels.AsynchronousChannel（繼承自java.nio.channels.Channel） JDK7提供了3個通道實現類： java.nio.channels.AsynchronousFileChannel用於文件I/O， java.nio.channels.AsynchronousServerSocketChannel 和 java.nio.channels.AsynchronousSocketChannel用於網絡I/O

   

•  

  2 . 緩衝區 AIO仍經過操做緩衝區完成數據的讀寫操做，這裏再也不闡述。

   

•  

  3 . Future 和 CompletionHandler AIO操做存在兩種操做方式： Future 和 CompletionHandler ； 咱們可使用其中任何一種來完成I/O操做 首先， AIO使用了java併發包的API，不管接收Socket請求仍是讀寫操做，都可以返回一個java.util.concurrent.Future對象來表示I/O處於等待狀態； 經過Future的方法，咱們能夠檢測操做是否完成（isDone）、等待完成並取得操做結果（get）等。 當接收請求（accept）結束時，Future.get返回值爲AsynchronousSocketChannel； 讀寫操做時（read/write），Future.get返回值爲讀寫操做結果。

   

•  

  4 . 異步通道組 AIO新引入了異步通道組（Asynchronous Channel Group）的概念，每一個異步通道均屬於一個指定的異步通道組，同一個通道組內的通道共享一個線程池； 線程池內的線程接收指令來執行I/O事件並將結果分發到CompletionHandler。 異步通道組包括線程池以及全部通道工做線程共享的資源。通道生命週期受所屬通道組影響，當通道組關閉後，通道也隨之關閉；

   

Tomcat APR模式

• APR模式：簡單來講，就是從操做系統級別解決異步IP問題，大幅度的提升服務器的處理和響應性能，也是Tomcat運行高併發應用的首選模式；

• 啓動這種模式須要安裝一些依賴庫，下面進行詳細說明：

基於Apache Portable Runtime（APR）的Tomcat本地庫

安裝要求：

• APR 1.2+開發頭文件（libapr1-dev包）

• OpenSSL 0.9.7+開發頭文件（libssl-dev包）

• 來自Java兼容JDK 1.4+的JNI頭文件

• GNU開發環境（gcc，make）

apr的安裝

下載apr包地址（http://apache.fayea.com/apr/）

 ## 下載解壓wget http://apache.fayea.com/apr/apr-1.6.3.tar.gz
wget http://apache.fayea.com/apr/apr-util-1.6.1.tar.gz
tar fxz apr-1.6.3.tar.gz
tar fxz apr-util-1.6.1.tar.gz
## 安裝
cd apr-1.6.3/
./configure --prefix=/usr/local/apr
make && make install
cd apr-util-1.6.1/./configure --prefix=/usr/local/apr-util --with-apr=/usr/local/apr
make && make install

安裝tomcat-native

 cd /usr/local/tomcat/bin tar -zxvf tomcat-native.tar.gz
,cd tomcat-native-1.1.22-src/jni/native
./configure --with-apr=/usr/local/apr
make && make install

 

設置apr環境變量

 # vim /etc/profile

,# vim /etc/profileexport LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/apr/lib# 執行 source /etc/profile 當即生效

修改Tomcat配置文件

修改http協議

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

修改爲：

<Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol"connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />，

修改AJP協議

<Connector port="8109" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />

改成：

 <Connector port="8109" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol" redirectPort="8443" />

總結

對於每種協議，Tomcat都提供了對應的I/O方式的實現，並且Tomcat官方還提供了在每種協議下每種I/O實現方案的差別； HTTP協議下的處理方式以下表：

	NIO	NIO2	APR
引用版本	≥6.0	≥8.0	≥5.5
輪詢支持	是	是	是
輪詢隊列大小	maxConnections	maxConnections	maxConnections
讀請求頭	非阻塞	非阻塞	非阻塞
讀請求體	阻塞	阻塞	阻塞
寫響應	阻塞	阻塞	阻塞
等待新請求	非阻塞	非阻塞	非阻塞
SSL支持	Java SSL/Open SSL	Java SSL/Open SSL	Open SSL
SSL握手	非阻塞	非阻塞	阻塞
最大連接數	maxConnections	maxConnections	maxConnections

 

 

參考連接 ：

 

Tomcat的三種運行模式 :   https://mp.weixin.qq.com/s/SI3RlSYxdE12N27sRcnahg