tomcat架构分析(概览)

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出处：http://gearever.iteye.com
Tomcat是目前应用比较多的servlet容器。关于tomcat本身的特点及介绍，网上已经有很多描述了，这里不再赘述。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tomcat7，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。
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。

图中，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。
1） Executor是线程池，它的具体实现是java的concurrent包实现的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
2） 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
  

分层建模
对于上述的各个逻辑模块，理解起来可能比较抽象。其实一个服务器无非是接受HTTP request，然后处理请求，产生HTTP response通过原有连接返回给客户端(浏览器)。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。
其实这些模块各司其职，我们从底层wrapper开始讲解，一直上溯到顶层的server。这样易于理解。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
引用
http://www.mydomain.com/app/index.html

详细情况如图所示。

• Wrapper封装了具体的访问资源，例如 index.html
  
• Context 封装了各个wrapper资源的集合，例如 app
  
• Host 封装了各个context资源的集合，例如 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wrapper到host是层层递进，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。
好了，有了这一整套engine的支持，我们已经可以完成从engine到host到context再到某个特定wrapper的定位，然后进行业务逻辑的处理了(关于怎么处理业务逻辑，会在之后的blog中讲述)。就好比，一个酒店已经完成了各个客房等硬件设施的建设与装修，接下来就是前台接待工作了。
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（如果有的话），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engine到host到context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可用，则请求被阻塞，一直等待有空闲线程进行处理，直至阻塞超时。线程池的实现有executor及worker thread两种。缺省的是worker thread 模式。
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在独自运行。那么这多个service的集合就是server，就好比是酒店所属的集团。
作用域
那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的类路径是：
引用
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>
如果这个valve配置在server.xml的节点下，则其可以打印出访问这个host下两个app的request与response消息。
<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>

在这里贴一个缺省的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，关于tomcat的配置，在相关的文档里另行说明。为了篇幅，我把里面的注释给删了。
<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。有时间在写些其他模块的东西。