Tomcat理论介绍

jiabanl

　　

　　在介绍Tomcat之前我们再来好好回顾一下Servlet和JSP
　　

　　Servlet是一种CGI技术，能实现让Java开发动态的Web资源，并通过CGI技术与前端的Web服务器进行通信，但其对HTML文档的定义都要有JAVA程序来实现，任何静态资源以发生修改都要重新编译整个Java页面程序，非常的麻烦，并且Java程序员必须了解前端HTML的展示方式
　　servlet也可以被认为是服务器端的applet。servlet被Web服务器加载和执行，就如同applet被浏览器加载和执行一样。servlet从客户端(通过Web服务器)接收请求，执行某种作业，然后返回结果。使用servlet的基本流程如下：
　　

　　1.客户端通过HTTP提出请求.
　　2.Web服务器接收该请求并将其发给servlet。如果这个servlet尚未被加载，Web服务器将把它加载到  Java虚拟机并且执行它。

　　3.servlet将接收该HTTP请求并执行某种处理。
　　4.servlet将向Web服务器返回应答。
　　5.Web服务器将从servlet收到的应答发送给客户端。
　　

　　由于servlet是在服务器上执行，通常与applet相关的安全性的问题并不需实现。要注意的是Web浏览器并不直接和servlet通信，servlet一般是由前端Web服务器加载和执行的；而servlet是用Java编写的，所以servlet编写一次就可以在任何平台运行(write once,run anywhere)。
　　

　　

　　JSP是一种脚本语言，它可以实现将Java程序以标签的形式嵌入到HTML文档中，这样极大的方便了程序的编译和修改（Servlet的程序一发生修改（那怕是HTML静态资源修改）就要重新编译整个Java程序页面），JSP修改后可以立即看到结果，不需要手工编译，JSP引擎会来做这些工作；而Servelt却需要编译，重新启动Servlet引擎等一系列动作
　　

　　但是JSP程序（一般为.jsp结尾）要被执行必须先被转译（如Jasper）为.java的源代码，.java再由编译器编译为.class类，然后在JVM中进行类加载、解释才能执行
　　

　　总之相对于Servlet来说，JSP可以方便的让Java与HTML进行结合，让程序员可以很方便的实现在HTML静态文档中加入或者修改Java编写的动态内容，这也可以说是Servlet和JSP唯一区别，其他区别是在不大
　　

　　

　　

　　

　　Tomcat 服务器是一个免费的开放源代码的Web应用服务器，属于轻量级应用服务器，在中小型系统和并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用，是开发和调试JSP 程序的首选；一般来说以JSP格式开发的网站，几乎都用Tomcat来作为Java的应用程序服务器。Tomcat不严格来说的话就是一个Web Container（具有JVM，Jasper的功能，可以直接对.jsp程序进行处理执行），可以让JSP编写的动态web资源在Tomcat中运行，并将运行结果直接响应给client或者交给前端web server再响应给client
　　

Tomcat的集群一般都是前端由Apache作为代理服务器,将用户的.jsp请求全部转发给位于后端的Tomcat进行处理，当配置正确时，Apache 为HTML页面服务，而Tomcat 实际上运行JSP 页面和Servlet。另外，Tomcat和IIS等Web服务器一样，具有处理HTML页面的功能，另外它还是一个Servlet和JSP容器，独立的Servlet容器是Tomcat的默认模式。不过，Tomcat处理静态HTML的能力不如Apache服务器。目前Tomcat最新版本为9.0。
　　

　　

　　Tomcat的组件构成如图

http://img1.运维网.com/attachment/201309/18/2033581_13794842315fTS.png

　　

　　

　　Tomcat的架构：
　　Tomcat 6支持Servlet 2.5和JSP 2.1的规范，它由一组嵌套的层次和组件组成，一般可分为以下四类：
　　1.顶级组件：位于配置层次的顶级，并且彼此间有着严格的对应关系；Server、Service
　　2.连接器：连接客户端（可以是浏览器或Web服务器）请求至Servlet容器，
　　3.容器：包含一组其它组件；Engine、Host、Context
　　4.被嵌套的组件：位于一个容器当中，但不能包含其它组件；
　　

　　各常见组件：
　　1、服务器(server)：Tomcat的一个实例，通常一个JVM只能包含一个Tomcat实例；因此，一台物理服务器上可以在启动多个JVM的情况下在每一个JVM中启动一个Tomcat实例，每个实例分属于一个独立的管理端口。这是一个顶级组件。
　　

　　2、服务(service)：一个服务组件通常包含一个引擎和与此引擎相关联的一个或多个连接器。给服务命名可以方便管理员在日志文件中识别不同服务产生的日志。一个server可以包含多个service组件，但通常情下只为一个service指派一个server。
　　

　　连接器类组件：
　　3、连接器(connectors)：负责连接客户端（可以是浏览器或Web服务器）请求至Servlet容器内的Web应用程序，通常指的是接收客户发来请求的位置及服务器端分配的端口。默认端口通常是HTTP协议的8080，管理员也可以根据自己的需要改变此端口。一个引擎可以配置多个连接器，但这些连接器必须使用不同的端口。默认的连接器是基于HTTP/1.1的Coyote。同时，Tomcat也支持AJP、JServ和JK2连接器。
　　

　　容器类组件：
　　4、引擎(Engine)：引擎通常是指处理请求的Servlet引擎组件，即Catalina Servlet引擎，它检查每一个请求的HTTP首部信息以辨别此请求应该发往哪个host或context，并将请求处理后的结果返回的相应的客户端。严格意义上来说，容器不必非得通过引擎来实现，它也可以是只是一个容器。如果Tomcat被配置成为独立服务器，默认引擎就是已经定义好的引擎。而如果Tomcat被配置为Apache Web服务器的提供Servlet功能的后端，默认引擎将被忽略，因为Web服务器自身就能确定将用户请求发往何处。一个引擎可以包含多个host组件。
　　5、主机(Host)：主机组件类似于Apache中的虚拟主机，但在Tomcat中只支持基于FQDN的“虚拟主机”。一个引擎至少要包含一个主机组件，但当引擎有多个Host时，请求到达引擎要决定发往哪个HOST或者用户请求了一个不存在的主机,所以这时一般要为引擎指定一个默认的虚拟主机；每一个虚拟主机都可以是一个独立的网站。
　　6、上下文(Context)：Context组件是最内层次的组件，它表示Web应用程序本身。配置一个Context最主要的是指定Web应用程序的根目录，以便Servlet容器能够将用户请求发往正确的位置。Context组件也可包含自定义的错误页，以实现在用户访问发生错误时提供友好的提示信息；每个context都可以单独部署一个应用程序。
　　

　　容器类组件：Engine、Host、Context
　　顶级组件：Server、Service
　　

　　一个Service内只能有一个Engine，但可以将一个或多个Connector（连接器）关联到Engine上，一个Engine内可以有多个Host，一个Host内可以有多个Context
　　

　　此外还有其他被嵌套类(nested)组件：
　　这类组件通常包含于容器类组件中以提供具有管理功能的服务，它们不能包含其它组件，但有些却可以由不同层次的容器各自配置。
　　7、阀门(Valve)：用来拦截请求并在将其转至目标之前进行某种处理操作，类似于Servlet规范中定义的过滤器。Valve可以定义在任何容器类的组件中。Valve常被用来记录客户端请求、客户端IP地址和服务器等信息，这种处理技术通常被称作请求转储(request dumping)。请求转储valve记录请求客户端请求数据包中的HTTP首部信息和cookie信息文件中，响应转储valve则记录响应数据包首部信息和cookie信息至文件中。
　　8、日志记录器(Logger)：用于记录组件内部的状态信息，可被用于除Context之外的任何容器中。日志记录的功能可被继承，因此，一个引擎级别的Logger将会记录引擎内部所有组件相关的信息，除非某内部组件定义了自己的Logger组件。
　　9、领域(Realm)：用于用户的认证和授权；在配置一个应用程序时，管理员可以为每个资源或资源组定义角色及权限，而这些访问控制功能的生效需要通过Realm来实现。Realm的认证可以基于文本文件、数据库表、LDAP服务等来实现。Realm的效用会遍及整个引擎或顶级容器，因此，一个容器内的所有应用程序将共享用户资源。同时，Realm可以被其所在组件的子组件继承，也可以被子组件中定义的Realm所覆盖。
　　

　　

　　Tomcat连接器架构：

　　基于Apache做为Tomcat前端的架构来讲，Apache通过mod_jk、mod_jk2或mod_proxy模块与后端的Tomcat进行数据交换。而对Tomcat来说，每个Web容器实例都有一个Java语言开发的连接器模块组件，在Tomcat6中，这个连接器是org.apache.catalina.Connector类。这个类的构造器可以构造两种类别的连接器：HTTP/1.1负责响应基于HTTP/HTTPS协议的请求，AJP/1.3负责响应基于AJP的请求。但可以简单地通过在server.xml配置文件中实现连接器的创建，但创建时所使用的类根据系统是支持APR(Apache Portable Runtime)而有所不同。
　　APR是附加在提供了通用和标准API的操作系统之上一个通讯层的本地库的集合，它能够为使用了APR的应用程序在与Apache通信时提供较好伸缩能力时带去平衡效用。
　　同时，需要说明的是，mod_jk2模块目前已经不再被支持了，mod_jk模块目前还apache被支持，但其项目活跃度已经大大降低。因此，目前更常用 的方式是使用mod_proxy模块。
　　

　　如果支持APR：
　　1、HTTP/1.1：org.apache.cotote.http11.Http11AprProtocol
　　2、AJP/1.3：org.apache.coyote.ajp.AjpAprProtocol
　　如果不支持APR：
　　HTTP/1.1: org.apache.coyote.http11.Http11Protocol
　　AJP/1.3: org.apache.jk.server.JkCoyoteHandler
　　

　　连接器协议：

　　

　　Tomcat的Web服务器连接器支持两种协议：AJP和HTTP，它们均定义了以二进制格式在Web服务器和Tomcat之间进行数据传输，并提供相应的控制命令。
　　

　　AJP(Apache JServ Protocol)协议：
　　如果Tomcat的集群前端是Apache依据自己的proxy_mod模块作为反向代理，则Apache可以将前端的http请求以AJP协议发送给后端的Tomcat，AJP协议是基于二进制的格式在Web服务器和Tomcat之间传输数据
　　

　　HTTP协议：如过Tomcat集群的前端是由Nginx实现的反向代理，则其是使用HTTP或HTTPS协议在Web服务器和Tomcat之间建立通信，此时，Tomcat就是一个完全功能的HTTP服务器，它需要监听在某端口上以接收来自于商前服务器的请求。
　　

　　其使用Http协议转发请求效率不如AJP的二进制格式，所以一般推荐Tomcat集群的前端为Apache，况且Apache与Tomcat都是ASF（Apache Software Foundation）出品的开源软件。
　　

　　

　　Tomcat 工作模式
　　(1).独立的Servlet容器
　　Tomcat 的默认工作模式，作为独立的Servlet容器，是内置在Web服务器中的一部分，是指使用基于JAVA的Web服务器的情形。其他两种方式是TOMCAT与其他服务器集成的方式。
　　(2).进程内的Servlet容器
　　Servlet容器作为Web服务器的插件和JAVA容器的实现。Web服务器的插件在内部地址空间打开一个JVM（JAVA VIRTUAL MACHINE）使JAVA容器得以在内部运行。如有某个需要调用Servlet的请求，插件将取得对此请求的控制并将它传递（使用JNI）给JAVA容器。进程内的容器对于多线程、单进程的服务器非常适合，并且提供了很好的运行速度，只是伸缩性有所不足。
　　注，JNI是JAVA NATIVE INTERFACE的缩写，是JAVA本地调用接口，通过JNI，JAVA程序可以和其他语言编写的本地程序进行通信。
　　(3).进程外的Servlet容器
　　Servlet容器运行于Web服务器之外的地址空间，并且作为Web服务器的插件和JVM使用IPC（如TCP/IP）进行通信。进程外容器的反应时间不如进程内的容器，但有较好的伸缩性、稳定性等性能。
　　IPC INTERPROCESS COMMUNICATION（进程间通信）的简写，它是实现进程间通信的一种技术。
　　

　　6.Tomcat各组件之间的关系
　　Tomcat是一个基于组件的服务器，它的构成组件都是可配置的，其中最外层的给件是CATALINA SERVLET容器，其他的组件按照一定的格式要求配置在这个顶层容器中。Tomcat的各个组件是server.xml文件中配置的，Tomcat服务器默认情况下对各种组件都有默认的实现，server.xml是Tomcat的核心配置文件,描述了Tomcat各个组件之间的关系
　　

　　    顶层组件，代表一个服务器
　　  顶层组件，是Connector的集合，一个service只能有一个Engine
　　   连接器，多个连接器可以关联到同一个Engine
　　   容器类组件，为特定的Service组件处理所有客户请求，可包含多个Host
　　 容器类组件，为特定的虚拟主机处理所有客户请求
　　容器类组件，为特定的WEB应用处理所有客户请求
　　
　　
　　
　　
　　
　　

　　Tomcat中真正处理客户请求与生成响应的三个组件是Engine 、Host、 Context。
　　

　　如下图为Tomcat对用户请求的处理及个组件的关系图：
　　

　　

　　

http://img1.运维网.com/attachment/201309/18/2033581_1379484232QtTw.png