干货 | Tomcat 连接数与线程池详解

作者 : 开心源码 本文共5673个字,预计阅读时间需要15分钟 发布时间: 2022-05-11 共147人阅读

前言

在用tomcat时,经常会遇到连接数、线程数之类的配置问题,要真正了解这些概念,必需先理解Tomcat的连接器(Connector)。

在前面的文章 详解Tomcat配置文件server.xml 中写到过:Connector的主要功能,是接收连接请求,创立Request和Response对象使用于和请求端交换数据;而后分配线程让Engine(也就是Servlet容器)来解决这个请求,并把产生的Request和Response对象传给Engine。当Engine解决完请求后,也会通过Connector将响应返回给用户端。

可以说,Servlet容器解决请求,是需要Connector进行调度和控制的,Connector是Tomcat解决请求的主干,因而Connector的配置和用对Tomcat的性能有着重要的影响。这篇文章将从Connector入手,探讨少量与Connector有关的重要问题,包括NIO/BIO模式、线程池、连接数等。

根据协议的不同,Connector可以分为HTTP Connector、AJP Connector等,本文只探讨HTTP Connector。

一、Nio、Bio、APR

1、Connector的protocol

Connector在解决HTTP请求时,会用不同的protocol。不同的Tomcat版本支持的protocol不同,其中最典型的protocol包括BIO、NIO和APR(Tomcat7中支持这3种,Tomcat8添加了对NIO2的支持,而到了Tomcat8.5和Tomcat9.0,则去掉了对BIO的支持)。

BIO是Blocking IO,顾名思义是阻塞的IO;NIO是Non-blocking IO,则是非阻塞的IO。而APR是Apache Portable Runtime,是Apache可移植运行库,利使用本地库可以实现高可扩展性、高性能;Apr是在Tomcat上运行高并发应使用的首选模式,但是需要安装apr、apr-utils、tomcat-native等包。点击查看?Tomcat Server?配置文件详解。

2、如何指定protocol

Connector用哪种protocol,可以通过元素中的protocol属性进行指定,也可以用默认值。

指定的protocol取值及对应的协议如下:

HTTP/1.1:默认值,用的协议与Tomcat版本有关

org.apache.coyote.http11.Http11Protocol:BIO

org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol:NIO

org.apache.coyote.http11.Http11Nio2Protocol:NIO2

org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol:APR

假如没有指定protocol,则用默认值HTTP/1.1,其含义如下:在Tomcat7中,自动选取用BIO或者APR(假如找到APR需要的本地库,则用APR,否则用BIO);在Tomcat8中,自动选取用NIO或者APR(假如找到APR需要的本地库,则用APR,否则用NIO)。

3、BIO/NIO有何不同

无论是BIO,还是NIO,Connector解决请求的大致流程是一样的:

在accept队列中接收连接(当用户端向服务器发送请求时,假如用户端与OS完成三次握手建立了连接,则OS将该连接放入accept队列);在连接中获取请求的数据,生成request;调使用servlet容器解决请求;返回response。为了便于后面的说明,首先明确一下连接与请求的关系:连接是TCP层面的(传输层),对应socket;请求是HTTP层面的(应使用层),必需依赖于TCP的连接实现;一个TCP连接中可能传输多个HTTP请求。

在BIO实现的Connector中,解决请求的主要实体是JIoEndpoint对象。JIoEndpoint维护了Acceptor和Worker:Acceptor接收socket,而后从Worker线程池中找出空闲的线程解决socket,假如worker线程池没有空闲线程,则Acceptor将阻塞。其中Worker是Tomcat自带的线程池,假如通过配置了其余线程池,原理与Worker相似。

在NIO实现的Connector中,解决请求的主要实体是NIoEndpoint对象。NIoEndpoint中除了包含Acceptor和Worker外,还是使用了Poller,解决流程如下图所示(图片来源:http://gearever.iteye.com/blog/1844203)。

Acceptor接收socket后,不是直接用Worker中的线程解决请求,而是先将请求发送给了Poller,而Poller是实现NIO的关键。Acceptor向Poller发送请求通过队列实现,用了典型的生产者-消费者模式。在Poller中,维护了一个Selector对象;当Poller从队列中取出socket后,注册到该Selector中;而后通过遍历Selector,找出其中可读的socket,并用Worker中的线程解决相应请求。与BIO相似,Worker也可以被自己设置的线程池代替。点击查看?Tomcat Server?配置文件详解。

通过上述过程可以看出,在NIoEndpoint解决请求的过程中,无论是Acceptor接收socket,还是线程解决请求,用的依然是阻塞方式;但在“读取socket并交给Worker中的线程”的这个过程中,用非阻塞的NIO实现,这是NIO模式与BIO模式的最主要区别(其余区别对性能影响较小,暂时略去不提)。而这个区别,在并发量较大的情形下可以带来Tomcat效率的明显提升:

目前大多数HTTP请求用的是长连接(HTTP/1.1默认keep-alive为true),而长连接意味着,一个TCP的socket在当前请求结束后,假如没有新的请求到来,socket不会立马释放,而是等timeout后再释放。假如用BIO,“读取socket并交给Worker中的线程”这个过程是阻塞的,也就意味着在socket等待下一个请求或者等待释放的过程中,解决这个socket的工作线程会一直被占使用,无法释放;因而Tomcat可以同时解决的socket数目不能超过最大线程数,性能受到了极大限制。而用NIO,“读取socket并交给Worker中的线程”这个过程是非阻塞的,当socket在等待下一个请求或者等待释放时,并不会占使用工作线程,因而Tomcat可以同时解决的socket数目远大于最大线程数,并发性能大大提高。

二、3个参数:acceptCount、maxConnections、maxThreads

再回顾一下Tomcat解决请求的过程:在accept队列中接收连接(当用户端向服务器发送请求时,假如用户端与OS完成三次握手建立了连接,则OS将该连接放入accept队列);在连接中获取请求的数据,生成request;调使用servlet容器解决请求;返回response。

相对应的,Connector中的几个参数功能如下:

1、acceptCount

accept队列的长度;当accept队列中连接的个数达到acceptCount时,队列满,进来的请求全部被拒绝。默认值是100。

2、maxConnections

Tomcat在任意时刻接收和解决的最大连接数。当Tomcat接收的连接数达到maxConnections时,Acceptor线程不会读取accept队列中的连接;这时accept队列中的线程会一直阻塞着,直到Tomcat接收的连接数小于maxConnections。假如设置为-1,则连接数不受限制。

默认值与连接器用的协议有关:NIO的默认值是10000,APR/native的默认值是8192,而BIO的默认值为maxThreads(假如配置了Executor,则默认值是Executor的maxThreads)。

在windows下,APR/native的maxConnections值会自动调整为设置值以下最大的1024的整数倍;如设置为2000,则最大值实际是1024。

3、maxThreads

请求解决线程的最大数量。默认值是200(Tomcat7和8都是的)。假如该Connector绑定了Executor,这个值会被忽略,由于该Connector将用绑定的Executor,而不是内置的线程池来执行任务。

maxThreads规定的是最大的线程数目,并不是实际running的CPU数量;实际上,maxThreads的大小比CPU核心数量要大得多。这是由于,解决请求的线程真正使用于计算的时间可能很少,大多数时间可能在阻塞,如等待数据库返回数据、等待硬盘读写数据等。因而,在某一时刻,只有少数的线程真正的在用物理CPU,大多数线程都在等待;因而线程数远大于物理核心数才是正当的。

换句话说,Tomcat通过用比CPU核心数量多得多的线程数,可以使CPU忙碌起来,大大提高CPU的利使用率。

4、参数设置

(1)maxThreads的设置既与应使用的特点有关,也与服务器的CPU核心数量有关。通过前面详情可以知道,maxThreads数量应该远大于CPU核心数量;而且CPU核心数越大,maxThreads应该越大;应使用中CPU越不密集(IO越密集),maxThreads应该越大,以便能够充分利使用CPU。当然,maxThreads的值并不是越大越好,假如maxThreads过大,那么CPU会花费大量的时间使用于线程的切换,整体效率会降低。

(2)maxConnections的设置与Tomcat的运行模式有关。假如tomcat用的是BIO,那么maxConnections的值应该与maxThreads一致;假如tomcat用的是NIO,那么相似于Tomcat的默认值,maxConnections值应该远大于maxThreads。

(3)通过前面的详情可以知道,尽管tomcat同时可以解决的连接数目是maxConnections,但服务器中可以同时接收的连接数为maxConnections+acceptCount 。acceptCount的设置,与应使用在连接过高情况下希望做出什么反应有关系。假如设置过大,后面进入的请求等待时间会很长;假如设置过小,后面进入的请求立马返回connection refused。点击查看?Tomcat Server?配置文件详解。

三、线程池Executor

Executor元素代表Tomcat中的线程池,可以由其余组件共享用;要用该线程池,组件需要通过executor属性指定该线程池。

Executor是Service元素的内嵌元素。一般来说,用线程池的是Connector组件;为了使Connector能用线程池,Executor元素应该放在Connector前面。Executor与Connector的配置举例如下:

Executor的主要属性包括:

name:该线程池的标记

maxThreads:线程池中最大活跃线程数,默认值200(Tomcat7和8都是)

minSpareThreads:线程池中保持的最小线程数,最小值是25

maxIdleTime:线程空闲的最大时间,当空闲超过该值时关闭线程(除非线程数小于minSpareThreads),单位是ms,默认值60000(1分钟)

daemon:能否后端线程,默认值true

threadPriority:线程优先级,默认值5

namePrefix:线程名字的前缀,线程池中线程名字为:namePrefix+线程编号

四、查看当前状态

上面详情了Tomcat连接数、线程数的概念以及如何设置,下面说明如何查看服务器中的连接数和线程数。

查看服务器的状态,大致分为两种方案:(1)用现成的工具,(2)直接用Linux的命令查看。

现成的工具,如JDK自带的jconsole工具可以方便的查看线程信息(此外还可以查看CPU、内存、类、JVM基本信息等),Tomcat自带的manager,收费工具New Relic等。下图是jconsole查看线程信息的界面:

下面说一下如何通过Linux命令行,查看服务器中的连接数和线程数。

1、连接数

假设Tomcat接收http请求的端口是8083,则可以用如下语句查看连接情况:

netstat –nat | grep 8083

结果如下所示:

可以看出,有一个连接处于listen状态,监听请求;除此之外,还有4个已经建立的连接(ESTABLISHED)和2个等待关闭的连接(CLOSE_WAIT)。

2、线程

ps命令可以查看进程状态,如执行如下命令:

ps –e | grep java

结果如下图:

可以看到,只打印了一个进程的信息;27989是线程id,java是指执行的java命令。这是由于启动一个tomcat,内部所有的工作都在这一个进程里完成,包括主线程、垃圾回收线程、Acceptor线程、请求解决线程等等。

通过如下命令,可以看到该进程内有多少个线程;其中,nlwp含义是number of light-weight process。

ps –o nlwp 27989

可以看到,该进程内部有73个线程;但是73并没有排除处于idle状态的线程。要想取得真正在running的线程数量,可以通过以下语句完成:

ps -eLo pid ,stat | grep 27989 | grep running | wc -l

其中ps -eLo pid ,stat可以找出所有线程,并打印其所在的进程号和线程当前的状态;两个grep命令分别挑选进程号和线程状态;wc统计个数。其中,ps -eLo pid ,stat | grep 27989输出的结果如下:

图中只截图了部分结果;Sl表示大多数线程都处于空闲状态。

说明
1. 本站所有资源来源于用户上传和网络,如有侵权请邮件联系站长!
2. 分享目的仅供大家学习和交流,您必须在下载后24小时内删除!
3. 不得使用于非法商业用途,不得违反国家法律。否则后果自负!
4. 本站提供的源码、模板、插件等等其他资源,都不包含技术服务请大家谅解!
5. 如有链接无法下载、失效或广告,请联系管理员处理!
6. 本站资源售价只是摆设,本站源码仅提供给会员学习使用!
7. 如遇到加密压缩包,请使用360解压,如遇到无法解压的请联系管理员
开心源码网 » 干货 | Tomcat 连接数与线程池详解

发表回复