Tomcat 8（十）HTTP/AJP Connector、Bio/Nio/Apr性能对照

Tomcat 8（七）解读Bootstrap介绍过，Connector初始化/启动的时候,将初始化/启动内部的ProtocolHandler。事实上ProtocolHandler仅仅是个接口

ProtocolHandler的UML图(下面这些类在org.apache.coyote包下)

创建Connector对象时，Connector的构造函数内会依据server.xml的Connector标签的配置创建ProtocolHandler(默为Http11NioProtocol)

public Connector(String protocol) {
        setProtocol(protocol);
        // Instantiate protocol handler
        ProtocolHandler p = null;
        try {
            Class<?> clazz = Class.forName(protocolHandlerClassName);
            p = (ProtocolHandler) clazz.newInstance();
        } catch (Exception e) {
            log.error(sm.getString(
                    "coyoteConnector.protocolHandlerInstantiationFailed"), e);
        } finally {
            this.protocolHandler = p;
        }
 
        if (!Globals.STRICT_SERVLET_COMPLIANCE) {
            URIEncoding = "UTF-8";
            URIEncodingLower = URIEncoding.toLowerCase(Locale.ENGLISH);
        }
}

setProtocol(protocol)方法内容：

public void setProtocol(String protocol) {
 //protocol相应server.xml的Connector标签的protocol属性
        if (AprLifecycleListener.isAprAvailable()) {
            if ("HTTP/1.1".equals(protocol)) {
                setProtocolHandlerClassName
                    ("org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol");
            } else if ("AJP/1.3".equals(protocol)) {
                setProtocolHandlerClassName
                    ("org.apache.coyote.ajp.AjpAprProtocol");
            } else if (protocol != null) {
                setProtocolHandlerClassName(protocol);
            } else {
                setProtocolHandlerClassName
                    ("org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol");
            }
        } else {
            if ("HTTP/1.1".equals(protocol)) {
                setProtocolHandlerClassName
                    ("org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol");
            } else if ("AJP/1.3".equals(protocol)) {
                setProtocolHandlerClassName
                    ("org.apache.coyote.ajp.AjpNioProtocol");
            } else if (protocol != null) {
                setProtocolHandlerClassName(protocol);
            }
        }
 
    }

假设server.xml配置了AprLifecycleListener

<Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" />

AprLifecycleListener.isAprAvailable()为true

Connector支持两种协议：HTTP/1.1和AJP/1.3

HTTP比較熟悉，在此不做说明了。AJP主要用于Tomcat的负载均衡，即Web Server(如Apache) 能够通过AJP协议向Tomcat发请求

AJP(Apache JServ Protocol)是一种定向包协议, 用于将传入Web Server(如Apache)的request传递到处理详细业务的Application Server(如Tomcat）

AJP的长处：

1. AJP使用二进制格式来传输可读性文本，Web Server通过TCP连接Application Server，较HTTP性能更高

2. 为了降低生成socket的开销，Web Server和Application Server之间尝试保持持久性的TCP连接，对多个request/response循环重用一个连接

3. 一旦连接分配给一个特定的request，在该request完毕之前不会再分配给其它request。因此，request在一个连接上是独占的，这使连接两端的编码变得简洁

4. 在连接上发送的基本请求信息是高度压缩的

AJP的缺点：

1. 某一时刻的连接数可能较多

2. HTTP Connector能够在Server.xml设置有效时间(connectionTimeout)，而AJP Connector是永久有效

AJP协议的设计：http://httpd.apache.org/docs/2.2/mod/mod_proxy_ajp.html

以下来測试下HTTP和AJP的性能

測试环境：win8.1 64位(4核、4G内存) + Tomcat8.0.3
64位 + jdk1.7.0_51 64位

压力測试工具：Apache ab

监控工具：Process Explorer、任务管理器

測试方法：在Tomcat\webapps\examples下创建index.jsp

<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
<%@ page import="java.text.SimpleDateFormat"%>
<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">
<html>
  <head>
    <title>Test</title>
  </head>
 
  <body>
        Server Info:
 
    <%
      String dtm = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss").format(new Date());
      System.out.println("["+request.getLocalAddr()+":"+ request.getLocalPort()+"]" + dtm);
      out.println("<br>["+request.getLocalAddr()+":" +request.getLocalPort()+"]" + dtm+"<br>");
    %>
 
    Session Info:
    <%
        session.setAttribute("name","dennisit");
        System.out.println("[Session Info] Session ID:"+session.getId());
        out.println("<br>[Session Info] Session ID:" + session.getId()+"<br>");
    %>
  </body>
</html>

index.jsp的内容比較简单，就是获取Server信息和Session信息。Tomcat 8默认配置下，配置了AprLifecycleListener，监听8080port的Connector使用HTTP/1.1协议；监听8009port的Connector使用AJP/1.3协议，这两个port默认使用apr模式。使用ab向HTTP Connector/AJP Connector发送10000个请求(并发量设为1000)

測试HTTP Connector的命令：ab -n 10000 -c 1000 localhost:8080/examples/index.jsp

測试AJP Connector的命令：ab -n 10000 -c 1000 localhost:8009/examples/index.jsp

下面数据是三次測试的平均值(注：每次仅仅測一个Connector，每次測试都会重新启动Tomcat)

名词解释：

时间－处理全然部请求所用的时间(单位：s)

CPU－java.exe进程的CPU占用峰值

内存－java.exe进程的内存占用峰值(单位：MB)

流量－处理请求期间的宽带占用(单位：kb/s)

測试结果：

通过上表能够看出，AJP处理请求稍快一点，但使用AJP时，CPU和内存占用更少，宽带占用差点儿为0(因为使用AJP时，发送的基本请求信息是高度压缩。当然，也跟这个请求简单有关系)

所以，AJP Connector的性能更优

每一个ProtocolHandler内部都有一个Endpoint，ProtocolHandler初始化/启动的时候，将初始化/启动其内部的Endpoint

Tomcat有三种Endpoint：JIoEndpoint、NioEndpoint、AprEndpoint

ProtocolHandler与Endpoint的相应关系

Http11Protocol/AjpProtocol使用JIoEndpoint

Http11NioProtocol/AjpNioProtocol使用NioEndpoint

Http11AprProtocol/AjpAprProtocol使用AprEndpoint

Server.xml的Connector标签配置的部分属性(如port)，在Endpoint中才真正被使用。因此仅仅有Endpoint启动了，Tomcat才開始监听指定端口

学习这三种Endpoint之前，须要了解下java io和java nio，可參考这两篇文章：

http://www.cnblogs.com/flyoung2008/p/3251826.html

http://tutorials.jenkov.com/java-nio/index.html

JIoEndpoint：使用java io(也称为bio)技术，即一个请求相应一个线程。缺点：并发量高时，线程数较多，占资源

NioEndpoint：使用java nio技术，能够通过少量的线程处理大量的请求

AprEndpoint：Apr即Apache Portable Runtime，从操作系统层面解决io堵塞问题。使用Apr时将用到Tomcat\bin\tcnative-1.dll (使用Apr时，应用了jni技术)。

Tomcat 8默认配置下，HTTP Connector和AJP Connector均使用Apr。測试AprEndpoint，使用Tomcat 8的默认配置就可以。測试JIoEndpoint、NioEndpoint须要将server.xml中的AprLifecycleListener凝视掉

<!--
<Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" />
-->

并改动Connector标签的protocol属性

測试JIoEndpoint的配置：

<Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11Protocol "
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" />

測试NioEndpoint的配置：

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

三种Endpoint的測试採用HTTP Connector

測试结果：

通过上表能够看出，Apr处理请求最快，Bio最慢；Apr宽带占用最高，Bio最低；但Apr的内存占用最高，而Nio的内存占用最低

所以综合来看，Nio适用于一般需求；Apr适用于高并发需求

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