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Tomcat NIO 模型详解

一、Tomcat NIO 模型

Tomcat NIO 模型指的是 Tomcat 基于 Java NIO(Non-Blocking I/O,即非阻塞 I/O)实现的一种网络模型,其设计目的是为了支持更高并发量的连接请求。

Tomcat NIO 模型的工作流程是这样的:

  1. 当有一个连接请求进来时,Tomcat 会创建一个对应的 SocketChannel,并为它注册一个 OP_READ 事件到 Selector 对象中。
  2. 当 Selector 接收到一个 OP_READ 事件时,Tomcat 就会读取 SocketChannel 中的数据,并将数据发送给对应的处理器进行处理。
  3. 当处理器处理完数据后,Tomcat 会将回复数据写入到 SocketChannel 中,并为其注册一个 OP_WRITE 事件到 Selector 对象中。
  4. 当 Selector 接收到一个 OP_WRITE 事件时,Tomcat 就会将 SocketChannel 中的回复数据发送出去。

通过使用 Java NIO,Tomcat NIO 模型避免了传统阻塞 I/O 的线程模型存在大量线程的问题,进而支持更高效、更高并发量的连接处理。

二、Tomcat NIO 支持多少连接

Tomcat NIO 模型支持的连接数并不是固定的,它取决于系统的性能和 Tomcat 的优化程度。

在正常情况下,Tomcat NIO 模型支持的最大连接数约为 10K-20K 左右。这个数字取决于硬件配置、JVM 设置、网络拓扑等众多因素。

如果要更进一步提高 Tomcat 的最大连接数,可以考虑以下优化策略:

  1. 调整 Linux 内核的参数,以提高操作系统对并发连接的支持;
  2. 调整 Tomcat 的线程池策略,以更好地处理瞬时高并发请求;
  3. 使用 SSL 加速,在减少网络延迟的同时,提高连接的并发处理能力;
  4. 优化网络拓扑,以缩短网络延迟,并减少连接的传输数据量。

三、Tomcat NIO 连接超时设置

Tomcat NIO 模型支持通过适当调整参数,实现连接超时的设置。

1. 基于 SocketChannel 的连接超时设置

每个 SocketChannel 对象都支持通过调用其 configureBlocking(false) 方法将连接模式设置为非阻塞模式。在非阻塞模式下,可以使用 SocketChannel#connect(SocketAddress,timeout) 的方式来实现超时连接。其示例如下:

  
    SocketChannel channel = SocketChannel.open();
    channel.configureBlocking(false);

    int connectTimeout = 3000; // 连接超时时间 3s

    if (channel.connect(new InetSocketAddress("www.example.com", 80))) {
        // 连接成功...
    } else {
        // 等待连接建立,不断轮询连接操作
        while (!channel.finishConnect()) {
            if (System.currentTimeMillis() - startTime > connectTimeout) {
                // 连接超时
                throw new IOException("Connect to server timeout!");
            }
            Thread.sleep(500); // 等待 0.5s 后再次尝试连接
        }
    }

  

在 Tomcat 中,基于 SocketChannel 连接超时可以通过设置以下参数进行控制:

  • connectionTimeout:连接超时时间,单位为毫秒,默认为 20000ms;
  • readTimeout:读取超时时间,单位为毫秒,默认为 -1ms(即无限期等待);
  • keepAliveTimeout:长连接超时时间,单位为毫秒,默认为 60000ms;

这些参数可以通过在 Connector 标签内部添加相应的属性进行设置,如下所示:

  
    <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="3000"
               readTimeout="5000"
               keepAliveTimeout="60000"
               redirectPort="8443" />
  

2. 基于 Selector 的连接超时设置

除了基于 SocketChannel 的连接超时设置之外,还可以通过对 Selector 对象进行设置,以实现连接超时的控制。其示例如下:

  
    Selector selector = Selector.open();
    channel.configureBlocking(false);
    channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);

    int connectTimeout = 3000; // 连接超时时间 3s

    while (selector.select(connectTimeout) > 0) {
        Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            SelectionKey key = iterator.next();
            if (key.isConnectable()) {
                SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
                if (sc.finishConnect()) {
                    // 连接成功...
                } else {
                    // 连接失败...
                }
            }
        }
    }

  

在 Tomcat 中,基于 Selector 的连接超时设置可以通过设置以下参数进行控制:

  • serverSocketTimeout:服务端 Socket 超时时间,单位为毫秒,默认为 0ms(表示无限期等待);
  • connectionUploadTimeout:上传数据超时时间,单位为毫秒,默认为 300000ms(即 5 分钟);
  • disableUploadTimeout:是否禁用上传超时时间,即是否允许长时间等待客户端传输数据,默认为 false;

这些参数同样可以通过在 Connector 标签内部添加相应的属性进行设置。