Tomcat IO模型以及开启HTTP/2

原创已于 2025-03-17 23:36:41 修改 · 1.6k 阅读

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#tomcat #java #http

于 2025-03-17 23:16:32 首次发布

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一、Tomcat IO模型

Tomcat 支持多种 I/O 模型，包括传统的阻塞 I/O（BIO）、非阻塞 I/O（NIO）以及 APR 模式。实际使用哪个模型取决于 Tomcat 的版本和配置：

BIO 模式：较老版本或在配置中指定使用 org.apache.coyote.http11.Http11Protocol（或直接写 HTTP/1.1）时，Tomcat 会采用阻塞 I/O 模型，每个连接对应一个线程。
NIO 模式：在 Tomcat 8 及以后版本中，默认的连接器通常使用 org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol，即基于 Java NIO 的非阻塞 I/O 模型，能更好地支持高并发。
APR 模式：如果使用 Apache 的 Tomcat Native 库，则可以启用 APR 模式，从操作系统层面优化 I/O 性能。

二、Connector protocol 有几个选项

Tomcat Connector 的 protocol 属性主要有以下几种选项，各自对应不同的 I/O 模型和实现方式：

HTTP/1.1
– 这是一个简写值，在 Tomcat 7 及以后的版本中，如果在配置中写上 “HTTP/1.1”，Tomcat 会根据运行环境自动选择具体的实现。
– 在 Tomcat 8 中，默认通常会选用 NIO 模型（即“org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol”）来处理请求。
– 这种方式简化了配置，但如果需要精细控制，建议直接指定具体的实现类。
org.apache.coyote.http11.Http11Protocol
– 这是基于传统阻塞 I/O（BIO）的实现。
– 每个 TCP 连接都会由一个独立的线程进行处理，线程阻塞直到请求完成。
– BIO 模型实现简单，但在高并发环境下，由于线程数受限，扩展性较差。
org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol
– 这是基于 Java NIO（Non-blocking I/O）的实现。
– 利用 Selector 和非阻塞 SocketChannel，可以用较少的线程管理大量并发连接。
– Tomcat 8（以及8.5）的默认 Connector 就是采用这种模式，它能更好地支持高并发请求。
org.apache.coyote.http11.Http11Nio2Protocol
– 这是基于 Java NIO.2（引入于 Java 7）的异步 I/O 实现。
– 相对于传统 NIO，它使用 AsynchronousSocketChannel 和回调机制，可以在某些场景下进一步提高扩展性和资源利用率。
– 使用 NIO2 需要 JDK 7 及以上，并且在实际性能表现上会受到底层操作系统异步 I/O 支持的影响。
org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol
– 这是基于 APR（Apache Portable Runtime）及其 native 库实现的 Connector。
– 通过调用本地 C 库（以及 OpenSSL 等）来优化 I/O 操作和 SSL 加解密，通常能提供更高的性能和更低的延迟，特别适合高并发场景。
– 启用 APR 模式需要预先安装并配置相应的本地库（如 apr、apr-util 及 tomcat-native），在 Windows 平台下其默认连接数也会受到一些特定调整。

总结来说，不同的 protocol 选项对应着不同的 I/O 处理机制：

BIO（Http11Protocol）：简单但扩展性较差，每个连接阻塞一个线程；
NIO（Http11NioProtocol）：基于非阻塞 I/O，适合高并发，Tomcat 8/8.5 默认选项；
NIO2（Http11Nio2Protocol）：利用异步 I/O 回调，进一步优化资源使用；
APR（Http11AprProtocol）：依赖本地库，能获得更高性能，但部署和配置复杂度较高。

三、Tomcat 8 使用 nio后，同时可以支持多少客户端连接

tomcat 支持多少客户端连接是由 Connector maxConnections 属性决定的，nio 只是说能以较少的线程来维护大量的连接。

具体能支持多少客户端连接，主要取决于两个因素：

配置参数：在 server.xml 中，Connector 有一个属性 maxConnections，它定义了能同时接受的最大连接数。对于 NIO 连接器，这个默认值通常设置为 10,000，但可以根据需求和系统能力进行调整。
系统资源限制：实际能支持的连接数还受到操作系统（例如文件描述符限制、内存等）的限制。在适当调整系统资源和优化配置后，Tomcat 8 在 NIO 模式下有可能支持超过 10,000 个同时连接。

因此，理论上在默认配置下，Tomcat 8 的 NIO 连接器可以同时支持大约 10,000 个客户端连接，而在经过适当调优后，可支持的连接数可能更高。

四、假设 Tomcat 8 同时有 500个客户端连接上了，同时可以有多少个请求

在 Tomcat 8 中，建立 500 个 TCP 连接并不意味着同时能处理 500 个 HTTP 请求。实际上，Tomcat 会用一个线程来处理一个处于活动状态的请求，而默认情况下它的 maxThreads 参数通常设为 200（当然，这个数值可以通过配置进行调整）。

也就是说，当 500 个客户端都保持连接时，如果所有客户端同时发送请求，那么只有最多约 200 个请求能够被 Tomcat 同时“激活”处理，其余的请求则会在内部等待队列中排队，直到有工作线程空闲为止。

因此，在默认配置下，500 个连接环境下同时能处理的 HTTP 请求数大约受限于 maxThreads，即约 200 个请求。

五、Tomcat 8 设置 connector maxConnections 10，tomcat maxThreads 200，那同时最多能有几个请求

在 Tomcat 8 中，maxConnections 和 maxThreads 是影响服务器并发能力的两个关键参数。maxConnections 指定了服务器在任意时刻能够接受和处理的最大连接数，而 maxThreads 则定义了用于处理请求的最大线程数。

在这种配置下，Tomcat 同时最多能处理 10 个请求。如果同时有超过 10 个连接请求，超出的请求将被拒绝或进入等待队列，具体行为取决于其他相关配置，如 acceptCount，它定义了在达到最大连接数后，服务器可以接受的等待连接数。

六、Tomcat 8 一个 tcp连接可以同时发出两个 http请求吗

在 HTTP/1.1 协议下（Tomcat 8 默认使用的是 HTTP/1.1），一个 TCP 连接一次只能处理一个 HTTP 请求。虽然 HTTP/1.1 支持“流水线”（pipelining），允许客户端连续发送多个请求，但服务器会依次返回响应，且响应必须按请求的顺序返回，因此实际上不会实现真正的并发处理。

而如果启用了 HTTP/2（Tomcat 8.5 及以上版本支持 HTTP/2），则可以在一个 TCP 连接上通过多路复用同时处理多个 HTTP 请求和响应。

所以，答案是：

在 HTTP/1.1 模式下，一个 TCP 连接不能同时发出两个独立的 HTTP 请求进行并发处理。
在 HTTP/2 模式下，一个 TCP 连接可以同时发出多个 HTTP 请求。

七、Tomcat 8.5 开启 HTTP/2，设置 connector maxConnections 10，tomcat maxThreads 200，那同时最多能有几个请求

由于 HTTP/2 的多路复用特性，一个连接可以承载多个并发请求，因此 maxConnections 的限制对并发请求数量的影响有所降低。在这种情况下，maxThreads 成为决定并发处理能力的主要因素。即使 maxConnections 设置为 10，但由于每个连接可以处理多个请求，实际的并发请求数量取决于 maxThreads 的设置。

maxThreads 设置为 200，意味着服务器最多可以同时处理 200 个请求。

八、Tomcat 8.5 怎么开启 HTTP/2 模式

在 Tomcat 8.5 中启用 HTTP/2 主要需要满足以下条件：

使用 TLS 加密连接
HTTP/2 在 Tomcat 中目前仅支持在 HTTPS（TLS）连接上使用。
使用支持 ALPN 的 JDK 或 APR/native
建议使用 Java 9 及以上版本（或其他支持 ALPN 的 JDK），或者配置 APR/native 及 OpenSSL。
修改 Connector 配置
编辑 Tomcat 的 conf/server.xml，将 HTTPS Connector 的 protocol 属性设置为支持 NIO2 的协议（例如：org.apache.coyote.http11.Http11Nio2Protocol），然后在该 Connector 内部添加 UpgradeProtocol 元素来启用 HTTP/2。

例如，下面是一个典型的配置示例：

<Connector port="8443"
           protocol="org.apache.coyote.http11.Http11Nio2Protocol"
           maxThreads="150" SSLEnabled="true"
           scheme="https" secure="true"
           keystoreFile="conf/keystore.jks" keystorePass="yourKeystorePassword">
    <UpgradeProtocol className="org.apache.coyote.http2.Http2Protocol" />
</Connector>

配置完成后，重启 Tomcat，客户端（如果支持 HTTP/2）会通过 TLS 协商自动升级至 HTTP/2 协议。

为什么要配置 ssl

虽然 HTTP/2 协议本身并未强制要求使用加密，但大多数浏览器（如 Firefox、Chrome、Safari、Opera、IE、Edge）仅在通过 TLS 加密的连接上支持 HTTP/2，这使得加密连接成为实际标准。因此，为了在实际应用中实现 HTTP/2，配置 SSLHostConfig 以启用 HTTPS 是必要的。