【分布式技术专题】「分析Web服务器架构」Tomcat服务器的运行架构和LVS负载均衡的运行机制（修订版）

内容介绍

在本章内容中，我们将深入探讨 Tomcat 服务器的运行架构、LVS 负载均衡的运行机制以及 Cache 缓存机制，并提供相应的解决方案和指导。通过理解这些关键概念和机制，您将能够优化您的系统架构，提高性能和可扩展性。

Servlet容器和Tomcat服务器

Servlet容器是为JavaWeb应用提供运行时环境的软件，它扮演着管理Servlet生命周期和共享数据的角色。Servlet容器也被称为JavaWeb应用容器或Servlet容器。比较常用的Servlet容器软件包括Tomcat、JBoss、WebLogic和WebSphere等。

在这里主要介绍Tomcat，Tomcat是一个开源的Servlet容器，它是Apache软件基金会的一个项目。它被广泛使用于JavaWeb应用的开发和部署。WebLogic和WebSphere是商业级的Servlet容器，它们提供了更多的高级功能和扩展性，适用于大型企业级应用。

Tomcat简介

Tomcat是一个免费的开源Servlet容器，它是Apache软件基金会的顶级项目，提供了一个可靠且功能丰富的Servlet容器，用于部署和运行JavaWeb应用程序。Tomcat由Apache、Sun和其他公司以及个人共同开发。得益于Sun的参与和支持，Tomcat始终能够及时地体现最新的Servlet规范。

Tomcat系统架构分析

Tomcat的结构虽然复杂，但它也非常模块化。一旦找到了Tomcat最核心的模块，您就能够抓住Tomcat的"七寸"。

Tomcat定制化模块架构

通过理解Tomcat的模块化结构，您可以更好地理解和配置Tomcat，以满足特定的需求。您可以选择性地启用或禁用不同的模块，根据项目的要求进行定制和优化。

Tomcat架构中的关键组件是Connector和Container。Connector组件可以被替换，这为服务器设计者提供了更多选择。一个Container可以选择多个Connector，这使得组件选择与不同应用场景密切相关。

Catalina模块

Catalina模块负责处理HTTP请求、管理Servlet的生命周期以及处理与Servlet相关的任务。它是Tomcat的核心引擎，负责将请求分发给相应的Servlet进行处理，并将响应返回给客户端。除了Catalina模块，Tomcat还包括其他重要的模块，如Connector模块用于处理网络连接，Realm模块用于身份验证和授权，以及Web模块用于处理Web应用程序的部署和管理。

Tomcat的模块化结构使得它可以根据需求进行灵活的配置和定制。它由多个模块组成，每个模块负责不同的功能和任务。其中，最核心的模块是Catalina，它是Tomcat的Servlet容器实现。

Tomcat结构处理流程

在JavaWeb应用中，Servlet容器负责接收和处理HTTP请求，并将请求分发给相应的Servlet容器进行处理。它管理Servlet生命周期，包括初始化、请求处理和销毁。此外，Servlet容器还提供了一些额外的功能，如会话管理、安全性控制和错误处理。

Tomcat的核心由两个组件

从上图中可以看出，Tomcat的核心由两个组件组成：Connector和Container。在后面的内容中，将详细介绍这两个组件的功能和作用。

• Connector组件：Tomcat中的一个关键部分，它负责处理与客户端的网络连接。Connector可以根据需要进行替换，这为服务器设计者提供了更多的选择。由于Connector的重要性，它不仅与服务器的设计密切相关，还与不同的应用场景有关。
• Container组件：Tomcat的另一个核心部分，它负责管理和执行Servlet的生命周期。Container提供了一个运行环境，使得Servlet能够在Tomcat中被正确加载、初始化和执行。Container还负责处理请求和响应，以及管理会话和共享数据。

Connector和Container是Tomcat的两个关键组件，它们紧密合作，共同构建了Tomcat的核心功能。Connector负责处理网络连接，Container负责管理Servlet的生命周期。通过理解和优化这两个组件，可以提高Tomcat的性能和可靠性，并满足不同应用场景的需求。

Tomcat的Service组件

多个Connector和一个Container组成了一个Service。Service是对外提供服务的实体。然而，Service还需要一个掌控其生命周期的环境，这就是Server的作用。整个Tomcat的生命周期由Server控制。

Service作为“婚姻”

在Tomcat中，我们可以将Connector和Container比作一对情侣。Connector负责对外交流，类比为男方；而Container处理请求和内部事务，类比为女方。Service就像是这对情侣的结婚证，将它们连接在一起，形成一个家庭。除了Connector和Container，还有其他元素也是构成这个家庭的一部分。

简单来说，Service只是在Connector和Container的外面添加了一层封装，将它们组装在一起，并向外部提供服务。一个Service可以设置多个Connector，但只能有一个Container容器。该Service的接口方法如下：

Service接口

getContainer()
setContainer (Container)
getInfo()
getName()
setName (String)
getServer()
setServer (Server)
addConnector (Connector)
findConnectors()
removeConnector (Connector)
initialize()

Service接口定义了一些方法用于关联Connector和Container，同时初始化其它组件。

注意，该接口并未强制规定控制下层组件的生命周期。所有组件的生命周期由Lifecycle接口来控制，这是一个重要的设计模式，后面将对该接口进行详细介绍。

StandardService

Tomcat中的Service接口有一个标准实现类叫做StandardService。它既实现了Service接口，也实现了Lifecycle接口，因此可以控制下层组件的生命周期。

StandardService的类结构图

下面是StandardService类的结构：

Web基础架构 — 负载均衡和LVS

总结介绍

Connector和Container是Tomcat的核心组件，它们在服务器设计和应用场景选择方面起着重要作用。通过深入了解和优化这两个组件，可以更好地理解和配置Tomcat，以实现高效和灵活的应用程序部署和管理。