Tomcat 8（十）HTTP/AJP Connector、Bio/Nio/Apr性能对比
2014-05-07 20:59
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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。其实ProtocolHandler只是个接口
ProtocolHandler的UML图(以下这些类在org.apache.coyote包下)
创建Connector对象时，Connector的构造函数内会根据server.xml的Connector标签的配置创建ProtocolHandler(默为Http11NioProtocol)
setProtocol(protocol)方法内容：
如果server.xml配置了AprLifecycleListener
AprLifecycleListener.isAprAvailable()为true
Connector支持两种协议：HTTP/1.1和AJP/1.3
HTTP比较熟悉，在此不做说明了。AJP主要用于Tomcat的负载均衡，即Web Server(如Apache) 可以通过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传递到处理具体业务的Application Server(如Tomcat）
AJP的优点：
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. 为了减少生成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完成之前不会再分配给其他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可以在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
下面来测试下HTTP和AJP的性能
测试环境：win8.1 64位(4核、4G内存) + Tomcat8.0.3
64位 + jdk1.7.0_51 64位
压力测试工具：Apache ab
监控工具：Process Explorer、任务管理器
测试方法：在Tomcat\webapps\examples下创建index.jsp
index.jsp的内容比较简单，就是获取Server信息和Session信息。Tomcat 8默认配置下，配置了AprLifecycleListener，监听8080端口的Connector使用HTTP/1.1协议；监听8009端口的Connector使用AJP/1.3协议，这两个端口默认使用apr模式。使用ab向HTTP Connector/AJP Connector发送10000个请求(并发量设为1000)
测试HTTP Connector的命令：ab -n 10000 -c 1000 localhost:8080/examples/index.jsp
测试AJP Connector的命令：ab -n 10000 -c 1000 localhost:8009/examples/index.jsp
以下数据是三次测试的平均值(注：每次只测一个Connector，每次测试都会重启Tomcat)
名词解释：
时间－处理完所有请求所用的时间(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)
测试结果：
通过上表可以看出，AJP处理请求稍快一点，但使用AJP时，CPU和内存占用更少，宽带占用几乎为0(由于使用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的对应关系
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。因此只有Endpoint启动了，Tomcat才开始监听指定端口
学习这三种Endpoint之前，需要了解下java io和java nio，可参考这两篇文章：
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，即一个请求对应一个线程。缺点：并发量高时，线程数较多，占资源
NioEndpoint：使用java nio技术，可以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阻塞问题。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。测试AprEndpoint，使用Tomcat 8的默认配置即可。测试JIoEndpoint、NioEndpoint需要将server.xml中的AprLifecycleListener注释掉
并修改Connector标签的protocol属性
测试JIoEndpoint的配置：
测试NioEndpoint的配置：
三种Endpoint的测试采用HTTP Connector
测试结果：
通过上表可以看出，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
ProtocolHandler的UML图(以下这些类在org.apache.coyote包下)
创建Connector对象时，Connector的构造函数内会根据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对应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);
}
}
}如果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比较熟悉，在此不做说明了。AJP主要用于Tomcat的负载均衡，即Web Server(如Apache) 可以通过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传递到处理具体业务的Application Server(如Tomcat）
AJP的优点：
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. 为了减少生成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完成之前不会再分配给其他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可以在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
下面来测试下HTTP和AJP的性能
测试环境：win8.1 64位(4核、4G内存) + Tomcat8.0.3
64位 + jdk1.7.0_51 64位
压力测试工具：Apache ab
监控工具：Process Explorer、任务管理器
测试方法：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的内容比较简单，就是获取Server信息和Session信息。Tomcat 8默认配置下，配置了AprLifecycleListener，监听8080端口的Connector使用HTTP/1.1协议；监听8009端口的Connector使用AJP/1.3协议，这两个端口默认使用apr模式。使用ab向HTTP Connector/AJP Connector发送10000个请求(并发量设为1000)
测试HTTP Connector的命令：ab -n 10000 -c 1000 localhost:8080/examples/index.jsp
测试AJP Connector的命令：ab -n 10000 -c 1000 localhost:8009/examples/index.jsp
以下数据是三次测试的平均值(注：每次只测一个Connector，每次测试都会重启Tomcat)
名词解释：
时间－处理完所有请求所用的时间(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)
测试结果：
通过上表可以看出，AJP处理请求稍快一点，但使用AJP时，CPU和内存占用更少，宽带占用几乎为0(由于使用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的对应关系
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。因此只有Endpoint启动了，Tomcat才开始监听指定端口
学习这三种Endpoint之前，需要了解下java io和java nio，可参考这两篇文章：
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，即一个请求对应一个线程。缺点：并发量高时，线程数较多，占资源
NioEndpoint：使用java nio技术，可以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阻塞问题。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。测试AprEndpoint，使用Tomcat 8的默认配置即可。测试JIoEndpoint、NioEndpoint需要将server.xml中的AprLifecycleListener注释掉
<!-- <Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" /> -->
并修改Connector标签的protocol属性
测试JIoEndpoint的配置：
<Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11Protocol "
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />测试NioEndpoint的配置：
<Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol "
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />三种Endpoint的测试采用HTTP Connector
测试结果：
通过上表可以看出，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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