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  • 眼见为实:被误导的Tomcat的工作原理

    Tomcat的主要工作是:监听用户通过浏览器发送的网络请求,然后把请求连接上你的应用程序,做信息交换。在这个过程中,Tomcat里有acceptor、poller、 exec等等这些线程在做这个工作。

    不过网上很多朋友都认为poller是Tomcat里做socket请求数据读写的线程,但是事实真的是这样吗?

    眼见为实:被误导的Tomcat的工作原理

    眼见为实:被误导的Tomcat的工作原理

    眼见为实:被误导的Tomcat的工作原理

    以往,Tomcat的工作就像一个黑盒子一样被封装好在底层架构里,我们看不到。本次我们借助了kindling摄像头工具做了个实验,让大家看到每个请求过来之后,所有工作线程的执行实况,以此来确认poller是不是做socket的读写的?

    首先,我们先简单回顾一下Tomcat的工作流程:它有两大核心组件,connector和container,

    其中container装着你的应用程序代码。打个比方,如果这是剧本杀,用户是玩家,你的程序代码是通关宝藏,那connector就是NPC。

    眼见为实:被误导的Tomcat的工作原理

    但是实际上,真正的网络请求,要远比剧本杀复杂的多,所以Tomcat也设计了线程池

    来应对大量的并发情况。现在我们再来明确文章一开始提出的疑问:poller线程到底是不是Tomcat里执行socket的读写的线程?下图是我用kindling的摄像头工具捕捉记录了一次请求的执行情况。

    眼见为实:被误导的Tomcat的工作原理

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    大家可以先快速通过上面两张图,稍微理解一下这个工具怎么用。我交代一下设置的实验场景:一共做了5个并发请求,每次相隔100ms发出,请求的实现代码是sleep(1000)ms,配置的Tomcat最大的线程数是3。所以这也是一个资源饥饿的场景:并发数有5个,可是线程只有3个,我们一会也可以看看Tomcat是怎么应对的。我这里用工具捕捉的是第一个请求的执行记录。

    眼见为实:被误导的Tomcat的工作原理

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    我们可以从上面两张图看到,本次请求,最开始是由acceptor先做cpu-on,建立socket连接,然后把连接事件交给poller管理,大家注意看,poller执行的时间戳是.319,而acceptor是318,所以poller 一定实在acceptor之后才开始执行的。

    之后,请求事件被交由Tomcat的线程池分配线程exec-1来执行,也就是图中黑线那段。futex代表该线程夯住,或者说在等待,的确,因为我的实现代码写的就是“sleep(1000)ms”。

    眼见为实:被误导的Tomcat的工作原理

    如上图所示,我们可以看到,请求流的读写是由执行线程exec-1来做的,netRead即网路流的读写。同理,请求报文的会写也是由exec-1来做的。如下图所示。(这里有两个netwrite是因为报文可能太大,写了两次,第三个netread是exec-1执行下一个请求的事件,因为时间相差太小,几乎重叠了)

    眼见为实:被误导的Tomcat的工作原理

    至此,我们可以明确开始提出的疑问了:Tomcat里对于请求流的读写不是由poller线程,而是由exec执行线程来做的。

    我们再继续看,5个并发请求,Tomcat只有3个线程,它会怎么应对?

    眼见为实:被误导的Tomcat的工作原理

    如上图所示,等了大概100ms左右,我的第2个请求进来了,Tomcat线程池分配给了exec-3来执行,同理,第三个请求分配给了exec-2来执行。

    不过第4、5个请求情况就不一样了。如下图所示,第4、5个请求从客户端发出请求,acceptor建立好连接,poller做好请求事件管理之后,等待了一段时间,它们才被exec线程执行。因为此时Tomcat没有多余的线程了,它们需要等待有exec线程空下来,才能被执行。

    眼见为实:被误导的Tomcat的工作原理

    这里反映一种什么现象?对于客户端来说,我前3个请求都很正常,可是第4、5个请求是有一点慢的,它在等待了一段时间之后才开始执行。不过对于服务端来说,它的响应时间没有任何问题,因为服务端的响应时间,不是从建立连接开始,而是从exec线程真正处理这个请求开始计算的。

    这也是我们生产环境上常见但是由十分难以排查的资源饥饿的问题,因为从表面上你很难发现症结。但是如果你懂一些Tomcat的原理,再加上kindling摄像头工具的辅助,定位起来就容易很多了?

    眼见为实:被误导的Tomcat的工作原理

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    本次分享暂时到这里了,希望能给大家带来一些收获,也许有些同学也有了更多疑问需要被解答,那就请继续关注我们,或者扫描二维码联系我们,谢谢大家~

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