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：

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。
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。
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。
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：

调整 Linux 内核的参数，以提高操作系统对并发连接的支持；
调整 Tomcat 的线程池策略，以更好地处理瞬时高并发请求；
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；
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。

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