Tomcat
Tomcat 是一个开源的 Java 应用服务器，它由多个关键组件组成。这些组件共同协作，实现了 Servlet 容器的功能。以下是 Tomcat 的核心组件说明及其逻辑架构的示意图。
1. Tomcat 核心组件说明
(1) Server
- 描述：Tomcat 的顶级组件，是整个服务器实例的代表。
- 配置文件：
server.xml。 - 功能：
- 包含多个 Service 组件。
- 管理整个 Tomcat 实例的生命周期。
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">...
</Server>
(2) Service
- 描述：代表一个逻辑服务，关联一个
Connector和一个Engine。 - 功能：
- 管理一组组件（连接器和处理引擎）。
- 一个 Server 可以有多个 Service。
<Service name="Catalina">...
</Service>
(3) Connector
- 描述：负责接收客户端请求并将其转发到
Engine处理。 - 功能：
- 支持多种协议（如 HTTP、AJP）。
- 将外部请求转换为内部
ServletRequest和ServletResponse。
- 常见配置：
- HTTP Connector：处理 HTTP 请求。
- AJP Connector：与其他 Web 服务器（如 Apache HTTPD）通信。
<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443" />
(4) Engine
- 描述：Service 的核心组件，用于处理请求。
- 功能：
- 接收 Connector 转发的请求。
- 将请求分发到适当的 Host。
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">...
</Engine>
(5) Host
- 描述：表示一个虚拟主机。
- 功能：
- 允许在同一个 Tomcat 实例中运行多个 Web 应用，每个 Host 绑定一个域名。
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true">...
</Host>
(6) Context
- 描述：表示一个具体的 Web 应用程序。
- 功能：
- 提供 Web 应用的运行环境。
- 每个 Web 应用对应一个 Context。
<Context path="/myapp" docBase="myapp" reloadable="true" />
(8) Valve
- 描述：一种特殊的组件，用于拦截和处理请求。
- 功能：
- 可用于日志记录、访问控制等。
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs" prefix="localhost_access_log" suffix=".txt" pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />
(9) Loader
- 描述：负责加载 Web 应用的类。
- 功能：
- 每个 Web 应用都有独立的类加载器。
(10) Manager
- 描述：管理 Web 应用的会话。
- 功能：
- 支持会话的持久化和恢复。
Tomcat 的组件关系逻辑
以下是组件之间的关系描述：
- Server 是顶层组件，包含多个 Service。
- 每个 Service 包括一个 Engine 和一个或多个 Connector。
- Engine 负责处理请求，将其分发到多个 Host。
- 每个 Host 可以包含多个 Context（Web 应用）。
- Realm 提供 Host 或 Context 级别的用户身份验证。
2. Tomcat 组件示意图
+-------------------------------+
| Server |
| (e.g., port:8005) |
+-------------------------------+|v
+-------------------------------+
| Service |
| (e.g., name:Catalina) |
+-------------------------------+|+----------+-----------+| |v v
+-----------+ +-----------------+
| Connector | | Engine |
| (e.g., | | (name:Catalina)|
| HTTP/8080)| | defaultHost: |
+-----------+ | localhost |+-----------------+|+----------------+----------------+| |v v+---------------+ +---------------+| Host | | Host || (localhost) | | (otherhost) |+---------------+ +---------------+|+-------+-------+| |v v
+-----------+ +-----------+
| Context | | Context |
| (/myapp) | | (/admin) |
+-----------+ +-----------+
3. 重点理解
- 层次结构：Tomcat 的架构是一个典型的树状结构，
Server > Service > Engine > Host > Context。 - 可扩展性：各组件可以独立配置和扩展。例如，可以添加多个 Service 或虚拟主机。
- 安全性：通过
Realm提供安全验证机制。
这种架构设计使 Tomcat 灵活且可扩展，同时也便于管理多个 Web 应用和虚拟主机。
Nginx
正向代理与反向代理
| 特性 | 正向代理 | 反向代理 |
|---|---|---|
| 服务对象 | 客户端 | 服务器 |
| 用途 | 客户端访问外部资源 | 客户端访问后端资源 |
| 隐藏身份 | 隐藏客户端的身份 | 隐藏服务器的身份 |
| 典型应用 | 翻墙、访问限制资源、缓存客户端请求 | 负载均衡、隐藏后端、缓存后端响应 |
反向代理简介
Nginx 作为反向代理服务器时，客户端并不直接访问后端服务器，而是通过 Nginx 转发请求。
Nginx 在客户端和后端服务器之间充当中间层，隐藏后端服务器的 IP 和端口，提高安全性和灵活性。
反向代理流程
- 客户端发起请求
- 客户端访问 Nginx，Nginx 监听特定端口（如 80 或 443）。
- Nginx 转发请求
- 根据
proxy_pass配置，Nginx 将请求转发到后端服务器（如 127.0.0.1:8080）。
- 根据
- 后端处理请求
- 后端服务器处理请求并生成响应。
- Nginx 返回响应
- Nginx 将后端的响应返回给客户端。
Nginx负载均衡
Nginx 可以将请求分发到多个后端服务器（上游服务器），实现负载均衡，提升系统的并发能力和可靠性。
负载均衡算法
Nginx 提供多种负载均衡算法：
-
轮询（默认）
- 请求依次分发到每个后端服务器。
- 权重（Weighted Round Robin）
- IP Hash
- 同一客户端 IP 的请求固定转发到某台服务器，常用于状态保持场景。
Nginx 处理请求和响应
请求处理流程
-
客户端请求
- 客户端通过浏览器或其他工具发送 HTTP/HTTPS 请求到 Nginx。
-
Nginx 接收请求
- Nginx 的
worker process根据配置文件处理请求，包括路由到静态资源、反向代理到后端服务器等。
- Nginx 的
-
匹配 Location
- 根据
server和location块的配置，Nginx 确定如何处理请求。 - 可能的操作：
- 提供静态资源（如 HTML、CSS、JS）。
- 转发到上游服务器（反向代理）。
- 拒绝或重定向请求。
- 根据
-
生成或获取响应
- Nginx 将响应直接返回给客户端，或从后端服务器获取响应再转发。
响应处理流程
-
静态资源响应
- 如果请求的资源是静态文件（如图片、HTML 文件），Nginx 直接从文件系统读取并返回。
-
动态内容响应
- 对于动态请求，Nginx 转发到后端（如 Tomcat、Flask）处理，并将后端生成的响应返回给客户端。
-
缓存和压缩
- Nginx 支持缓存后端响应（如 CDN 缓存）。
- 支持 Gzip 压缩，提高传输效率。
+-------------------------+| 客户端 (Browser) |+-------------------------+|v+-------------------------+| Nginx || || - 静态资源处理 || - 请求路由 || - 反向代理和负载均衡 |+-------------------------+|+----------------+----------------+| |v v
+--------------+ +--------------+
| 后端服务器1 | | 后端服务器2 |
| (Tomcat/Flask)| | (Django) |
+--------------+ +--------------+
优势总结
Nginx 处理请求和响应
- 高效处理静态资源，支持缓存和压缩。
- 异步事件驱动模型，处理高并发时性能优越。
Nginx 负载均衡
- 提高系统的扩展性和稳定性。
- 灵活的算法（轮询、权重、最少连接等）适配不同场景。
Nginx 反向代理
- 隐藏后端服务器，增强安全性。
- 支持 HTTPS 和请求头重写。
