设计服务器架构

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在开发我们自己的Web服务器之前,我们先看一下Tomcat的架构。

Tomcat是一个开源的Web服务器,它的架构是基于组件的设计,可以将多个组件组合起来使用,用一张图表示如下:

  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐
  │                    Tomcat Server                    │
  │ ┌─────────────────────────────────────────────────┐ │
  │ │                     Service                     │ │
  │ │                 ┌─────────────────────────────┐ │ │
  │ │                 │           Engine            │ │ │
  │ │                 │ ┌─────────────────────┐     │ │ │
  │ │                 │ │        Host         │     │ │ │
  │ │ ┌───────────┐   │ │ ┌───────────────────┴─┐   │ │ │
  │ │ │Connectors │   │ │ │        Host         │   │ │ │
  │ │ │┌─────────┐│   │ │ │ ┌───────────────────┴─┐ │ │ │
  │ │ ││Connector││   │ │ │ │        Host         │ │ │ │
  │ │ │└─────────┘│   │ │ │ │ ┌─────────────┐     │ │ │ │
  │ │ │┌─────────┐│   │ │ │ │ │   Context   │     │ │ │ │
◀─┼─┼▶││Connector││◀─▶│ │ │ │ │ ┌───────────┴─┐   │ │ │ │
  │ │ │└─────────┘│   │ │ │ │ │ │   Context   │   │ │ │ │
  │ │ │┌─────────┐│   │ │ │ │ │ │ ┌───────────┴─┐ │ │ │ │
  │ │ ││Connector││   │ │ │ │ └─┤ │   Context   │ │ │ │ │
  │ │ │└─────────┘│   │ └─┤ │   │ │ ┌─────────┐ │ │ │ │ │
  │ │ └───────────┘   │   │ │   └─┤ │ Web App │ │ │ │ │ │
  │ │                 │   └─┤     │ └─────────┘ │ │ │ │ │
  │ │                 │     │     └─────────────┘ │ │ │ │
  │ │                 │     └─────────────────────┘ │ │ │
  │ │                 └─────────────────────────────┘ │ │
  │ └─────────────────────────────────────────────────┘ │
  └─────────────────────────────────────────────────────┘

一个Tomcat Server内部可以有多个Service(服务),通常是一个Service。Service内部包含两个组件:

  • Connectors:代表一组Connector(连接器),至少定义一个Connector,也允许定义多个Connector,例如,HTTP和HTTPS两个Connector;
  • Engine:代表一个引擎,所有HTTP请求经过Connector后传递给Engine。

在一个Engine内部,可以有一个或多个Host(主机),Host可以根据域名区分,在Host内部,又可以有一个或多个Context(上下文),每个Context对应一个Web App。Context是由路径前缀区分的,如/abc/xyz/分别代表3个Web App,/表示的Web App在Tomcat中表示根Web App。

因此,一个HTTP请求:

http://www.example.com/abc/hello

首先根据域名www.example.com定位到某个Host,然后,根据路径前缀/abc定位到某个Context,若路径前缀没有匹配到任何Context,则匹配/Context。在Context内部,就是开发者编写的Web App,一个Context仅包含一个Web App。

可见Tomcat Server是一个全功能的Web服务器,它支持HTTP、HTTPS和AJP等多种Connector,又能同时运行多个Host,每个Host内部,还可以挂载一个或多个Context,对应一个或多个Web App。

我们设计Jerrymouse Server就没必要搞这么复杂,可以大幅简化为:

  • 仅一个HTTP Connector,不支持HTTPS;
  • 仅支持挂载到/的一个Context,不支持多个Host与多个Context。

因为只有一个Context,所以也只能有一个Web App。Jerrymouse Server的架构如下:

  ┌───────────────────────────────┐
  │       Jerrymouse Server       │
  │                 ┌───────────┐ │
  │  ┌─────────┐    │  Context  │ │
  │  │  HTTP   │    │┌─────────┐│ │
◀─┼─▶│Connector│◀──▶││ Web App ││ │
  │  └─────────┘    │└─────────┘│ │
  │                 └───────────┘ │
  └───────────────────────────────┘

有的同学会担心,如果要运行多个Web App怎么办?

这个问题很容易解决:运行多个Jerrymouse Server就可以运行多个Web App了。

还有的同学会担心,只支持HTTP,如果一定要使用HTTPS怎么办?

HTTPS可以部署在网关,通过网关将HTTPS请求转发为HTTP请求给Jerrymouse Server即可。部署一个Nginx就可以充当网关:

               ┌───────────────────────────────┐
               │       Jerrymouse Server       │
               │ ┌─────────────────────────────┴─┐
               │ │       Jerrymouse Server       │
    ┌───────┐  │ │ ┌─────────────────────────────┴─┐
    │       │◀─┼─│ │       Jerrymouse Server       │
    │       │  │ │ │                 ┌───────────┐ │
◀──▶│ Nginx │◀─┼─┼─│  ┌─────────┐    │  Context  │ │
    │       │  └─┤ │  │  HTTP   │    │┌─────────┐│ │
    │       │◀───┼─┼─▶│Connector│◀──▶││ Web App ││ │
    └───────┘    └─┤  └─────────┘    │└─────────┘│ │
                   │                 └───────────┘ │
                   └───────────────────────────────┘

此外,Nginx还可以定义多个Host,根据Host转发给不同的Jerrymouse Server,所以,我们专注于实现一个仅支持HTTP、仅支持一个Web App的Web服务器,把HTTPS、HTTP/2、HTTP/3、Host、Cluster(集群)等功能全部扔给Nginx即可。


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