由於Tomcat web 伺服器負載過大，導致部分頁面出現了不可訪問的狀態，針對tomcat bio、nio、apr模式進行測試。

Java對BIO、NIO、AIO的支援：

• Java BIO ： 同步並阻塞，伺服器實現模式為一個連線一個執行緒，即客戶端有連線請求時伺服器端就需要啟動一個執行緒進行處理，如果這個連線不做任何事情會造成不必要的執行緒開銷，當然可以通過執行緒池機制改善。
• Java NIO ： 同步非阻塞，伺服器實現模式為一個請求一個執行緒，即客戶端傳送的連線請求都會註冊到多路複用器上，多路複用器輪詢到連線有I/O請求時才啟動一個執行緒進行處理。
• Java AIO(NIO.2) ： 非同步非阻塞，伺服器實現模式為一個有效請求一個執行緒，客戶端的I/O請求都是由OS先完成了再通知伺服器應用去啟動執行緒進行處理

BIO、NIO、AIO適用場景分析:

• BIO方式適用於連線數目比較小且固定的架構，這種方式對伺服器資源要求比較高，併發侷限於應用中，JDK1.4以前的唯一選擇，但程序直觀簡單易理解。
• NIO方式適用於連線數目多且連線比較短（輕操作）的架構，比如聊天伺服器，併發侷限於應用中，程式設計比較複雜，JDK1.4開始支援。
• AIO方式使用於連線數目多且連線比較長（重操作）的架構，比如相簿伺服器，充分呼叫OS參與併發操作，程式設計比較複雜，JDK7開始支援。

tomcat 的 bio、nio、apr 模式

bio
bio(blocking I/O)，顧名思義，即阻塞式I/O操作，表示Tomcat使用的是傳統的Java I/O操作(即java.io包及其子包)。Tomcat在預設情況下，就是以bio模式執行的。遺憾的是，就一般而言，bio模式是三種執行模式中效能最低的一種。我們可以通過Tomcat Manager來檢視伺服器的當前狀態。

nio
是Java SE 1.4及後續版本提供的一種新的I/O操作方式(即java.nio包及其子包)。Java nio是一個基於緩衝區、並能提供非阻塞I/O操作的Java API，因此nio也被看成是non-blocking I/O的縮寫。它擁有比傳統I/O操作(bio)更好的併發執行效能。

apr
(Apache Portable Runtime/Apache可移植執行庫)，是Apache HTTP伺服器的支援庫。你可以簡單地理解為，Tomcat將以JNI的形式呼叫Apache HTTP伺服器的核心動態連結庫來處理文件讀取或網路傳輸操作，從而大大地提高Tomcat對靜態文件的處理效能。 Tomcat apr也是在Tomcat上執行高併發應用的首選模式。

tomcat管理介面配置起來，以便等下能更方便的觀察我們的bio、nio、apr 模式

新增manager/status使用者

vim /usr/local/apache-tomcat-7.0.47/conf/tomcat-users.xml
<role rolename="manager-gui"/>       
<user username="tomcat" password="15715746746" roles="manager-gui"/>

配置完重啟，通過ip:port/manager/status 就可以看tomcat狀態了，裡面有伺服器的資訊及tomcat資訊。

bio server.xml 配置 （重啟生效）

    <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" />

nio server.xml 配置 （重啟生效）

    <Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" />

apr server.xml 配置 （重啟生效）

    <Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" />

當然，apr模式還需要安裝 apr 、 apr-utils 、tomcat-native包

apr 安裝
tar zxf apr-1.5.2.tar.gz -C /usr/local/src/
cd /usr/local/src/apr-1.5.2/
./configure --prefix=/usr/local/apr && make && make install


apr-utils 安裝
tar zxf apr-util-1.5.4.tar.gz -C /usr/local/src/
cd /usr/local/src/apr-util-1.5.4/
./configure --with-apr=/usr/local/apr/ --prefix=/usr/local/apr-utils && make && make install 


tomcat-native安裝
cd /usr/local/apache-tomcat-7.0.65/bin/
tar zxf tomcat-native.tar.gz 
cd tomcat-native-1.1.33-src/jni/native
./configure --with-apr=/usr/local/apr --with-java-home=/usr/local/java/ && make && make install

安裝完後記得在 /etc/profile 的JAVA變數後面多加一條APR的環境變數

設定環境變數

JAVA_HOME=/usr/local/java
JAVA_BIN=$JAVA_HOME/bin
PATH=$PATH:$JAVA_BIN
CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
export JAVA_HOME JAVA_BIN PATH CLASSPATH
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/apr/lib 

java的 bio 、nio 、aio特性，在web伺服器上阻塞IO(BIO)與NIO一個比較重要的不同是，客戶系統使用BIO的時候往往會為每一個web請求引入多執行緒，每個web請求一個單獨的執行緒，所以併發量一旦上去了，執行緒數就上去了，CPU就忙著執行緒切換，所以BIO不合適高吞吐量、高可伸縮的web伺服器；而NIO則是使用單執行緒(單個CPU)或者只使用少量的多執行緒(多CPU)來接受Socket，而由執行緒池來處理堵塞在pipe或者佇列裡的請求.這樣的話，只要OS可以接受TCP的連線，web伺服器就可以處理該請求。大大提高了web伺服器的可伸縮性。

下面是網友測試結果的效能測試表格，通過jmeter壓測軟體（jmeter軟體使用自行google）本地測試的，測試當中會涉及到很多因素，例如（磁碟io、頻寬、記憶體、cpu、以及內核配置中的tcp各種狀態，甚至是各種開啟文件限制，都會影響到測試結果）。

隨著執行緒的不斷增多，bio 模式效能越來越差，就算是在本地，錯誤率和響應時間都在明顯的增加、而吞吐量、樣本數和每秒傳輸速率都在下降，建議使用nginx web 軟體進行proxy實作load balance，提供多個tomcat 節點來提供更穩定的服務。

而 bio 和 apr模式基本上沒有變化太多，都保持在一個穩定的狀態。

總結：

在 tomcat bio、nio、apr 模式中，每種都會有各自適用的場合，也不能説哪個好那個不好，就像 tomcat 記憶體方面的配置，如果記憶體設定的過大，gc 垃圾回收機制就會變慢；如果記憶體設定的過小，tomcat又會出現記憶體溢位的情況，所以設定在一個合適的範圍很重要，不僅不會出錯，並且gc回收頻繁使效能達到一個最優的結果。當然，這也需要根據不同的場合進行不同的測試才能產生最優的結果！