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Tomcat 7 的七大新特性

 Tomcat 7引入了许多新功能,并对现有功能进行了增强.很多文章列出了Tomcat 7的新功能,但大多数并没有详细解释它们,或指出它们的不足,或提供代码示例.本文将明确描述Tomcat 7中七个最显着的特征和新增的功能,并对其作出评论,而不是仅仅列出新的功能.本文还提供了代码例子以方便你可以对其有更好的理解.

    本文分为两个部分,分别是“Tomcat 7的新特性”和“Tomcat 7增强的功能”.

    Tomcat 7新特性

    1. 使用随机数去防止跨站脚本攻击;

    2. 改变了安全认证中的jessionid的机制,防止session攻击;

    3. 内存泄露的侦测和防止;

    4. 在war文件外使用别名去存储静态内容;

    Tomcat 7的增强功能

    5 对Servlet 3.0,JSP 2.2和JSP-EL 2.2的支持;

    6 更容易将Tomcat内嵌到应用去中去,比如JBoss;

    7 异步日志记.

    根据Mark Thomas,Tomcat 7委员会的经理的说法,Tomcat 7最显着的三个特征是Servlet 3.0,内存检测泄露和增强的安全特性.

    Tomcat 7的例子程序中,包含了Eclipse的工程文件和Ant的构建文件,以方便去构建war文件.其中Eclipse工程文件有例子代码描述了Tomcat 7的一些新特性.

    下面逐一开始介绍.

    Tomcat 7新特性

    1. 使用随机数去防止跨站请求伪造攻击.

    Wikipedia将跨站请求伪造攻击(Cross Site Request forgery,CSRF)定义为:“一种影响Web应用的恶意攻击.CSRF让用户当进入一个可信任的网页时,被强行执行恶意代码.

    经典的防止CSRF攻击的方法是使用随机数的方式,Wikipedia中定义为”利用随机或伪随机数嵌入到认证协议中,以确保旧的不能在以后的重放攻击中被利用.“

    Tomcat 7中有一个servlet过滤器,用于将随机数存储在用户每次请求处理后的seesion会话中.这个随机数,必须作为每次请求中的一个参数. Servlet过滤器然后检查在请求中的这个随机数是否与存储在用户session中的随机数是一样的.如果它们是相同的,该请求是判断来自指定的网站.如果它们是不同的,该请求被认为是从其他网站发出并且会被拒绝.

    这个servlet过滤器是十分简单的,下面是从Tomcat 源代码CsrfPreventionFilter文档中摘录的片段:

    Java代码:

    public class CsrfPreventionFilter extends FilterBase {

    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,

    FilterChain chain) throws IOException, ServletException {

    String previousNonce = req.getParameter(Constants.CSRF_NONCE_REQUEST_PARAM);

    String expectedNonce = (String) req.getSession(true).getAttribute(Constants.CSRF_NONCE_SESSION_ATTR_NAME);

    if (expectedNonce != null && !expectedNonce.equals(previousNonce)) {

    res.sendError(HttpServletResponse.SC_FORBIDDEN);

    return;

    }

    String newNonce = generateNonce();

    req.getSession(true).setAttribute(Constants.CSRF_NONCE_SESSION_ATTR_NAME, newNonce);

    所以每个URL地址中都有一个从用户session中提取的随机数,下面是使用的JSTL例子:

       在以前,JSTL中构造链接可以这样:

    < c:url var=“url” value=“/show” >

    < c:param name=“id” value=“0” / >

    < /c:url >

    < a href=“${show}” >Show< /a >

    而现在可以这样:

    < c:url var=“url” value=“/show” >

    < c:param name=“id” value=“0” / >

    < c:param name=“org.apache.catalina.filters.CSRF_NONCE” value=“${session.org.apache.catalina.filters.CSRF_NONCE}” / >

    < /c:url >

    具体的例子可以参考Tomcat 7自带例子中的演示,这个过滤器可以在web.xml中进行配置,配置后,所有访问的都必须带上参数,不带上参数的话会出现403禁止访问错误.

    当然这种方法的缺点就是所有的链接都必须带上这个随机数.

    2. 改变了安全认证中的jessionid的机制,防止session攻击.

    Session劫持攻击通常是以下的情况:

    1 恶意攻击者先访问一个网页,由于cookie是以jsession id的方式存储在浏览器中的,即使攻击者不登陆,他可以伪造一个带有jsession id的地址,把它发给受害者,

    2 受害者点这个带有jsessionid的链接,提示输入验证信息之后就登陆系统;

    3 攻击者现在使用这个带jsessionid的链接,以受害者的身份登陆进系统了.

    对于攻击者来说,将jsessionid加在url中以及通过一个恶意表单发送出去是很容易的事,对于session劫持攻击的更详细描述,请参考Acros Security组织的白皮书“Session Fixation Vulnerability in Web-based Applications”.

    Tomcat 7对此的解决方案是一个补丁,它在验证后改变了jsessionid.这个补丁主要是应用在Tomcat 7中,当然在Tomcat 5和6中也可以使用但只是有些不同.

    根据Mark Thomas说的,应用了Tomcat 7的这个补丁后:

    Tomcat默认情况下安全性不再变得脆弱,因为验证后会话发生了变化

    如果用户改变了默认设置(比如应用程序不能处理变化了的session id),风险也会降到最小,因为在Servlet 3中,可以禁止在url中进行会话跟踪.

    而在Tomcat 5和Tomcat 6中,应用了补丁后:

    能阻止session劫持攻击,因为能让Tomcat在验证后改变session id.

    如果应用程序不能处理变化了的session id,可以通过写自定义的过滤器去检查request.isRequestedSessionIdFromURL()和其返回的结果,以降低风险.

    以上这些改变都是Tomcat在幕后所做的,开发者根本不用去理会.

    3. 内存泄露的侦测和防止

    开发者在部署他们写的程序到生产环境上时,经常会遇到Pemgen错误:OutOfMemoryError.这是由于内存泄露而引起的.通常开发者是通过增大permgen内存的大小去解决或者就是重新启动Tomcat.

    Tomcat 7包含了一个新的特性,它通过把不能垃圾回收的引用对象移走的方法,能解决一些Permgen内存泄露的问题.这个特性对程序员部署应用程序在他们的开发环境中是十分方便的,因为程序员在开发环境中为了节省时间一般不重新启动Tomcat就能部署新的war文件.在生产环境中,最好的建议还是停掉Tomcat,然后清除work下面的目录文件并且重新部署应用.

当然,内存泄露检测和防止这个特性现在还不是很完善,还是有的情况Tomcat不能检测内存泄露和修复之的,所以对于生产环境,最好的的办法还是停掉Tomcat,然后清除work下面的目录文件并且重新部署应用.

    Mark Thomas解析应用程序或者库程序在如下情况下会触发内存泄露:

    JDBC驱动的注册

    一些日志框架

    在ThreadLocals中保存了对象但没有删除它们

    启动了线程但没停止

    而 Java API 存在内存泄漏的地方包括:

    1.使用 javax.imageio API ( Google Web Toolkit会用到)

    2.使用 java.beans.Introspector.flushCaches()

    3.使用 XML 解析器

    4.使用 RMI 远程方法调用

    5.从 Jar 文件中读取资源

    4. 在war文件外使用别名去存储静态内容

    Web应用程序需要静态资源文件,比如象CSS,Javascript和视频文件、图片文件等.通常都把它们打包放在war文件中,这将增加了WAR文件的大小并且导致很多重复的加载静态资源.一个比较好的解决方法是使用Apache HTTP服务器去管理这些静态文件资源,下面是一个apache httpd.conf文件的配置摘录:

    < Directory “/home/avneet/temp/static” >

    Order allow,deny

    Allow from all

    < /Directory >

    Alias /static “/home/avneet/temp/static”

    以上的设置,使得访问localhost/static时,能访问到放在/home/avneet/temp/static下的资源.

    允许使用新的aliases属性,指出静态文件资源的位置,可以通过使用Classloader.getResourceAsStream('/static/...')或者在链接中嵌入的方法让Tomcat去解析绝对路径,下面是一个在context.xml中配置的例子:

    < ?xml version=“1.0” encoding=“UTF-8”? >

    < Context path=“/Tomcat7demo” aliases=“/static=/home/avneet/temp/static” >

    < /Context >

    假设/home/avneet/temp/static这个文件夹存放有一张图片bg.png,如果war文件以Tomcat7demo的名字部署,那么可以通过以下三个方式去访问这张图片

    1.直接访问 localhost:8080/Tomcat7demo/static/bg.png

    2.在HTML链接中访问:< img src=“/Tomcat7demo/static/bg.png” / >

    3.通过JAVA代码访问: ByteArrayInputStream bais = (ByteArrayInputStream)getServletContext().getResourceAsStream(“/static/bg.png”);

    使用aliases的好处是可以代替Apache的httpd.conf的设置,并且可以在servlet容器范围内访问,并且不需要Apache.

    Tomcat 7的增强特性

    5. 对Servlet 3.0,JSP 2.2和JSP-EL 2.2的支持

    Servlet 3的增强特性有:

    可以在POJO或者过滤器filters中使用annotations注释(在web.xml中不再需要再进行设置了)

    可以将web.xml分块进行管理了.也就是说,用户可以编写多个xml文件,而最终在web.xml中组装它们,这将大大降低web.xml的复杂性增强可读性.比如, struts.jar和spring-mvc.jar每一个都可以有一个web-fragment.xml.开发者不再需要在web.xml中去配置它们了,在web-fragment.xml中的jar文件会自动加载,并且struts/spring-mvc servlets和filters也会自动装配设置.

    异步处理web的请求----这个特性在Tomcat 6 中已经有了,现在在Tomcat 7中以Servlet 3标准规范化了,能让使用异步I/O的web应用程序可以移植到不同的web容器中.异步处理使用非阻塞I/O,每次的HTTP连接都不需要对应一个线程.更少的线程可以为更多的连接提供服务.这对于需要长时间计算处理才能返回结果的情景来说是很有用的,比如产生报表,Web Servce调用等.

    安全的增强---Servlet 3.0现在使用SSL 去加强了会话session的跟踪,代替了原来的cookie和URL重写.

    6. 更容易将Tomcat内嵌到应用去中去

    Tomcat 7现在可以嵌入到应用程序中去,并可以通过程序去动态设置和启动.象在CATALINA_HOME/conf/server.xml中的很多配置,现在都可以用程序动态去设置了.在Tomcat 7前,Tomcat 6提供了一个嵌入类,它能方便地去配置Tomcat.但在Tomcat 7中,这个类已被废弃了.这个新的Tomcat 7的类,使用了几个默认的配置元素,并提供了一个更容易和简单的方法去嵌入Tomcat.

    下面是CATALINA_HOME/conf/server.xml中的一些相关属性和配置:

    < Server >

    < Service >

    < Connector port=“8080 >

    < Engine >

    < Host appBase=”/home/avneet/work/Tomcat7demo/dist“ / >

    < /Engine >

    < /Connector >

    < /Service >

    < /Server >

    我们可以通过程序去进行动态设置了:

    final String CATALINA_HOME = ”/home/avneet/work/temp/Tomcat7demo/“;

    Tomcat Tomcat = new Tomcat();

    Tomcat.setBaseDir( CATALINA_HOME );

    Tomcat.setPort( 8080 );

    Tomcat.addWebapp(”/Tomcat7demo“, CATALINA_HOME + ”/webapps/Tomcat7demo.war“);

    Tomcat.start();

    System.out.println(”Started Tomcat“);

    Tomcat.getServer().await(); //Keeps Tomcat running until it is shut down

    //Webapp Tomcat7demo accessible at localhost:8080/Tomcat7demo/

    7. 异步日志记录

    Tomcat 7现在包括了一个异步日志记录器(AsyncFileHandler).AsyncFileHandler继承了FileHandler类并能代替FileHandler.使用AsyncFileHandler,时,只需要在CATALINA_HOME/conf/logging.properties中把FileHandler全部替换为AsyncFileHandler就可以了.要注意的是异步日志不能跟log4一起工作.

    当有日志发向AsyncFileHandler时,日志被加入到队列中(java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque)并且方法调用的信息会马上返回不需要等待I/O写到磁盘中.当类加载器加载AsyncFileHandler时,会有一个单独的线程启动,这个线程会从队列中读取日志信息并且写到磁盘中去.

    这种方法的好处是如果I/O速度很慢(比如日志要保存在远端的设备上)时,记录日志的请求和处理过程不会显得很慢.

    AsyncFileHandler使用生产者和消费者的关系原理,在队列中存储日志信息.队列默认大小为10000.为了预防队列溢出,默认是丢弃最后的信息.默认的队列大小和溢出的设置都可以通过启动参数进行设置.

    关于Tomcat 7的示例程序

    Tomcat 7的自带程序例子有两个servlets,一个是演示了如何采用随机数的办法防止CSRF攻击,另外一个是描述了使用aliases.更新一下web/META-INF/context.xml,指出图片的绝对路径即可顺利运行.