浅谈UNIX下Apache的MPM及httpd.conf配置文件中相关参数配置

主要讲解了Apache下的prefork和work模式的原理及httpd.conf中于此相关的配置调优。

为什么要并发处理

以Apache为代表的web服务器中，如果不支持并发，则在一个客户端连接的时候，如果该客户端的任务没有处理完，其他连接的客户端将会一直处于等待状态，这事不可想象的，好像没有为什么要不要这一说，是必须有的。

常用的集中并发处理模式

• 通过生成多个进程
• 不通过进程，使用线程
• 监控输入事件，在事件发生时进行切换处理，即可以使用单线程进行并发处理，这是事件驱动的处理模式

Apache的并发处理模块

Apache以模块化的方式组合了多种功能，并发处理的核心部分也是以模块化的方式来出现，通常称为MPM（Multi Processing Module）。根据选择的MDM的不公，用户可以配置不同的并发处理模式。UNIX环境下主要由两个：

• prefork：提取生成（prefork）多个进程供客户端连接的多进程模式
• worker：多线程和多进程的混合型模式

一般是在通过源码编译Apache的时候就通过configure 指令来指定了哪种模式，但是在Red Hat Enterprise Linux 和基于Red Hat的Cent OS Linux 上，同时安装了两种模式，默认使用prefork模式，想切换到worker模式的话，可以在通过/etc/sysconfig/httpd 这个文件来更改，如图：

prefork 和worker，进程和线程

prefork是多进程模式，worker是多线程和多进程的混合模式。后者占得内存更小，适合在高并发环境下使用。
多线程和多进程的差异：

• 多个进程中不存在进程间直接共享内存，内存孔氏是独立且安全的
• 在多线程中，多个线程间共享内存空间，需要注意不能发生资源冲突，这是多线程编程比较复杂的原因。

优缺点如下：

• profork：稳定性和向后兼容性较高
• worker：可扩展性更强

从性能角度来看下多进程/多线程的差异

基于以下两点原因后者更轻更快：

• 多进程使用独立的内存空间，无法共享；而多线程使用共享的内存空间，内存消耗少（其实也不是绝对的，因为写时复制技术，父子进程间也能共享一些内存）
• 因为多线程共享内存空间，所以线程切换的成本低于多进程

下面解释两个概念：写时复制和上下文切换

写时复制

写时复制和进程间的通信有点像，进程间通信原理图：

当某个进程需要内存是，像内核申请，内核返回给进程一个内存地址，这个地址不是实际的物理内存地址，而是虚拟内存，映射的是实际的物理内存地址，存再多个进程映射同一块物理内存这种可能，这就实现了进程间的通信，写时复制的示意图如下：

上下文切换

什么是上下文切换：在多任务操作系统中，一个逻辑cpu不可能真正的实时处理多个请求，必须轮着来，这就是上下文切换，可以通过sar -c命令来查询。

httpd.conf 中两个模式相关参数说明

在centos上查看httpd.conf的配置如下：

[root@localhost www]# cat /etc/httpd/conf/httpd.conf | grep -v "#"ServerTokens OSServerRoot "/etc/httpd"PidFile run/httpd.pidTimeout 60KeepAlive OffMaxKeepAliveRequests 100KeepAliveTimeout 15<IfModule prefork.c>StartServers       8MinSpareServers    5MaxSpareServers   20ServerLimit      256     #服务器数量，即进程数的上限，一般配置两个值相同MaxClients       256     #这个值比较关键，能同时连接客户端数量的上限MaxRequestsPerChild  4000 #这里设置的是，每个进程处理4000个请求，该进程处理完第4000个请求后会自动结束，通过合理配置这个参数，可以避免使用mod_perl和mod_php模块运行的应用程序引起的内存泄露。在会接收到大量请求的大型服务器中，如果这个参数配置的值太小，就就会频繁的重复进行进程的建立和结束。因为基于写时复制的内存共享，共享率会越来越低，最终会导致大部分内存将被持续挤占而不能共享，必须根据实际情况合理设置该值。</IfModule>##这是工作在work模式下的配置，work模式是多进程和多线程的混合型模式<IfModule worker.c>StartServers         4MaxClients         300MinSpareThreads     25MaxSpareThreads     75ThreadsPerChild     25MaxRequestsPerChild  0</IfModule>Listen 80#以下配置省略......

profork模式

在profork模式中配置比较简单，只关注 Server和MaxClients这两个参数即可，一般配置二者相等。

如何来设定这两个值呢？

一般根据服务器的物理可用内存和每个进程平均消耗的内存来确定。物理内存可用用free等指令查看，那么怎么看每个进程占用的内存大小呢，通过ps和top命令能得到部分信息，但是从/proc文件系统可以看的更详细，一般在/proc/< pid >/status这个文件中看进程的内存使用详情。如下：

linux-qvvt:/var/log # ps -ef | grep httpdroot       2188      1  0 14:04 ?        00:00:00 /usr/sbin/httpd2-prefork -f /etc/apache2/httpd.conf -DZABBIX -D SYSTEMD -DFOREGROUND -k startwwwrun     2915   2188  0 14:04 ?        00:00:00 /usr/sbin/httpd2-prefork -f /etc/apache2/httpd.conf -DZABBIX -D SYSTEMD -DFOREGROUND -k startwwwrun     2916   2188  0 14:04 ?        00:00:00 /usr/sbin/httpd2-prefork -f /etc/apache2/httpd.conf -DZABBIX -D SYSTEMD -DFOREGROUND -k startwwwrun     2919   2188  0 14:04 ?        00:00:01 /usr/sbin/httpd2-prefork -f /etc/apache2/httpd.conf -DZABBIX -D SYSTEMD -DFOREGROUND -k startwwwrun     2920   2188  0 14:04 ?        00:00:01 /usr/sbin/httpd2-prefork -f /etc/apache2/httpd.conf -DZABBIX -D SYSTEMD -DFOREGROUND -k startwwwrun     2921   2188  0 14:04 ?        00:00:01 /usr/sbin/httpd2-prefork -f /etc/apache2/httpd.conf -DZABBIX -D SYSTEMD -DFOREGROUND -k startwwwrun     3151   2188  0 14:07 ?        00:00:00 /usr/sbin/httpd2-prefork -f /etc/apache2/httpd.conf -DZABBIX -D SYSTEMD -DFOREGROUND -k startroot       8442   2936  0 14:52 pts/0    00:00:00 grep httpdlinux-qvvt:/var/log # more /proc/2915/statusName:     httpd2-preforkState:     S (sleeping)Tgid:     2915Pid:     2915PPid:     2188TracerPid:     0Uid:     30     30     30     30Gid:     8     8     8     8FDSize:     64Groups:     8VmPeak:       182972 kBVmSize:       181688 kBVmLck:            0 kBVmPin:            0 kBVmHWM:        17840 kB     #实际使用物理内存的大小VmRSS:        16732 kBVmData:        11064 kBVmStk:          136 kBVmExe:          528 kBVmLib:        21616 kBVmPTE:          348 kBVmSwap:            0 kBThreads:     1SigQ:     0/3679SigPnd:     0000000000000000ShdPnd:     0000000000000000SigBlk:     0000000000000000SigIgn:     0000000001001000SigCgt:     000000018c0046ebCapInh:     0000000000000000CapPrm:     0000000000000000CapEff:     0000000000000000CapBnd:     0000001fffffffffSeccomp:     0Cpus_allowed:     ffffffff,ffffffff,ffffffff,ffffffffCpus_allowed_list:     0-127Mems_allowed:     00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000001Mems_allowed_list:     0voluntary_ctxt_switches:     258nonvoluntary_ctxt_switches:     1195

在这个例子中，实际使用了17.4M的内存，要多看几个例子，得出一个平均值值，如果内存为4GB，则留给操作系统1GB，剩余3GB，3×1024/18=1723 ，考虑到父进程和子进程间还共享了一部分内存还可以给的宽裕点。

还有一个参数如 MaxRequestsPerChild 4000 ，这里设置的是，每个进程处理4000个请求，该进程处理完第4000个请求后会自动结束，通过合理配置这个参数，可以避免使用mod_perl和mod_php模块运行的应用程序引起的内存泄露。在会接收到大量请求的大型服务器中，如果这个参数配置的值太小，就就会频繁的重复进行进程的建立和结束。因为基于写时复制的内存共享，共享率会越来越低，最终会导致大部分内存将被持续挤占而不能共享，必须根据实际情况合理设置该值。

worker模式

worker模式下多进程+多线程组合的方式。

• 生成多个进程
• 在一个进程中生成多个线程，一个客户端的请求交由一个线程进行处理

因此支持的并发数为：进程数 x 每个进程的线程数；因此进程数可以像profork模式进行优化，在优化线程数的时候考虑两个点：

• 线程共享全部内存空间，不用考虑写时复制的情况
• 每个线程最大不能超过8M 的内存做为栈空间

因此有下面几个参数：

• MaxClients ： 最大连接数，即进程数*线程数
• ServerLimit ： 最大进程数
• ThreadLimit： 每个进程的最大线程数
• TheadPerChild： 每个进程的最大线程数，和ThreadLimit基本相同

一般先确定 MaxClients再确定TheadPerChild后就可以确定ServerLimit了，如下面这个配置,StartServers=MaxClients / MaxSpareThreads
StartServers 4
MaxClients 300
MinSpareThreads 25
MaxSpareThreads 75
ThreadsPerChild 25
MaxRequestsPerChild 0
要看系统中运行了多少线程，在ps 命令上加上 -L参数就可以看了。

最后，系统超载的情况下，修改MaxClients需要了解

当业务比较繁忙的时候，在服务器应用日志中可能会报MaxClient有关的错误，并提示要求调整这个参数，有的时候这只是个表象，当一个请求过来后将输出提交给ap服务器处理，ap服务器提交数据库查询，然后这个请求一直等待输出数据库的返回结果，当数据库查询较慢或者数据库hang住的时候，该进程/线程也是会表现为阻塞的状态，长时间得不到释放，当后面同样的请求过来后，同样被阻塞，这样服务器不断生成新的线程/进程，而之前的进程/线程因为等待输出，得不到释放，最终会导致达到最大进程/进程数，导致服务器报错。