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Apache的两种工作模式

作者:  时间: 2010-11-08
Apache2.0中影响性能的最核心特性:MPM(Multi-Processing Modules,多道处理模块)的基本工作原理和配置指令。指定MPM的方法:

cd httpd-2.0.45
$ ./configure --help|grep mpm
--with-mpm=MPM Choose the process model for Apache to use. MPM={beos|worker|prefork|mpmt_os2| perchild|leader|threadpool}


上述操作用来选择要使用的进程模型,即哪种MPM模块。Beos、mpmt_os2分别是BeOS和OS/2上缺省的MPM,perchild主要设计目的是以不同的用户和组的身份来运行不同的子进程。这在运行多个需要CGI的虚拟主机时特别有用,会比1.3版中的SuExec机制做得更好。leader 和threadpool都是基于worker的变体,还处于实验性阶段,某些情况下并不会按照预期设想的那样工作,所以Apache官方也并不推荐使用。 因此,我们主要阐述prefork和worker这两种和性能关系最大的产品级MPM。

一、prefork的工作原理及配置

如果不用“--with-mpm”显式指定某种MPM,prefork就是Unix平台上缺省的MPM。它所采用的预派生子进程方式也是Apache 1.3中采用的模式。prefork本身并没有使用到线程;另一方面,prefork用单独的子进程来处理不同的请求,进程之间是彼此独立的,这也使其成为最稳定的MPM之一。

prefork MPM 使用多个子进程,每个子进程只有一个线程。每个进程在某个确定的时间只能维持一个连接。在大多数平台上,Prefork MPM在效率上要比Worker MPM要高,但是内存使用大得多。prefork的无线程设计在某些情况下将比worker更有优势:他能够使用那些没有处理好线程安全的第三方模块,并且对于那些线程调试困难的平台而言,他也更容易调试一些。

<IfModule prefork.c>

StartServers 5
MinSpareServers 5
MaxSpareServers 10
MaxClients 150
MaxRequestsPerChild 0

</IfModule>


prefork的工作原理是,控制进程在最初建立“StartServers”个子进程后,为了满足MinSpareServers设置的需要创建一个进 程,等待一秒钟,继续创建两个,再等待一秒钟,继续创建四个……如此按指数级增加创建的进程数,最多达到每秒32个,直到满足 MinSpareServers设置的值为止。这就是预派生(prefork)的由来。这种模式可以不必在请求到来时再产生新的进程,从而减小了系统开销以增加性能。

MaxSpareServers设置了最大的空闲进程数,如果空闲进程数大于这个值,Apache会自动kill掉一些多余进程。这个值不要设得过大,但 如果设的值比MinSpareServers小,Apache会自动把其调整为MinSpareServers+1。如果站点负载较大,可考虑同时加大 MinSpareServers和MaxSpareServers。

  MaxRequestsPerChild设置的是每个子进程可处理的请求数。每个子进程在处理了“MaxRequestsPerChild”个请求后将自动销毁。0意味着无限,即子进程永不销毁。虽然缺省设为0可以使每个子进程处理更多的请求,但如果设成非零值也有两点重要的好处:

  ◆ 可防止意外的内存泄漏;

  ◆ 在服务器负载下降的时侯会自动减少子进程数。

  因此,可根据服务器的负载来调整这个值。笔者认为10000左右比较合适。

MaxClients是这些指令中最为重要的一个,设定的是Apache可以同时处理的请求,是对Apache性能影响最大的参数。其缺省值150是远远 不够的,如果请求总数已达到这个值(可通过ps -ef|grep http|wc -l来确认),那么后面的请求就要排队,直到某个已处理请求完毕。这就是系统资源还剩下很多而HTTP访问却很慢的主要原因。系统管理员可以根据硬件配置 和负载情况来动态调整这个值。虽然理论上这个值越大,可以处理的请求就越多,但Apache默认的限制不能大于256。如果把这个值设为大于256,那么 Apache将无法起动。事实上,256对于负载稍重的站点也是不够的。在Apache 2.0中新加入了ServerLimit指令,使得无须重编译Apache就可以加大MaxClients。下面是笔者的prefork配置段:

<IfModule prefork.c>

StartServers 10
MinSpareServers 10

MaxSpareServers 15
ServerLimit 2000
MaxClients 1000

MaxRequestsPerChild 10000

</IfModule>

上述配置中,ServerLimit的最大值是20000,对于大多数站点已经足够。如果一定要再加大这个数值,对位于源代码树下server/mpm/prefork/prefork.c中以下两行做相应修改即可:

1.define DEFAULT_SERVER_LIMIT 256
2.define MAX_SERVER_LIMIT 20000


二、worker 的工作原理及配置
worker MPM 使用多个子进程,每个子进程有多个线程。每个线程在某个确定的时间只能维持一个连接。通常来说,在一个高流量的HTTP服务器上,Worker MPM是个比较好的选择,因为Worker MPM的内存使用比Prefork MPM要低得多。但worker MPM也由不完善的地方,假如一个线程崩溃,整个进程就会连同其任何线程一起"死掉".由于线程共享内存空间,所以一个程式在运行时必须被系统识别为"每个线程都是安全的"。
缺省生成的httpd.conf中有以下配置段:

<IfModule worker.c>

StartServers 2

MaxClients 150

MinSpareThreads 25

MaxSpareThreads 75

ThreadsPerChild 25

MaxRequestsPerChild 0

</IfModule>


worker的工作原理是,由主控制进程生成“StartServers”个子进程,每个子进程中包含固定的ThreadsPerChild线程数,各个线程独立地处理请求。同样,为了不在请求到来时再生成线程,MinSpareThreads和MaxSpareThreads设置了最少和最多的空闲线程数;而MaxClients设置了所有子进程中的线程总数。如果现有子进程中的线程总数不能满足负载,控制进程将派生新的子进程。

MinSpareThreads和MaxSpareThreads的最大缺省值分别是75和250。这两个参数对Apache的性能影响并不大,可以按照实际情况相应调节。ThreadsPerChild是worker MPM中与性能相关最密切的指令。ThreadsPerChild的最大缺省值是64,如果负载较大,64也是不够的。这时要显式使用 ThreadLimit指令,它的最大缺省值是20000。上述两个值位于源码树server/mpm/worker/worker.c中的以下两行:

1.define DEFAULT_THREAD_LIMIT 64
2.define MAX_THREAD_LIMIT 20000

这两行对应着ThreadsPerChild和ThreadLimit的限制数。最好在configure之前就把64改成所希望的值。注意,不要把这两个值设得太高,超过系统的处理能力,从而因Apache不起动使系统很不稳定。

Worker模式下所能同时处理的请求总数是由子进程总数乘以ThreadsPerChild值决定的,应该大于等于MaxClients。如果负载很大,现有的子进程数不能满足时,控制进程会派生新的子进程。默认最大的子进程总数是16,加大时也需要显式声明ServerLimit(最大值是 20000)。这两个值位于源码树server/mpm/worker/worker.c中的以下两行:

1.define DEFAULT_SERVER_LIMIT 16
2.define MAX_SERVER_LIMIT 20000

需要注意的是,如果显式声明了ServerLimit,那么它乘以ThreadsPerChild的值必须大于等于MaxClients,而且MaxClients必须是ThreadsPerChild的整数倍,否则Apache将会自动调节到一个相应值(可能是个非期望值)。下面是笔者的worker配置段:


<IfModule worker.c>

StartServers 3
MaxClients 2000
ServerLimit 25
MinSpareThreads 50
MaxSpareThreads 200
ThreadLimit 200
ThreadsPerChild 100
MaxRequestsPerChild 0

</IfModule>

公式:
ThreadLimit >= ThreadsPerChild
MaxClients = MinSpareThreads+ThreadsPerChild

硬限制:
ServerLimi和ThreadLimit这两个指令决定了活动子进程数量和每个子进程中线程数量的硬限制。要想改变这个硬限制必须完全停止服务器然后再启动服务器(直接重启是不行的)。
Apache在编译ServerLimit时内部有一个硬性的限制,您不能超越这个限制。
prefork MPM最大为"ServerLimit 200000"
其他MPM(包括work MPM)最大为"ServerLimit 20000

Apache在编译ThreadLimit时内部有一个硬性的限制,您不能超越这个限制。
mpm_winnt是"ThreadLimit 15000"
其他MPM(包括work prefork)为"ThreadLimit 20000


注意
使用ServerLimit和ThreadLimit时要特别当心。假如将ServerLimit和ThreadLimit配置成一个高出实际需要许多的值,将会有过多的共享内存被分配。当配置成超过系统的处理能力,Apache可能无法启动,或系统将变得不稳定。