Linux内核Web服务器Tux

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虽然目前动态网站的业务进行得如火如荼，但传输大量静态内容的服务却仍然有很大的需求,而且这种需求越来越多， 对服务器响应速度的要求也越来越高。而我们接下来要介绍的TUX正是此领域的佼佼者。

TUX是Threaded linUX http layer的简称。它是Redhat发行版特有的模块，目前最高版本是2.2， 首次出现在2.4内核中。它有以下特点：

静态内容处理

可以直接处理HTML、Gif等静态页面文件

ftp服务

通过配置, TUX可以作为一个匿名FTP 服务器使用

多虚拟主机支持

首次出现在TUX 2.1中，支持基于主机的虚拟服务器。除了RAM和磁盘空间的限制外，理论上对虚拟主机的数量没有限制

缓存控制

通过ETag 和Last-Modified HTTP控制头 这两个属性来减少无谓的数据传输。

压缩数据流

TUX可以发送gzip格式的压缩数据流。它可以减小发送到客户浏览器的数据大小，减短浏览器载入数据的时间。

二进制的日志格式

TUX默认的日志格式是二进制的，我们可以使用tux2w3c将日志转成与apache兼容的日志格式

CPU亲缘性

可以将执行的CGI绑定到指定CPU上。

请求重定向

当TUX不确定如何处理一个请求，它总是通过重定向，让运行在用户态的web服务器(如apache)来处理此请求。

 

TUX在RedHat公司的项目名为Red Hat Content Accelerator。顾名思义, RedHat最突出的特性就是加速对内容的处理。Redhat公司称其每秒能处理1~2w次的并发请求，能提供目前最快的web服务，而且占资源非常小。笔者曾经测过，用8台机器以每秒2000个请求的速度同时向一台　tux服务器(Intel dual core, 4G, 千兆网卡)请求一个3kb左右的Gif文件，TUX都能应付自如，cpu占用率仅为78%左右。

为什么TUX拥有如此高效的性能呢? 针对本节首段所陈述的需求，系统设计者们探索了一条道路：在系统核心中，直接为web服务提供接口。这与Windows NT的TransmitFile系统调用有些类似。系统设计者提出的一种理想状态是，构建一种操作系统。这种操作系统的目的仅为：提供访问本地文件系统HTTP服务和运行安全的CGI程序。其数据缓存在内核地址空间，加以零拷贝技术，极大地消除因为数据拷贝和checksum运算所带来的性能消耗；CGI脚本可以从内核中直接调用，而脚本产生的数据通过零拷贝直接放入到网络层，从而减少了对数据的拷贝和上下文的切换。

TUX的设计者，redhat公司的Ingo Molnar为了达到此目标，把其缓冲对象集成到Linux的内核中，发明了此web服务器。TUX使用了一系列先进的技术来达到高效的性能，下面列出其中主要几条：

1.         支持SMP(对称多处理器)，多线程可以异步地完成复杂的HTTP请求。

2.         从内核的网络层直接驱动web服务，实现了一个真正意义上的网络事件驱动服务器。

3.         用内核网络层缓存请求，加快了静态请求的分发速度。

 

TUX的这种优势，对于企业级应用所带来的经济效益是非常可观的。因为他的高并发量,相对于运行于用户空间的web服务器(如apache)的性能高出了好多，而且可以充分利用SMP的优势，一台机器可以服务众多客户，省下很多机器资源，同时节省了大量维护成本。

就以常见的图片服务器为例。一般的图片，大小以10~20KB居多。TUX在首次读取数据的时候，就将数据缓存在内核里面。如有一台非常一般的8G内存机器，它就可以缓存40万张图片。 而在后续的请求中都无须访问文件系统，TUX服务器自身会从页缓冲中以zero copy write的方式配以网卡TSO（TCP segment ati on offload），而CPU几乎就没有什么计算量，故能达到高性能、大吞吐量和小响应时间。

当然由于内核特性的一些限制，TUX也存在一些缺点：

1. 协议分析比较严格，对大小写敏感。这对于不太规范的浏览器，会带来些麻烦。
2. TUX服务做在内核里面，任何的bug或者安全漏洞带来的后果非常严重。轻则会导致机器宕机，重则有安全方面的隐患。
3. 目前尚不支持流行的脚本语言如php, jsp等。
4. 性能微调方面对管理员能力的要求比较高。

然而瑕不掩瑜，TUX的众多优点使它在近几年中迅速成为目前流行的轻量web服务器之一。我们期待TUX能够为我们带来更多的惊喜：

1.         协议解析加入更多的容错错误处理，同时有进一步的性能优化。

2.         像apache那样，拥有更多的模块处理不同的业务

3.         用户空间的管理工具。加入些统计功能，方便管理员日常维护。