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 OS
ServerRoot "/etc/httpd"
PidFile run/httpd.pid
Timeout 60
KeepAlive Off
MaxKeepAliveRequests 100
KeepAliveTimeout 15
StartServers 8
MinSpareServers 5
MaxSpareServers 20
ServerLimit 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。
##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
StartServers 4
MaxClients 300
MinSpareThreads 25
MaxSpareThreads 75
ThreadsPerChild 25
MaxRequestsPerChild 0
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 httpd
root 2188 1 0 14:04 ? 00:00:00 /usr/sbin/httpd2-prefork -f /etc/apache2/httpd.conf -DZABBIX -D SYSTEMD -DFOREGROUND -k start
wwwrun 2915 2188 0 14:04 ? 00:00:00 /usr/sbin/httpd2-prefork -f /etc/apache2/httpd.conf -DZABBIX -D SYSTEMD -DFOREGROUND -k start
wwwrun 2916 2188 0 14:04 ? 00:00:00 /usr/sbin/httpd2-prefork -f /etc/apache2/httpd.conf -DZABBIX -D SYSTEMD -DFOREGROUND -k start
wwwrun 2919 2188 0 14:04 ? 00:00:01 /usr/sbin/httpd2-prefork -f /etc/apache2/httpd.conf -DZABBIX -D SYSTEMD -DFOREGROUND -k start
wwwrun 2920 2188 0 14:04 ? 00:00:01 /usr/sbin/httpd2-prefork -f /etc/apache2/httpd.conf -DZABBIX -D SYSTEMD -DFOREGROUND -k start
wwwrun 2921 2188 0 14:04 ? 00:00:01 /usr/sbin/httpd2-prefork -f /etc/apache2/httpd.conf -DZABBIX -D SYSTEMD -DFOREGROUND -k start
wwwrun 3151 2188 0 14:07 ? 00:00:00 /usr/sbin/httpd2-prefork -f /etc/apache2/httpd.conf -DZABBIX -D SYSTEMD -DFOREGROUND -k start
root 8442 2936 0 14:52 pts/0 00:00:00 grep httpd
linux-qvvt:/var/log # more /proc/2915/status
Name: httpd2-prefork
State: S (sleeping)
Tgid: 2915
Pid: 2915
PPid: 2188
TracerPid: 0
Uid: 30 30 30 30
Gid: 8 8 8 8
FDSize: 64
Groups: 8
VmPeak: 182972 kB
VmSize: 181688 kB
VmLck: 0 kB
VmPin: 0 kB
VmHWM: 17840 kB #实际使用物理内存的大小
VmRSS: 16732 kB
VmData: 11064 kB
VmStk: 136 kB
VmExe: 528 kB
VmLib: 21616 kB
VmPTE: 348 kB
VmSwap: 0 kB
Threads: 1
SigQ: 0/3679
SigPnd: 0000000000000000
ShdPnd: 0000000000000000
SigBlk: 0000000000000000
SigIgn: 0000000001001000
SigCgt: 000000018c0046eb
CapInh: 0000000000000000
CapPrm: 0000000000000000
CapEff: 0000000000000000
CapBnd: 0000001fffffffff
Seccomp: 0
Cpus_allowed: ffffffff,ffffffff,ffffffff,ffffffff
Cpus_allowed_list: 0-127
Mems_allowed: 00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,
00000000,00000000,00000001
Mems_allowed_list: 0
voluntary_ctxt_switches: 258
nonvoluntary_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。