Apache2性能优化之MPM

今天出现了apache连接数明显不够用的情况：linux上观察最大连接数稳定在257，而客户端浏览器输入网址后长时间无响应，而一旦连接上之后，页面很快就打开了（因为配置了持久连接），针对这个问题，可以修改httpd.conf文件增大最大连接数；

centos5.4系统自带的apache默认采用的是prefork进程模型；在编译apache源码时，如果不用--with-mpm显式指定某种MPM，prefork就是缺省的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，一方面，2.0版使用它是为了与1.3版保持兼容性；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，但是其开销也会比较大（进程自身的开销）；

若使用prefork，在make编译和make install安装后，使用httpd -l来确定当前使用的MPM，应该会看到prefork.c（如果看到worker.c说明使用的是worker MPM）缺省生成的httpd.conf配置文件，里面包含如下配置段（这是默认的配置，不可用于生产环境）： 


    StartServers 5 
    MinSpareServers 5 
    MaxSpareServers 10 
    MaxClients 150 
    MaxRequestsPerChild 0 
; 

工作原理（参数解释）：

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： 
1、可防止意外的内存泄漏； 
2、在服务器负载下降的时侯会自动减少子进程数；

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pgrep 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 1.3中，这是个硬限制;如果要加大这个值，必须在 configure 前手工修改的源代码树下的src/include/httpd.h中查找 256，就会发现 #define HARD_SERVER_LIMIT 256 这行;把256改为要增大的值（如4000），然后重新编译Apache即可;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;

下面是书城Apache的prefork配置段经过修改后的配置：


    StartServers       10
    MinSpareServers    15
    MaxSpareServers   40
    ServerLimit      2000
    MaxClients       1500
    MaxRequestsPerChild  10000


修改之后，apache的最大连接数（进程数）修改为1500，而书城目前应该不会突破600，这样就可以避免在建立HTTP连接时的客户端出现较长等待的情况；

可以使用以下命令观察apache的最大连接数: watch -n 1 -d "pgrep httpd|wc -l"

Apache2.0的性能方面的改进最明显的变化就在于worker；

相对于prefork，worker是2.0 版中全新的支持多线程和多进程混合模型的MPM；由于使用线程来处理，所以可以处理相对海量的请求，而系统资源的开销要小于基于进程的服务器；但是， worker也使用了多进程，每个进程又生成多个线程，以获得基于进程服务器的稳定性；这种MPM的工作方式将是Apache 2.0的发展趋势； 

MPM（Multi -Processing Modules，多道处理模块）:   MPM运行在一种多进程与多线程相混合的模式下，增强部分配置的可扩充性能

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

解释：Beos、mpmt_os2分别是BeOS和OS/2上缺省的MPM 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; 因此，我们主要关注prefork和worker这两种和性能关系最大的产品级MPM ;

在configure -with-mpm=worker后，进行make编译、make install安装。在缺省生成的httpd.conf中有以下配置段：
; 
    StartServers 2 
    MaxClients 150 
    MinSpareThreads 25 
    MaxSpareThreads 75 
    ThreadsPerChild 25 
    MaxRequestsPerChild 0 
; 

工作原理：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；

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）

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）；

下面是一个修改后的 worker配置段： 
; 
    StartServers 3 
    MaxClients 2000 
    ServerLimit 25 
    MinSpareThreads 50 
    MaxSpareThreads 200 
    ThreadLimit 200 
    ThreadsPerChild 100 
    MaxRequestsPerChild 10000 
;