Apache三种工作模式介绍与配置

Posted 2020-11-01

Apache三种工作模式介绍与配置

一、Apache的三种工作模式介绍及相关查看方法

1、Apache三种工作模式简介

Apache目前一共有三种稳定的MPM（Multi-Processing Module，多进程处理模块）模式。它们分别是prefork，worker和event，它们同时也代表这Apache的演变和发展。

Apache在configure配置编译参数的时候，可以使用 --with-mpm=prefork|worker|event 来指定编译为那一种MPM，当然也可以用编译为三种都支持：--enable-mpms-shared=all，这样在编译的时候会在modules目录下自动编译出三个MPM文件的so，然后通过修改httpd.conf配置文件更改MPM。

 

2、Apache工作模式查看方法

在Linux中，我们yum安装的Apache可以用httpd –l，编译安装的Apache可以使用Apache安装路径下面的bin/apachectl -l 查看安装的模块是prefork模式还是worker模式（默认是prefork模式）。

方法1：可查看Apache工作模式（这里使用的是prefork模式）

[[email protected] ~]# /usr/local/apache2/bin/apachectl -l

Compiled in modules:

  core.c

  mod_so.c

  http_core.c

  prefork.c

方法2：可查看Apache版本信息及工作模式（这里使用的是worker模式）

[[email protected] ~]# /usr/local/apache2/bin/apachectl -V

Server version: Apache/2.4.7 (Unix)

Server built:   Apr 17 2018 11:12:53

Server's Module Magic Number: 20120211:27

Server loaded:  APR 1.6.3, APR-UTIL 1.6.1

Compiled using: APR 1.6.3, APR-UTIL 1.6.1

Architecture:   64-bit

Server MPM:     worker

  threaded:     yes (fixed thread count)

    forked:     yes (variable process count)

3、查看Apache编译安装的参数

[[email protected] ~]# cat  /usr/local/apache2/build/config.nice

#! /bin/sh

#

# Created by configure

"./configure" \

"--prefix=/usr/local/apache2" \

"--with-apr=/usr/local/apr" \

"--with-apr-util=/usr/local/apr-util" \

"--enable-deflate" \

"--enable-expires" \

"--enable-headers" \

"--enable-modules=most" \

"--enable-so" \

"--with-mpm=worker" \

"--enable-rewrite" \

"--enable-charset-lite" \

"--enable-cgid" \

"--enable-cgi" \

"[email protected]"

二、Apache的prefork工作模式原理及相关介绍

1、Apache的prefork模式工作原理

prefork模式（默认模式）是很古老但是非常稳定的模式。使用的是多个子进程，Apache在启动之初，控制进程会建立若干个子进程，然后等待请求进来，并且总是视图保持一些备用的子进程。为了不在请求到来时再生成子进程，所以要根据需求不断的创建新的子进程，最大可以达到每秒32个直到满足需求为止。之所以这样做，是为了减少频繁创建和销毁进程的开销。每个子进程中只有一个线程，在一个时间点内，只能处理一个请求。

在Unix系统中，父进程通常以root身份运行以便邦定80端口，而 Apache产生的子进程通常以一个低特权的用户运行。User和Group指令用于配置子进程的低特权用户。运行子进程的用户必须要对他所服务的内容有读取的权限，但是对服务内容之外的其他资源必须拥有尽可能少的权限。

2、Apache的prefork模式安装方法

在编译安装Apache的过程中，加入参数--with-mpm=prefork即可，如果不加也可以，因为Apache默认会采用prefork模式进行编译安装。也可以使用--enable-mpms-shared=all，这样在编译的时候会在modules目录下自动编译出三个MPM文件的so，然后通过修改httpd.conf配置文件更改MPM即可。

3、Apache的prefork模式优缺点

优点：成熟，兼容所有新老模块。进程之间完全独立，使得它非常稳定。同时，不需要担心线程安全的问题。（我们常用的mod_php，PHP的拓展不需要支持线程安全）

 

缺点：一个进程相对占用更多的系统资源，消耗更多的内存。而且，它并不擅长处理高并发请求，在这种场景下，它会将请求放进队列中，一直等到有可用进程，请求才会被处理。

4、Apache的prefork模式配置参数说明

[[email protected] ~]# vim /usr/local/apache2/conf/extra/ httpd-mpm.conf

<IfModule mpm_prefork_module>

    StartServers             5       服务启动时初始的进程数，默认5

    MinSpareServers          5      最小的空闲子进程数，默认5

    MaxSpareServers         10      最大的空闲子进程数，默认10

MaxRequestWorkers      250    

限定同一时间内客户端最大接入的请求数量，默认是250  

 

MaxConnectionsPerChild   0      

每个子进程在其生命周期内允许最大的请求数量，如果请求总数已经达到这个数值，子进程将会结束，如果设置为0，子进程将永远不会结束。将该值设置为非0值，可以防止运行PHP导致的内存泄露。

</IfModule>

三、Apache的worker模式工作原理及相关介绍

1、Apache的worker模式工作原理

worker模式和prefork模式相比，worker模式使用了多进程和多线程的混合模式，worker模式也同样会先预派生一些子进程，然后每个子进程创建一些线程，同时包括一个监听线程，每个请求过来会被分配到一个线程来服务。线程比起进程会更轻量，因为线程是通过共享父进程的内存空间，因此，内存的占用会减少一些，在高并发的场景下会比prefork有更多可用的线程，表现会更优秀一些。

另外，如果一个线程出现了问题也会导致同一进程下的线程出现问题，如果是多个线程出现问题，也只是影响Apache的一部分，而不是全部。由于用到多进程多线程，需要考虑到线程的安全了，在使用keep-alive长连接的时候，某个线程会一直被占用，即使中间没有请求，需要等待到超时才会被释放（该问题在prefork模式下也存在）。

Apache总是试图维持一个备用(spare)或是空闲的服务线程池。这样，客户端无须等待新线程或新进程的建立即可得到处理。在Unix中，为了能够绑定80端口，父进程一般都是以root身份启动，随后，Apache以较低权限的用户建立子进程和线程。User和Group指令用于配置Apache子进程的权限。虽然子进程必须对其提供的内容拥有读权限，但应该尽可能给予他较少的特权。另外，除非使用了suexec ，否则，这些指令配置的权限将被CGI脚本所继承。

2、Apache的worker模式安装方法

在编译安装Apache的过程中，加入参数--with-mpm=worker即可进行编译安装。也可以使用--enable-mpms-shared=all，这样在编译的时候会在modules目录下自动编译出三个MPM文件的so，然后通过修改httpd.conf配置文件更改MPM即可。

3、Apache的worker模式优缺点

优点：占据更少的内存，高并发下表现更优秀。

缺点：必须考虑线程安全的问题，因为多个子线程是共享父进程的内存地址的。如果使用keep-alive的长连接方式，也许中间几乎没有请求，这时就会发生阻塞，线程被挂起，需要一直等待到超时才会被释放。如果过多的线程，被这样占据，也会导致在高并发场景下的无服务线程可用。（该问题在prefork模式下，同样会发生）。

 

说明：http1.1的keep-alive的长连接方式，是为了让下一次的socket通信复用之前创建的连接，从而，减少连接的创建和销毁的系统开销。保持连接，会让某个进程或者线程一直处于等待状态，即使没有数据过来。

4、Apache的worker模式配置参数说明

<IfModule mpm_worker_module>

    StartServers             3       服务启动时初始的进程数，默认3

    MinSpareThreads         75     最小的空闲子进程数，默认75

    MaxSpareThreads        250      最大的空闲子进程数，默认250

    ThreadsPerChild         25      每个子进程产生的线程数量，默认是25

MaxRequestWorkers      400   

限定同一时间内客户端最大接入的请求数量，默认是400

 

MaxConnectionsPerChild   0

每个子进程在其生命周期内允许最大的请求数量，如果请求总数已经达到这个数值，子进程将会结束，如果设置为0，子进程将永远不会结束。将该值设置为非0值，可以防止运行PHP导致的内存泄露。

</IfModule>

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MaxRequestWorkers。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MaxRequestWorkers，而且MaxRequestWorkers必须是ThreadsPerChild的整数倍，否则 Apache将会自动调节到一个相应值。

四、Apache的event模式工作原理及相关介绍

1、Apache的event模式工作原理

event是Apache最新的工作模式，它和worker模式很像，不同的是在于它解决了keep-alive长连接的时候占用线程资源被浪费的问题（某些线程因为被keep-alive，挂在那里等待，中间几乎没有请求过来，一直等到超时）。

在event工作模式中，会有一些专门的线程用来管理这些keep-alive类型的线程，当有真实请求过来的时候，将请求传递给服务器的线程，执行完毕后，又允许它释放。这样，一个线程就能处理几个请求了，实现了异步非阻塞。这增强了在高并发场景下的请求处理。

event工作模式在遇到某些不兼容的模块时，会失效，将会回退到worker模式，一个工作线程处理一个请求。官方自带的模块，全部是支持event工作模式的。

event工作模式需要Linux系统（Linux 2.6+）对epoll的支持，才能启用。需要补充的是HTTPS的连接（SSL），它的运行模式仍然是类似worker的方式，线程会被一直占用，知道连接关闭。部分比较老的资料里，说event MPM不支持SSL，那个说法是几年前的说法，现在已经支持了。

2、Apache的event模式安装方法

在编译安装Apache的过程中，加入参数--with-mpm=event即可进行编译安装。也可以使用--enable-mpms-shared=all，这样在编译的时候会在modules目录下自动编译出三个MPM文件的so，然后通过修改httpd.conf配置文件更改MPM即可。

 

3、Apache的worker模式配置参数说明

<IfModule mpm_event_module>

    StartServers             3    服务启动时初始的进程数，默认3

    MinSpareThreads         75  最小的空闲子进程数，默认75

    MaxSpareThreads        250  最大的空闲子进程数，默认250

    ThreadsPerChild         25   每个子进程产生的线程数量，默认是25

MaxRequestWorkers      400  

限定同一时间内客户端最大接入的请求数量，默认是400

 

MaxConnectionsPerChild   0

每个子进程在其生命周期内允许最大的请求数量，如果请求总数已经达到这个数值，子进程将会结束，如果设置为0，子进程将永远不会结束。将该值设置为非0值，可以防止运行PHP导致的内存泄露。

</IfModule>

 

五、工作模式与web应用的选择

Apache能更好的为有特殊要求的站点定制。例如，要求 更高伸缩性的站点可以选择使用线程的 MPM，即 worker 或 event； 需要可靠性或者与旧软件兼容的站点可以使用 prefork。就使用PHP而言，fastCGI和php-fpm是更推荐的使用模式。

现在的最新浏览器，在单个域名下的连接数变得越来越多（通常都是使用keep-alive），主流浏览器是2-6个（还有继续增长趋势，为了加快页面的并发下载速度）。高并发场景，会越来越成为Web系统的一种常态。Apache很成熟，同时也背负了比较重的历史代码和模块，因此，在Web系统比较方面，nginx在不少场景下，表现比起Apache更为出色。