Apache2 MPM 模式了解

一、MPM

　　MPM（Multi-Processing Module (MPM) implements a hybrid multi-process multi-threaded server）是Apache2引入的一个概念，多路处理模块，就是将结构模块化。把核心任务处理作为一个可插拔的模块，即MPM，使其能针对不同的环境进行优化。在这个情况下，就诞生出了处理模式的概念。处理模式在Unix/Linux下现在分为 Prefork、Worker、Event 三种。

二、Prefork

　　Prefork MPM基于非线程模型，和Apache 1.x版本中的处理方式很相似。Prefork MPM在所有情况下都很安全，对运行非线程安全（non-thread-safe）模式的软件如PHP，它是唯一的安全选择。对于某些应用程序，包括在 Apache 1.3上非常流行的程序（如简单静态页面、CGI脚本等），Prefork MPM是最好的选择。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。但是由于每一个请求都会产生一个新的进程，导致系统资源（尤其是内存）消耗的很快，一旦并发量较大的时候，大量的Apache进程会占用巨大的内存空间。

　　ServerLimit 3000 

　　StartServers 750 

　　MinSpareServers 5 

　　MaxSpareServers 100 

　　MaxClients 3000 

　　MaxRequestsPerChild 10000 

　　首先来看看apache各个参数的意义（引号里引用的是官方文档的描述）：

　　(1)ServerLimit和MaxClients 服务器最大同时响应请求数

　　这个就是你当前配置的apache最大的并发响应数，对应的是apache的进程数，两个参数同时修改，MaxClients不得大于ServerLimit参数。 ServerLimit的大小，取决于你系统的资源，每个apache进程默认占用2M内存，基本可以按照这个公式来计算：最大内存*80%/2M=ServerLimit 

　　(2)StartServers 750 启动时默认启动的进程数

　　这个参数默认是5，因为apache会通过自动启动新进程来增加响应服务的进程数，这个值不做调整的也是可以的，会由默认的5增加到满足服务的进程数，但是会出现开始启动时的卡住。小启动参数有一个好处：就是可以让传递后后端tomcat的压力缓慢增加上来，而不是一下子增加压力。可以把这个调整到当前服务最大的并发数，当前服务最大并发连接数，可以通过监控apache进程个数：ps -ef | grep httpd | wc -l 来获得。不用调得太大，否则是无谓增加apache通过jk去跟tomcat建立的连接。

　　注意：apache进程跟tomcat建立连接后，不会释放此连接，会一直保持连接，直到timeout，如果没有timeout时间，就会永久连接。timeout的设置，会在后面jk配置里说明。所以不要一次启动太多的apache进程，只启动足够用的进程即可。其他增加的流量，apache会自动调整进程数，直到MaxClients参数限定的范围。 

　　(3)MinSpareServers 5 最小空闲进程

　　MinSpareServers指令设置空闲子进程的最小数量。所谓空闲子进程是指没有正在处理请求的子进程。如果当前空闲子进程数少于MinSpareServers ，那么Apache将以第一秒一个，第二秒两个，第三秒四个，按指数递增个数的速度产生新的子进程。 

　　(4)MaxSpareServers 10 最大空闲进程

　　MaxSpareServers指令设置空闲子进程的最大数量。所谓空闲子进程是指没有正在处理请求的子进程。如果当前有超过MaxSpareServers数量的空闲子进程，那么父进程将杀死多余的子进程。可以调整这两个参数，但是这两个参数的值不能设得太大，否则apache进程太多，会导致对应开启的tomcat进程也会很多。 

　　官网上关于这两个参数都有这么句话：“将此参数设的太大通常是一个坏主意。” 

　　在一台压力大(并发访问2800)的服务器上，MaxSpareServers这个值设置的是200。设置了这个值的好处是不会有太多的空闲的进程在消耗资源，同时减少apache和tomcat的连接端口。关闭空闲apache进程的同时，会释放jk连接，同时释放tomcat连接数，进而减少系统资源消耗。 

　　(5)MaxRequestsPerChild 10000

　　MaxRequestsPerChild指令设置每个子进程在其生存期内允许伺服的最大请求数量。到达MaxRequestsPerChild的限制后，子进程将会结束。如果MaxRequestsPerChild为"0"，子进程将永远不会结束。 

　　将MaxRequestsPerChild设置成非零值有两个好处： 

　　* 可以防止(偶然的)内存泄漏无限进行，从而耗尽内存。 

　　* 给进程一个有限寿命，从而有助于当服务器负载减轻的时候减少活动进程的数量。 

　　注意对于KeepAlive链接，只有第一个请求会被计数。事实上，它改变了每个子进程限制最大链接数量的行为。也就是说实际上这个时候子进程最大连接数等于MaxRequestsPerChild*MaxKeepAliveRequests。所以在开启KeepAlive后，需要同时设置MaxRequestsPerChild和MaxRequestsPerChild，确保每个apache进程在服务一定请求数后会关闭，重新开启新的子进程，避免apache进程异常导致的内存泄露和资源占用。 

　　(6)Keep-Alive

　　默认：ON 

　　发送的请求，在MaxRequestsPerChild里面只算一个，不管这个连接发送了多少个请求。 

　　(7)MaxKeepAliveRequests

　　默认：100 

　　一个建立好的Keep-Alive连接，允许发送的请求的个数。一旦建立连接，要么就是个数达到了断开，要么就是等KeepAliveTimeout时间到了断开连接。MaxKeepAliveRequests指令限制了当启用KeepAlive时，每个连接允许的请求数量。如果将此值设为"0"，将不限制请求的数目。我们建议最好将此值设为一个比较大的值，以确保最优的服务器性能。这个数字的设置，必须考虑在一个时间段内，同一个用户访问你的服务会发多少请求。要结合KeepAliveTimeout参数来考虑。 

　　举个例子，用户需要间隔时间不大于KeepAliveTimeout的时间内，连续请求10个文件，那么这个参数就应该设置成10，如果用户在连续时间里不断请求访问，则这个数值得设置得更多。否则就重新建立连接下载。一旦用户连续进行了10个请求后，并且这个用户肯定在完成这些请求后的5秒内不会再请求，甚至要在之后的很长时间后请求，那么这个KeepAliveTimeout时间就可以设置得很短，以便尽早断开这种用户，把资源让个其他用户。 

　　(8)KeepAliveTimeout

　　默认：5 

　　"在一个建立好的Keep-Alive连接上，在MaxKeepAliveRequests个数未满的情况下，等待下一个请求的时间。" 

　　如果有请求到达，那么apache等待IO响应的timeout时间时间开始生效，timeout时间没等到响应，连接被断开；如果KeepAliveTimeout时间内，没有请求到达，连接就被断开。具体设置可以参考配合MaxKeepAliveRequests参数。同时这个参数又受TimeOut参数影响，在一次成功连接中，TimeOut时间内没有等到响应，也会断开连接。 

　　(9)TimeOut

　　默认：300 

　　"TimeOut指令用于设置Apache等待以下三种事件的时间长度： 

　　1. 接受一个GET请求耗费的总时间。 

　　2. POST或PUT请求时，接受两个TCP包之间的时间。 

　　3. 应答时TCP包传输中两个ACK包之间的时间。 

　　计时器在1.2版本之前的默认值为1200，而现在已经设置为300了，但对于绝大多数情况来说仍是足够的。没有把它默认值设的更小的原因在于代码里还有点问题：有时发送一个包之后，计时器没有复位。

　　(10)工作方式：

　　一个单独的控制进程(父进程)负责产生子进程，这些子进程用于监听请求并作出应答。Apache总是试图保持一些备用的 (spare)或者是空闲的子进程用于迎接即将到来的请求。这样客户端就不需要在得到服务前等候子进程的产生。在Unix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指令用于设置子进程的低特权用户。运行子进程的用户必须要对它所服务的内容有 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。

　　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。

三、Worker

　　Worker MPM支持混合的多线程多进程。由于使用线程来处理请求，所以可以处理海量请求，而系统资源的开销小于基于进程的MPM。但是，它也使用了多进程，每个进程又有多个线程，以获得基于进程的MPM的稳定性。每个进程可以拥有的线程数量是固定的。服务器会根据负载情况增加或减少进程数量。一个单独的控制进程(父进程)负责子进程的建立。每个子进程可以建立ThreadsPerChild数量的服务线程和一个监听线程，该监听线程监听接入请求并将其传递给服务线程处理和应答。

　　StartServers　　　　　　 3   　　   //apache已启动马上创建3个httpd进程（ps aux可以看到）
　　MaxClients　　　　　　　2000       //同一时间最大接受2000个请求（其实就是2000个线程）
　　ServerLimit　　　　　　　25 　　  //apache最大能启动25个进程。
　　MinSpareThreads　　　　50 　　  //apache至少要有50个空闲线程，用来等待接下来的请求，不满则由进程创建线程
　　MaxSpareThreads　　　  200 　　//apache最多能有200个线程，超出了200个线程，则杀死多余的线程
　　ThreadLimit　　　　　　  200 　　//限制一个进程最多只能创建200个线程
　　ThreadsPerChild　　　　 100 　　//设定一个进程固定创建100个线程
　　MaxRequestsPerChild　　10000   //设定当一个进程一共接受过10000此请求之后被杀死。以释放内存。

　　从上面的配置我们可以看出，当apache启动时，启动3个httpd进程，每个进程又生成100个线程，但是超过了最大限定的数字，于是杀死100个线程，也就是一个进程。当某个时候有300个请求，目前只有200个线程，于是父进程再创建2个子进程。等请求处理完毕后，在把闲置释放到只剩下200个以内。

　　Worker 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 设置了同时连入的clients最大总数。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。

四、Event

　　以上两种稳定的MPM方式在非常繁忙的服务器应用下都有些不足。尽管HTTP的Keepalive方式能减少TCP连接数量和网络负载，但是 Keepalive需要和服务进程或者线程绑定，这就导致一个繁忙的服务器会耗光所有的线程。Event MPM是解决这个问题的一种新模型，它把服务进程从连接中分离出来。在服务器处理速度很快，同时具有非常高的点击率时，可用的线程数量就是关键的资源限 制，此时Event MPM方式是最有效的。一个以Worker MPM方式工作的繁忙服务器能够承受每秒好几万次的访问量（例如在大型新闻服务站点的高峰时），而Event MPM可以用来处理更高负载。

　　它和worker模式很像，最大的区别在于，它解决了keep-alive场景下，长期被占用的线程的资源浪费问题（某些线程因为被keep- alive，空挂在哪里等待，中间几乎没有请求过来，甚至等到超时）。event MPM中，会有一个专门的线程来管理这些keep-alive类型的线程，当有真实请求过来的时候，将请求传递给服务线程，执行完毕后，又允许它释放。这 样增强了高并发场景下的请求处理能力。

　　event MPM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 MPM的。

　　注意一点，event MPM需要Linux系统（Linux 2.6+）对EPoll的支持，才能启用。

　　还有，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。

　　# StartServers:　　　　　　　　初始数量的服务器进程开始

　　# MinSpareThreads:　　　　　  最小数量的工作线程,保存备用

　　# MaxSpareThreads:　　　　　 最大数量的工作线程,保存备用

　　# ThreadsPerChild:　　　　　　固定数量的工作线程在每个服务器进程

　　# MaxRequestWorkers:　　　　最大数量的工作线程

　　# MaxConnectionsPerChild:　　最大连接数的一个服务器进程服务

 

五、对比

1. prefork 中没有线程的概念，是多进程模型，一个进程处理一个连接；稳定；响应快。其缺点是在连接数比较大时就非常消耗内存。

2. worker 是多进程多线程模型，一个进程有多个线程，每个线程处理一个连接。与prefork相比，worker模式更节省系统的内存资源。不过，需要注意worker模式下的Apache与php等程序模块的兼容性。

3. event 是worker模式的变种，它把服务进程从连接中分离出来,在开启KeepAlive场合下相对worker模式能够承受的了更高的并发负载。

六、优化建议

　　# 升级 Apache 到最新版本，新版本往往包含性能提升和安全更新。 

　　# 在 httpd.conf 中设置 "HostNameLookups off" 能避免针对每个访问者的 DNS 域名的反向查询。 

　　# 对于繁忙的网站，在 httpd.conf 中设置 "MaxClients 230" 或者更高。这项设置让更多的 httpd 进程同时响应请求，并避免了处理器排队的情况发生。 

　　# 采用另外一台服务器处理图片文件。 

　　# 缺保您的 Web 页面和 CGI 页面采用了浏览器缓冲技术。具体的文章可以参考本站：采用 mod_gzip 加速 Zope 和 Apache 

　　# 保持您的 Apache 苗条，编译那些仅仅需要的模块，在编译之前，修改 src/Configuration 文件，在那些不需要的模块之前用 # 号注释掉。 

　　# 如果不需要流量日志，那么把 httpd.conf 中的 TransferLog 指向到 /dev/null/ 

　　# 除非你确定使用 .htaccess 文件来控制一些目录的权限，否则设置 "AllowOverride None" ，这样就免去 Apache 在每个目录搜索 .htaccess 文件的劳役之苦。 

　　# 不要让不需要的后台进程运行。 

　　# 千万不要把页面或者日志文件写到网络磁盘上，例如 NFS。 

　　# 不要让 Apache (httpd) 运行于 inetd 模式。 

　　# 不要让 X Windows 运行在你的 Web 服务器上，用 Ctrl-Alt-Backspace 关闭 X 。 

　　# 避免使用 SSI tag。

　　# 在 CGI 脚本中： 

　　　　* 文件 I/O：打开的文件数目越少越好。 

　　　　* Shell 命令：采用全路径来调用 shell 命令。 

　　　　* 如果你的网站主要以 CGI 来驱动，那么请使用 mod_perl。 

　　　　* 在你的 Web 页面目录中，不要让文件数超过 1000 个，文件越多花费在定位上的时间也越多。 

　　# 在 Web 服务器上的图片越少越好，保证每个图片都经由图片压缩器运行。 

　　# 对你的网站做压力测试，建议采用 Apache 自带的 ab 命令来测试。 

　　# 为了最好的性能，最好把网线拔掉，这样你的 Web 服务器就十分安全，而且负载马上降为 0。