Apache三种工作模式详解

Apache HTTP服务器被设计为一个强大的、灵活的能够在多种平台以及不同环境下工作的服务器。这种模块化的设计就叫做“多进程处理模块”（Multi-Processing Module，MPM），也叫做工作模式。

Prefork模式（一个非线程型的）：

其主要工作方式是：当Apache服务器启动后，mpm_prefork模块会预先创建多个子进程(默认为5个)，每个子进程只有一个线程，当接收到客户端的请求后，mpm_prefork模块再将请求转交给子进程处理，并且每个子进程同时只能用于处理单个请求。如果当前的请求数将超过预先创建的子进程数时，mpm_prefork模块就会创建新的子进程来处理额外的请求。Apache总是试图保持一些备用的或者是空闲的子进程用于迎接即将到来的请求。这样客户端的请求就不需要在接收后等候子进程的产生。
由于在mpm_prefork模块中，每个请求对应一个子进程，因此其占用的系统资源相对其他两种模块而言较多。不过mpm_prefork模块的优点在于它的每个子进程都会独立处理对应的单个请求，这样，如果其中一个请求出现问题就不会影响到其他请求。Prefork在效率上要比Worker要高，但是内存使用大得多不擅长处理高并发的场景。
Apache在prefork工作模式下影响性能的重要参数说明

# preforkMPM
<IfModulempm_prefork_module>
StartServers             5
#apache启动时候默认开始的子进程数
MinSpareServers         5
#最小的闲置子进程数
MaxSpareServers         10
#最大的闲置子进程数
MaxRequestWorkers     250
#MaxRequestWorkers设置了允许同时的最大接入请求数量。任何超过MaxRequestWorkers限制的请求将进入等候队列，在apache2.3.1以前的版本MaxRequestWorkers被称为MaxClients，旧的名字仍旧被支持。
MaxConnectionsPerChild   500
#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“MaxConnectionsPerChild”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。因此，可根据服务器的负载来调整这个值。在Apache2.3.9之前称之为MaxRequestsPerChild。
</IfModule>

注1：MaxRequestWorkers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。如果请求总数已达到这个值（可通过ps -ef|grep 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。虽然理论上这个值越大，可以处理的请求就越多，建议将初始值设为(以Mb为单位的最大物理内存/2),然后根据负载情况进行动态调整。比如一台4G内存的机器，那么初始值就是4000/2=2000。
注2：prefork 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。  
注3：ServerLimit和MaxClients（MaxRequestWorkers）有什么区别呢？
是因为在apache1时代，控制最大进程数只有MaxClients这个参数，并且这个参数最大值为256，并且是写死了的，试图设置为超过256是无效的，这是由于apache1时代的服务器硬件限制的。但是apache2时代由于服务器硬件的升级，硬件已经不再是限制，所以使用ServerLimit这个参数来控制最大进程数，ServerLimit值>=MaxClients值才有效。ServerLimit要放在MaxClients之前，值不要小于MaxClients。
注4：查看Apache加载的模块

[root@www~]#apachectl -t -D DUMP_MODULES
或
[root@www ~]# apachectl -M
或
[root@www~]# apachectl –l

如何查看Apache的工作模式呢？可以使用httpd -V 命令查看，另外使用httpd -l 也可以查看到
注5：如何修改prefork参数和启用prefork模式
1.[root@www~]# vi /usr/local/http-2.4.23/conf/extra/httpd-mpm.conf
2.[root@www~]# vi /usr/local/http-2.4.23/conf/httpd.conf
LoadModule mpm_prefork_modulemodules/mod_mpm_prefork.so
Include conf/extra/httpd-mpm.conf
3.重启httpd服务

Worker模式(多线程多进程)：

和prefork模式相比，worker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）
总的来说，prefork方式速度要稍高于worker，然而它需要的cpu和memory资源也稍多于woker。
Apache在worker工作模式下影响性能的重要参数说明
# worker MPM
<IfModulempm_worker_module>
StartServers             3
#apache启动时候默认开始的子进程数
MinSpareThreads         75
#最小空闲数量的工作线程
MaxSpareThreads        250
#最大空闲数量的工作线程
ThreadsPerChild         25
#每个子进程产生的线程数量
MaxRequestWorkers     400
#与prefork模式相同
MaxConnectionsPerChild   0
#与prefork模式相同
</IfModule>
注1：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MaxRequestWorkers 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 。
注2：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。 
注3：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（系统配置的最大进程数量，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。
注4：进程与线程的区别

线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体.
与进程的区别:
(1)地址空间:进程内的一个执行单元;进程至少有一个线程;它们共享进程的地址空间;而进程有自己独立的地址空间;
(2)资源拥有:进程是资源分配和拥有的单位,同一个进程内的线程共享进程的资源
(3)线程是处理器调度的基本单位,但进程不是.
(4)二者均可并发执行.

进程和线程都是由操作系统所体会的程序运行的基本单元，系统利用该基本单元实现系统对应用的并发性。

进程和线程的区别在于：

简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程. 
线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。 
另外，进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。 

Event模式：

这是Apache最新的工作模式，是worker模式的变种，它把服务进程从连接中分离出来，一worker模式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，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。这增强了在高并发场景下的请求处理。event模式不能很好的支持https的访问（HTTP认证相关的问题）。

<IfModule event.c>
    #default 3
    ServerLimit 15

    #default 256 MaxRequestWorkers (2.3版本叫MaxClients) <= ServerLimit * ThreadsPerChild
    MaxRequestWorkers 960

    #default 3
    StartServers 3

    #default 64
    ThreadsPerChild 64

    #default 100000 ThreadLimit >= ThreadsPerChild
    ThreadLimit 64

    #default 75
    MinSpareThreads 32

    #default 400 MaxSpareThreads >= (MinSpareThreads + ThreadsPerChild)
    MaxSpareThreads 112

    #default 0, at 200 r/s, 20000 r results in a process lifetime of 2 minutes 
    MaxConnectionsPerChild 10000
</IfModule>

1、StartServers：初始数量的服务器进程开始，默认为3个
2、MinSpareThreads：最小数量的工作线程,保存备用，默认是75个线程
3、MaxSpareThreads：最大数量的工作线程,保存备用，默认是250线程
4、ThreadsPerChild：固定数量的工作线程在每个服务器进程，默认是25个
5、MaxRequestWorkers：最大数量的工作线程，默认是400
6、MaxConnectionsPerChild：最大连接数的一个服务器进程服务，默认为0，没有上限限制，但是为了避免内存异常，影响稳定性，需要设置一个数值进行限制在修改配置后,需要停止htppd,再启动httpd， 不能通过apacherestart生效，而是先 apache stop 然后再 apache start才可以生效。
7、ServerLimit：ServerLimit是活动子进程数量的硬限制，它必须大于或等于MaxClients除以ThreadsPerChild的值。serverLimit最大20000，默认是16。只有在你需要将MaxClients和ThreadsPerChild设置成需要超过默认值16个子进程的时候才需要使用这个指令。不要将该指令的值设置的比MaxClients和ThreadsPerChild需要的子进程数量高。使用这个指令时要特别当心。如果将ServerLimit设置成一个高出实际需要许多的值，将会有过多的共享内存被分配。如果将ServerLimit和MaxClients设置成超过系统的处理能力，Apache可能无法启动，或者系统将变得不稳定。RedHat Enterprise LinuxAS3.0Update2最大MaxClients只能设置到256。如果你需要设置其为更高，需要在MaxClients前面添加:ServerLimitxxx其中xxx不能少于MaxClients的数值。该设置方法适用于Apache 2.0系列。
8、ThreadLimit：ThreadLimit是所有服务线程总数的硬限制，它必须大于或等于ThreadsPerChild指令。使用这个指令时要特别当心。如果将ThreadLimit设置成一个高出ThreadsPerChild实际需要很多的值，将会有过多的共享内存被分配。如果将ThreadLimit和ThreadsPerChild设置成超过系统的处理能力，Apache可能无法启动，或者系统将变得不稳定。该指令的值应当和ThreadsPerChild可能达到的最大值保持一致。