HTTP之多路处理模块MPM

介绍

MPM,是 Multi-Processing Modules 的缩写,就是多处理模块的意思,它是在 Apache 2.0 中引入的一个概念,引入目标是将 Apache 的结构能够模块化,把核心的任务处理作为一个可插拔的模块来运行,这样就容易根据不同的环境和应用来更有效的优化 Apache 的运行,他是 Apache 2.X 中最影响其性能的,最核心的特征,因为直接决定了 Apache 的工作方式,这里有一个问题是:它究竟怎么样影响了 Apache。

可以这么说:它决定了 Apache 以怎么样的方式接入外部请求。Apache内部怎么样处理这个请求过程,这当然是最核心的。比如它可以决定在处理外部请求的时候,需不需要启动多线程,如果是用多线程,最多可以多少个线程,一个进程可以产生最多多少个线程,类似于这种配置,都来自于MPM。MPM有一些指令可以专门用于调节父进程如何产生子进程,主要是StartServers,MinSpareServers,MaxClients 等,下面会介绍这些指令是什么意思。


prefork模式
prefork.png
<IfModule prefork.c>
StartServers       8          httpd刚启动时,root进程创建的子进程数
MinSpareServers    5         最少的空闲子进程数
MaxSpareServers   20        最大的空闲子进程数
ServerLimit      256        服务器能接受的最大的并发请求数
MaxClients       256       客户端最大并发请求的数量   显然它必须小于serverlimit
MaxRequestsPerChild  4000   每个子进程最多可以接受的请求数,超过即KILL
</IfModule>

prefork 控制进程在最初建立 “StartServers” 这个子进程后,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,在等待一秒钟,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,从而减少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。这个值不要设置得过大,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请求,但如果设为非 0 值也有两点重要的好处:1、可防止意外的内存泄露。2、在服务器负载下降的时候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。

MaxRequestWorkers 指令集同时将服务请求的数量上的限制。任何连接尝试在 MaxRequestWorkerslimit 将通常被排队,最多若干基于上 ListenBacklog 指令,在 Apache 2.3.13 以前的版本 MaxRequestWorkers 被被称为 MaxClients。

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。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,直到某个已请求处理完毕。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,但 Apache 默认的限制不能大于256。

perfork 总结

Prefork 实现了一个非线程型的、预派生的 web 服务器,它的工作方式类似于 Apache 1.3。它合适于没有线程安全库,需要避免线程兼容性问题的系统。它是要求将每个请求相互独立的情况下最好的MPM,这样若一个请求出现问题就不会影响到其他请求。


worker 模式
worker.png
<IfModule worker.c>
StartServers         4         httpd刚启动时,root进程创建的子进程数
MaxClients         300       客户端最大并发请求的数量
MinSpareThreads     25       最少的空闲线程数
MaxSpareThreads     75      最大的空闲进程数
ThreadsPerChild     25       每个子进程最多可以生成的线程数
MaxRequestsPerChild  0       每个子进程可接受的请求数,0表示任意个
</IfModule>

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。例如: 5 StartServers x 25 ThreadsPerChild = 125 MaxRequestWorkers。

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(StartServers)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2000)。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的整倍数,否则 Apache 将会自动调节到一个相应值。

worker 总结

Worker使网络服务器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,它也使用了多线程,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。


event 模式
event.png
    StartServers             3  # httpd刚启动时,root进程创建的子进程数
    MinSpareThreads         75  #最少的空闲子进程数
    MaxSpareThreads        250  #最大的空闲子进程数
    ThreadsPerChild         25  #固定数量的工作线程在每个服务器进程
    MaxRequestWorkers      400  #最大数量的工作线程
    MaxConnectionsPerChild   0  #每个服务器进程的最大连接数

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期时),而Event MPM 可以用来处理更高负载,值得注意的是, Event MPM 不能在安全HTTP(HTTPS)访问下工作。

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