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Apache的mpm prefork、worker、event三种工作模式比较

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就最新版本的Web服务器Apache2.4来说,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。

首先简单介绍一下prefork、worker、event三种工作模式:

prefork,多进程模式,1个进程服务于1个用户请求,成本比较高。但是,稳定性最高,不需要支持线程安全。

worker,多进程多线程模式,1个进程含有多个worker线程,1个worker线程服务于1个用户请求,因为线程更轻量,成本比较低。但是,在KeepAlive场景下,worker资源会被client占据,无法响应其他请求(空等待)。

event,多进程多线程模式,1个进程也含有多个worker线程,1个worker线程服务于1个用户请求。但是,它解决了KeepAlive场景下的worker线程被占据问题,它通过专门的线程来管理这些KeepAlive连接,然后再分配“工作”给具体处理的worker,工作worker不会因为KeepAlive而导致空等待。

查看我们Apache的模式,可以使用httpd -V命令来查看:

[[email protected] ~]# httpd -V

Server version: Apache/2.4.23 (Unix)

Server built:   Nov 15 2016 10:43:13

Server's Module Magic Number: 20120211:61

Server loaded:  APR 1.5.2, APR-UTIL 1.5.4

Compiled using: APR 1.5.2, APR-UTIL 1.5.4

Architecture:   64-bit

Server MPM:     event

编译的时候,可以通过configure的参数来指定:

–with-mpm=prefork|worker|event

也可以编译为三种都支持,通过修改配置来更换:

–enable-mpms-shared=all

在httpd.conf中修改Apache的多处理模式MPM可以通过(modules文件夹下,会自动编译出三个MPM的so):

#LoadModule mpm_prefork_module modules/mod_mpm_prefork.so

#LoadModule mpm_worker_module modules/mod_mpm_worker.so

LoadModule mpm_event_module modules/mod_mpm_event.so

1. mpm_prefork模式

prefork模式可以算是很古老但是非常稳定的Apache模式。Apache在启动之初,就预先fork一些子进程,然后等待请求进来。之所以这样做,是为了减少频繁创建和销毁进程的开销。每个子进程只有一个线程,在一个时间点内,只能处理一个请求。
优点:成熟稳定,兼容所有新老模块。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。

prefork工作模式

Apache2.4在/etc/httpd/extra/httpd-manual.conf中配置参数(httpd.conf默认没有启用,需要#Include /etc/httpd/extra/httpd-mpm.conf取消这行的注释,重启httpd):

<IfModule mpm_prefork_module>

    StartServers             5

    MinSpareServers          5

    MaxSpareServers         10

    MaxRequestWorkers      250

    MaxConnectionsPerChild   0

</IfModule>

2. mpm_worker模式

worker模式比起上一个,是使用了多进程和多线程的混合模式。它也预先fork了几个子进程(数量比较少),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1个线程来服务。线程比起进程会更轻量,因为线程通常会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,因为比起prefork有更多的可用线程,表现会更优秀一些。
有些人会觉得奇怪,那么这里为什么不完全使用多线程呢,还要引入多进程?
原因主要是需要考虑稳定性,如果一个线程异常挂了,会导致父进程连同其他正常的子线程都挂了(它们都是同一个进程下的)。为了防止这场异常场景出现,就不能全部使用线程,使用多个进程再加多线程,如果某个线程出现异常,受影响的只是Apache的一部分服务,而不是整个服务。

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,某个线程会一直被占据,也许中间几乎没有请求,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)

注: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。

worker工作模式

也是在/etc/httpd/extra/httpd-manual.conf中设置参数:

<IfModule mpm_worker_module>

    StartServers             3

    MinSpareThreads         75

    MaxSpareThreads        250

    ThreadsPerChild         25

    MaxRequestWorkers      400

    MaxConnectionsPerChild   0

</IfModule>

3. mpm_event模式

这个是Apache中最新的模式,在现在版本里的已经是稳定可用的模式。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。

event工作模式

同样也在/etc/httpd/extra/httpd-manual.conf中设置参数:

<IfModule mpm_event_module>

    StartServers             3

    MinSpareThreads         75

    MaxSpareThreads        250

    ThreadsPerChild         25

    MaxRequestWorkers      400

    MaxConnectionsPerChild   0

</IfModule>

三种模式下,我通过ab做了一下性能测试,在常规满负载的场景下,并未发现有大的差异。

测试语句:

ab -k -c 200 -n 200000 http://www.amd5.cn/index.html

测试结果:

prefork:9556QPS

worker :11038QPS

event :10224QPS

测试语句:

ab -k -c 200 -n 200000 http://www.amd5.cn/index.php(echo "hello world";)

测试结果:

prefork:6094QPS

worker :7411QPS

event :7089QPS

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。

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