Apache服务的安装及工作模式介绍

博文大纲：

• 一、apache服务器的安装及功能介绍；
• 二、Apache服务的三种工作模式详解；
• 三、修改apache的工作模式；
• 四、apache工作模式的优化与修改；
• 五、进程与线程的区别。

前言

其区别如下：

• apache：模块化服务器，支持模块较多、采用servlet处理模型，同步阻塞模型，工作模式多变，对于高并发的场景处理速度会比较慢，运行稳定。
• nginx：轻量级web服务器，自身支持模块较少，需要借助第三方模块支持，采用epoll处理模型，异步非阻塞型，适合高并发场景，配置简单。
• tomcat：apache软件基金会下开源的子项目，也称为容器，主要处理java语言编写的页面，也可以处理html页面，并发连接小。

那么，这篇博文是来围绕着apache服务器来进行的。

一、apache服务器的安装及功能介绍

apache服务2.4版本功能介绍：

• MPM支持在运行时装载，支持envet工作模式；
• 支持异步读写；
• 每个模块可以指定输出的日志级别 ；
• 增强版的表达式分析器，通过正则匹配表达式，做动静分离 .html .php；
• 请求配置：<if> <Elseif>；
• 毫秒级别的keep alive timeout；
• 支持FQDN的虚拟主机 FQDN：全球限定域名，可以通过host主机名来定义虚拟主机；
• 支持自定义变量；

相关概念，有所了解即可，下面开始安装。

安装前准备：

• 下载我提供的依赖包，并上传至web服务器。
• web服务器为centos 7.X版本

1、开始安装：

[[email protected] ~]# rz           #xshell中，使用rz命令将下载的tar包上传至web服务器
#以下是将所有源码包解压缩
[[email protected] ~]# tar zxf openssl-1.0.1u.tar.gz -C /usr/src
[[email protected] ~]# tar zxf pcre-8.39.tar.gz -C /usr/src
[[email protected] ~]# tar zxf zlib-1.2.8.tar.gz -C /usr/src
[[email protected] ~]# tar zxf httpd-2.4.23.tar.gz -C /usr/src
[[email protected] ~]# tar zxf apr-1.5.2.tar.gz -C /usr/src
[[email protected] ~]# tar zxf apr-util-1.5.4.tar.gz -C /usr/src
#以下开始安装apache所需依赖包
[[email protected] ~]# cd /usr/src/apr-1.5.2/
[[email protected] apr-1.5.2]# ./configure --prefix=/usr/local/apr && make && make install
[[email protected] apr-1.5.2]# cd ../apr-util-1.5.4/
[[email protected] apr-util-1.5.4]# ./configure --prefix=/usr/local/apr-util --with-apr=/usr/local/apr && make && make install
[[email protected] zlib-1.2.8]# cd ../zlib-1.2.8/
[[email protected] zlib-1.2.8]# ./configure --prefix=/usr/local/zlib && make && make install
[[email protected] pcre-8.39]# cd ../pcre-8.39/
[[email protected] pcre-8.39]# ./configure --prefix=/usr/local/pcre && make && make install
[[email protected] pcre-8.39]# cd ../openssl-1.0.1u/
[[email protected] openssl-1.0.1u]# ./config -fPIC --prefix=/usr/local/openssl enable-shared && make && make install
#依赖安装完成后，开始安装http服务
[[email protected] openssl-1.0.1u]# cd ../httpd-2.4.23/
[[email protected] httpd-2.4.23]# ./configure --prefix=/usr/local/http-2.4.23 --enable-so --enable-cgi --enable-cgid --enable-ssl --with-ssl=/usr/local/openssl --enable-rewrite --with-pcre=/usr/local/pcre --with-z=/usr/local/zlib --with-apr=/usr/local/apr --with-apr-util=/usr/local/apr-util -enable-modules=most --enable-mods-shared=most --enable-mpms-shared=all --with-mpm=event --enable-proxy --enable-proxy-fcgi --enable-expires --enable-deflate && make && make install
[[email protected] httpd-2.4.23]# cd /usr/local/http-2.4.23/bin/
[[email protected] bin]# cp apachectl /etc/init.d/httpd       #复制apache服务的控制脚本
[[email protected] bin]# /etc/init.d/httpd start                   #启动apache服务

关于安装apache服务时的配置项，相关解释如下：

• --enable-so：打开dos支持，可以在编译完成后添加额外功能
• --enable-cgi：开启cgi通用网管接口
• --enable-cgid：开启cig通用网管接口管理程序
• --enable-ssl：http加密传输协议，支持https协议。
• --enable-rewrite：开启地址重写功能，用来实现防盗链
• --with-服务名称=/PATH路径：指定安装时依赖服务的路径
• --enable-mods-shared=most：在安装的过程中安装常用模块
• --enable-mpms-shared=all：安装apache的所有工作模式
• --enable-proxy：开启http代理功能
• --enable-proxy-fcgi：支持fastcgi快速通用网关接口的fcgi协议
• --enable-expires：支持缓存功能
• --enable-deflate：支持压缩功能

安装至此就完成了，下面来谈谈apache服务的三种工作模式。

二、Apache服务的三种工作模式详解

apache服务的三种工作模式为：

• prefork：预派生子进程；
• worker：多进程+多线程；
• event：多进程+多线程+epoll处理模型；

1、prefork工作模式：

prefork模式可以算是很古老但是很稳定的模式。apache在刚启动时，就预派生fork一些子进程（默认为5个），每个子进程只有一个线程，然后等待请求进来，并且总是试图保持一些空闲的子进程，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，一个线程只能处理一个请求。

在Unix系统中，父进程通常以root身份运行以便绑定80端口，而apache产生的子进程通常以一个低特权的用户运行。运行子进程的用户必须要对它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模式的优缺点比较：

• 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，prefork这个模式非常安全）。
• 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。
  总结：prefork工作模式，效率最高，但是内存使用较大，不擅长处理高并发的场景。

2、worker工作模式

worker模式比起prefork模式，是使用了多进程+多线程的模式。它也预先fork了几个子进程（数量比较少），每个子进程能够生成一些服务线程和一个监听线程，该监听线程接入请求并将其传递给服务线程处理和应答。

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，表现得比 prefork模式好。

worker模式的多进程+多线程模式中，各个进程之间都是独立的，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。其他进程仍然可以工作。

worker模式的优缺点比较：

• 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）

3、event工作模式

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，挂在那里等待，中间几乎没有请求过来，一直等到超时）。

event工作模式中，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，一个线程就能处理几个请求了，实现了异步非阻塞。

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 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，直到连接关闭。

三、修改apache的工作模式

[[email protected] bin]# /etc/init.d/httpd -M      #查看apache加载的模块
[[email protected] bin]# /etc/init.d/httpd -V         #查看apache的工作模式
            ..............#省略部分内容
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             #这行便是它的工作模式
  threaded:     yes (fixed thread count)
    forked:     yes (variable process count)
            ..............#省略部分内容
[[email protected] bin]# cd /usr/local/http-2.4.23/conf/     #切换至指定目录
[[email protected] conf]# vim httpd.conf
            ..............#省略部分内容
Include conf/extra/httpd-mpm.conf     #定位httpd-mpm到此，去除开头的注释符号
            ..............#省略部分内容
LoadModule mpm_event_module modules/mod_mpm_event.so
#LoadModule mpm_prefork_module modules/mod_mpm_prefork.so
#LoadModule mpm_worker_module modules/mod_mpm_worker.so    #定位worker至此行
#上面三行就是就是apache服务的三种工作模式，需要那种工作模式，只需要将原来的工作模式注释掉
#然后将所需要的工作模式那行去掉注释符号，然后再启动服务即可（注意是启动，不是重启）

            ..............#省略部分内容
#如，我现在将其改为worker工作模式，那么，配置如下：
Include conf/extra/httpd-mpm.conf     #定位httpd-mpm到此，去除开头的注释符号
            ..............#省略部分内容
#LoadModule mpm_event_module modules/mod_mpm_event.so
#LoadModule mpm_prefork_module modules/mod_mpm_prefork.so
LoadModule mpm_worker_module modules/mod_mpm_worker.so
[[email protected] conf]# /etc/init.d/httpd restart     #重启时，可能会提示以下信息，是因为域名的原因，不碍事
AH00558: httpd: Could not reliably determine the server‘s fully qualified domain name, using fe80::c94:cd92:5c18:a1. Set the ‘ServerName‘ directive globally to suppress this message
#若想要解决那些提示信息，可以打开apache的主配置文件进行更改：
[[email protected] conf]# pwd        #确定当前路径
/usr/local/http-2.4.23/conf
[[email protected] conf]# vim httpd.conf      #打开文件，更改下面的那行，其为本机IP，若有域名，可以直接写域名
ServerName 192.168.20.4        #去掉开头的注释符号
[[email protected] conf]# /etc/init.d/httpd -V            #再次查看apache的工作模式
Server version: Apache/2.4.23 (Unix)
Server built:   Oct 10 2019 20:52:01
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:     worker           #可以发现更改生效了
            ..............#省略部分内容

四、apache工作模式的优化与修改

在上面改工作模式，其实是调用了别的地方的配置文件，其调用的配置文件就是conf/extra/httpd-mpm.conf，这也就是为什么在上面更改工作模式时，需要先去掉Include conf/extra/httpd-mpm.conf 这行的注释了，就是为了调用这个配置文件。

[[email protected] conf]# cat extra/httpd-mpm.conf | egrep -v ‘^#|^$‘   #查看其文件内容，并且过滤掉注释及空行
<IfModule !mpm_netware_module>
    PidFile "logs/httpd.pid"
</IfModule>
<IfModule mpm_prefork_module>       <!--这就是prefork工作模式的参数-->
    StartServers             5        <!--apache启动时默认开启的子进程数-->
    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最为重要，它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版本
         MaxRequestWorkers被称为MaxClients，现在仍支持此名字
         -->
    MaxConnectionsPerChild   0
     <!--
     MaxConnectionsPerChild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表示无限制，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。
     -->
     <!--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....
     如此按照此等级增加创建的进程数，最多达每秒钟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。-->
</IfModule>
<IfModule mpm_worker_module>    <!--这是worker工作模式的参数-->
    StartServers             3   <!--apache启动时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>
<IfModule mpm_event_module>
<!--这是event工作模式的参数，每个配置项的含义与worker基本相似-->
    StartServers             3
    MinSpareThreads         75
    MaxSpareThreads        250
    ThreadsPerChild         25
    MaxRequestWorkers      400
    MaxConnectionsPerChild   0
</IfModule>
<!--以下内容暂时不用看-->
<IfModule mpm_netware_module>
    ThreadStackSize      65536
    StartThreads           250
    MinSpareThreads         25
    MaxSpareThreads        250
    MaxThreads            1000
    MaxConnectionsPerChild   0
</IfModule>
<IfModule mpm_mpmt_os2_module>
    StartServers             2
    MinSpareThreads          5
    MaxSpareThreads         10
    MaxConnectionsPerChild   0
</IfModule>
<IfModule mpm_winnt_module>
    ThreadsPerChild        150
    MaxConnectionsPerChild   0
</IfModule>
<IfModule !mpm_netware_module>
    MaxMemFree            2048
</IfModule>
<IfModule mpm_netware_module>
    MaxMemFree             100
</IfModule>

由于上述配置文件解释起来过于繁琐，这里附加一张图，可以参考此图来更改上述配置：

现在我这里的工作模式为worker，可以更改其上述的配置项，以便优化其性能，更改如下（我会故意更改的值超出其范围，制造错误，并且写出其错误解决方案）：

[[email protected] extra]# pwd     <!--确定当前路径-->
/usr/local/http-2.4.23/conf/extra
[[email protected] extra]# vim httpd-mpm.conf    <!--编辑该文件，更改如下-->
<IfModule mpm_worker_module>     <!--就更改worker模块-->
    StartServers             5
    MinSpareThreads         150
    MaxSpareThreads        200001
    ThreadsPerChild         25
    MaxRequestWorkers      400
    MaxConnectionsPerChild   0
</IfModule>
[[email protected] extra]# /etc/init.d/httpd restart         <!--重启服务-->
[[email protected] extra]# ps -ef | grep httpd | wc -l
8    <!--共8行，其中一个是主进程，还有一个是不相干的，所以要减2，就是说，有6个子进程，
而配置文件中定义的每个子进程有25个线程，也就满足了最小空闲线程150，若将最小空闲
子进程项改为200，那么重启后，等待1秒左右，就会发现又多了两个子进程，以便满足最小空闲子进程-->

在上面的配置中虽然MaxSpareThreads的值为200001（肯定超过了它的最大范围），但重启时还是没有报错，原因就是MaxRequestWorkers的值还是400，这个值生效了，拦截了MaxSpareThreads的值，所以没有报错，那么接下来再将其更改如下：

[[email protected] extra]# vim httpd-mpm.conf      <!--编辑配置文件，将值都修改的大些-->
<IfModule mpm_worker_module>
    StartServers             300
    MinSpareThreads         200
    MaxSpareThreads        2000001
    ThreadsPerChild         25
    MaxRequestWorkers      200001      <!--将此处的值也修改的大点-->
    MaxConnectionsPerChild   0
</IfModule>
[[email protected] extra]# /etc/init.d/httpd restart     <!--重启服务，会提示以下信息-->
AH00316: WARNING: MaxRequestWorkers of 200001 is not an integer multiple of ThreadsPerChild of 25, decreasing to nearest multiple 200000, for a maximum of 8000 servers.
AH00318: WARNING: MaxRequestWorkers of 200000 would require 8000 servers and would exceed ServerLimit of 16, decreasing to 400. To increase, please see the ServerLimit directive.
<!--翻译如下：AH00316:警告:MaxRequestWorkers的200001不是ThreadsPerChild的25的整数倍，减少到最近的200000的倍数，最多8000个服务器。
AH00318:警告:MaxRequestWorkers的200000将需要8000个服务器，将超过服务器限制16，减少到400。要增加，请参阅ServerLimit指令。-->
<!--根据提示信息，需要进行以下更改-->
[[email protected] extra]# vim httpd-mpm.conf       <!--编辑配置文件,更改如下-->
<IfModule mpm_worker_module>
    ServerLimit             2000
    StartServers             80
    MinSpareThreads         200
    MaxSpareThreads        2000
    ThreadsPerChild         25
    MaxRequestWorkers      2000
    MaxConnectionsPerChild   0
</IfModule>
[[email protected]che extra]# /etc/init.d/httpd restart      <!--再次重启，就没有那些提示信息了-->

在上面的配置项中，各个配置项的值都是有默认的限制的，若想改变其限制，则需要在配置项的上一行增加ServerLimit配置项，而且ServerLimit配置项也是有最大限制的，若要修改各种值，建议仔细阅读下面的内容，再进行更改。

• 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 。
• 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。

五、进程与线程的区别

线程就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:

• 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;
• 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；
• 线程是处理器调度的基本单位,但进程不是；
• 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。

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