基于飞腾腾云S2500的Apache部署及调优指南

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1 软件介绍

Apache HTTP Server（简称Apache）是Apache软件基金会的一个开放源码的网页服务器，可以在大多数计算机操作系统中运行，由于其多平台和安全性被广泛使用，是最流行的Web服务器端软件之一。它快速、可靠并且可通过简单的API扩展，将Perl/
Python等解释器编译到服务器中。

Apache源于NCSA httpd服务器，经过多次修改，成为世界上最流行的Web服务器软件之一。Apache Web服务器拥有以下特性：

1)支持最新的HTTP/1.1通信协议

2)拥有简单而强有力的基于文件的配置过程

3)支持通用网关接口

4)支持基于IP和基于域名的虚拟主机

5)支持多种方式的HTTP认证

6)集成Perl处理模块

7)集成代理服务器模块

8)支持实时监视服务器状态和定制服务器日志

9)支持服务器端包含指令(SSI)

10)支持安全Socket层(SSL)

11)提供用户会话过程的跟踪

12)支持FastCGI

13)通过第三方模块可以支持JavaServlets

（引用自https://baike.baidu.com/item/Apache/6265?fr=aladdin）

2 环境要求

2.1 硬件配置

用途	型号
网络服务器	飞腾腾云S2500处理器服务器
客户端	飞腾腾云S2500处理器服务器

2.2 软件版本

软件名	对应版本
httpd	2.4.49
LuaJIT	2.1
apr	1.7.0
apr-util	1.6.1
pcre	8.45

3 应用部署

下面将详细介绍Web应用Apache的搭建步骤，并对其性能进行验证，主要包括如下步骤：

第一步，获取源码；

第二步，编译安装apr；

第三步，编译安装apr-util；

第四步，编译安装pcre；

第五步，编译安装httpd；

第六步，配置httpd端口；

第七步，运行验证。在运行验证时，通过网络服务器启动Apache服务，在客户端使用ab工具进行性能测试，一般地，模拟200用户共同发起20万次网络请求，之后，获取TPS（Requests per second）值。需要注意的是，网络服务器和客户端都需要部署Apache环境。

4 应用调优

4.1 调优目的

通过调整Apache配置文件来有效地提高Web应用性能。

4.2 调优方法

4.2.1 物理绑核

使用taskset对apache进程进行绑核，防止进程跨路；操作如下：

 taskset -c 0-63 /usr/local/httpd-2.4.49/bin/apachectl start 

4.2.2 优化httpd.conf

修改配置文件httpd.conf内容，主要包括：

1、启动压缩；

2、启用重写；

3、提供文件描述符缓存支持；

4、启用基于URL键的内容动态缓冲（内存或磁盘）；

5、启用基于磁盘的缓冲管理器；

6、基于内存的缓冲管理器；

7、屏蔽所有不必要的模块；

8、启动静态文件缓存；

9、允许apache修改或清除传递到cgi或ssi页面的环境变量；

10、禁止根据客户端请求头字段设置环境变量；

11、禁止生成描述服务器状态的页面；

12、启用过滤（使用缓存必须启用过滤模块）。

4.2.3 配置mpm模式

Apache提供了多处理模块（MPM），用来绑定到网络端口上，接受请求以及调度子进程处理请求。

模块名	说明
Prefork	在启动时会预派生多个子进程，每个子进程只有一个线程。不需要担心线程安全问题，但是每个进程都占用系统资源，在处理高并发请求的场景中，会消耗大量的系统资源。
Worker	每个子进程能生成更多的线程，每个线程都能处理请求。减少了子进程数以及内存使用量，提升了服务器的并发能力，但安全性低，不能与不是线程安全的模块一起使用。
Event	基于Worker模块，但它解决了 keep-alive 场景下，长期被占用的线程的资源浪费问题。Event模块会有一个专门的线程管理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，实现异步非阻塞。

MPM模块的加载方式是在httpd.conf中添加下列内容（三者任选其一）：

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

如果需要调整MPM模块进程细节，则需要在httpd.conf中启用MPM模块配置文件：

Include conf/extra/httpd-mpm.conf

详细的MPM模块配置文件是httpd-mpm.conf，文件中包含以下内容：

Prefork MPM模块

默认配置：

<IfModule mpm_prefork_module>   
    StartServers            5   
    MinSpareServers         5   
    MaxSpareServers         10   
    MaxRequestWorkers       250   
    MaxConnectionsPerChild  0 
</IfModule> 

其中StartServers代表初始化预派生的子进程数，MinSpareServers代表最小空闲子进程数，MaxSpareServers代表最大空闲子进程数，MaxRequestWorker代表最大请求数（因为在Prefork MPM模块中一个请求数对应一个子进程，故也可以理解为最大派生子进程数），MaxConnectionsPerChild代表每个进程可处理的请求数（达到目标值后该进程将被杀死，0代表没有限制）。

Worker MPM模块

加载方式为在httpd.conf中添加下列内容：

LoadModule mpm_worker_module modules/mod_mpm_worker.so

默认配置：

<IfModule mpm_worker_module>   
    StartServers        3   
    MinSpareThreads     75   
    MaxSpareThreads    250   
    ThreadsPerChild      25   
    MaxRequestWorkers   400   
    MaxConnectionsPerChild  0 
</IfModule>

其中StartServer代表初始化预派生的子进程数，另外可以使用ServerLimit来指定最大进程数（默认为16）。MinSpareThr eads代表最小空闲线程数，MaxSpareThreads代表最大空闲线程数，ThreadsPerChild代表每个子进程可创建的线程数，MaxRequestWorkers代表最大请求数（因为在Worker MPM模块中，一个请求数对应一个线程，故也可以理解为最大线程数。理论上，最大线程数不能超过最大进程数与每个进程可创建的线程数的乘积），MaxConnectionsPerChild代表每个进程可处理的请求数（达到目标值后该进程将被杀死，0代表没有限制）。

Event MPM模块

加载方式为在httpd.conf中添加下列内容：

LoadModule mpm_event_module modules/mod_mpm_event.so

默认配置：

<IfModule mpm_event_module>   
    StartServers            3   
    MinSpareThreads         75   
    MaxSpareThreads            250   
    ThreadsPerChild          25   
    MaxRequestWorkers       400   
    MaxConnectionsPerChild  0 
</IfModule>

参数作用与Worker MPM模块一致。

4.3 调优示例

示例环境为一台飞腾腾云S2500处理器服务器与一台英特尔X86服务器，Apache同时部署在两台服务器上，飞腾腾云S2500处理器服务器作为Apache服务器，X86服务器作为客户端模拟200用户发起20万次网络请求，模拟100次后取TPS算平均值。由于Event是明显优于Worker的，所以优先选择Event模式，其初始配置如下：

初始进程数：3 最大进程数：16 最小空闲线程数：75 最大空闲线程数：400 每进程可创建线程数：25 最大线程数：400

下表中的调优记录均为Event模式下测出，且都基于上述配置进行修改。

序号	吞吐量	调优措施
1	62722	初始配置
2	57165	最大进程数：16-\>8，最大线程数：400-\>200
3	30372	最大进程数：16-\>4，最大线程数：400-\>100
4	61362	最大进程数：16-\>24，最大线程数：400-\>600
5	64477	最大进程数：16-\>40，每进程可创建线程数：25-\>10
6	58884	最大进程数：16-\>10，每进程可创建线程数：25-\>40
7	63783	最大进程数：16-\>80，每进程可创建线程数：25-\>5
8	98785	绑核0-63

二次测试以确认调优效果（测试前充分预热可让数值整体提升，预热操作为用ab压测十次）。

序号	吞吐量	调优措施
1	66403	初始配置
2	66818	最大进程数：16-\>24，最大线程数：400-\>600
3	69565	最大进程数：16-\>40，每进程可创建线程数：25-\>10
4	65990	最大进程数：16-\>10，每进程可创建线程数：25-\>40
5	68302	最大进程数：16-\>80，每进程可创建线程数：25-\>5
6	103228	绑核0-63

由上表可知，通过绑核以及调整进程数与线程数的搭配可以提升Apache的性能。在飞腾腾云S2500处理器服务器上，通过设置最大进程数为40，每进程可创建线程数为10且将apache进程绑核0-63可达到最佳性能。

5 常见问题

1）apr-util编译报错

如果报错内容如下图所示：

则通过安装expat-devel包可以解决。

2)修改Apache配置后不生效

部分Apache配置修改后需要关闭Apache服务再启动，直接重启服务不生效。

# /usr/local/httpd-2.4.49/bin/apachectl stop && sleep 4 && /usr/local/httpd-2.4.49/bin/apachectl start 

6 附录

6.1 示例脚本

预热：

# for i in {1..10};do ab -c 200 -n 200000 -k http://10.31.72.37:80/index.html;sleep 2;done

压测：

# rm -f ave.log;for l in {1..20};do rm -f tmp.log;for i in {1..5};do ab -c 200 -n 200000 -k http://10.31.72.37:80/index.html\|grep "Requests per second" \>\> tmp.log;sleep 1;done ;cat tmp.log\|awk -F" " 'BEGIN{sum=0} {sum=sum+\$4} END{print sum/5}' \>\> ave.log;done;cat ave.log \|awk 'BEGIN{sum=0} {sum=sum+\$1} END{print sum/20}'

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