flyinweb's blog

本教程讲解如何通过优化 Linux® 提高 Apache 的性能。

开始之前

关于本教程

Apache 是一个可高度定制的守护进程。可以根据特定平台、环境和性能阈值对这个软件进行大量定制。但是，大多数管理员只运行普通的开箱即用的安装，很少对默认配置进行修改。

本教程针对具有以下需求的读者：

• 在 Apache 上运行特定的应用程序，希望了解如何调整 Apache 来满足应用程序的特殊需求
• 在低成本的 Linux 平台上使用 Apache（与其他操作系统相比，Linux 能够更好地发挥老式硬件的作用），希望了解如何让老式硬件产生最好的性能。
• 对最近的 Microsoft® 更新不满意，希望找到替代 Windows® 软件的产品。

目标

本教程主要关注如何通过优化 Linux 提高 Apache 的性能。学完本教程之后，您应该会熟悉许多控制 Apache 并调整其行为的建议、提示和技巧，使 Apache 更加适合于它运行的环境。涉及的主题包括：

• 硬件问题。
  选择有效的硬件，使用容错，以及性价比分析
  
• 操作系统考虑因素。
  平台/发行版选择，内核编译，磁盘优化
  
• 从头编译 Apache。
  定制编译的好处、过程和编译时的一些考虑因素
  
• 配置建议。
  运行时参数，httpd.conf 文件，以及静态与动态内容场景

外部性能考虑因素

Apache 在很大程度上依靠自身的配置来管理它的性能和负载，但是它需要借助于操作系统的帮助。本节主要关注如何检查操作系统，确保它产生最佳性能。

Apache 适用于许多种平台，包括 Windows NT/2000、Linux、所有风格的 UNIX、Sun 的 Solaris 和 BSD 系列操作系统。本教程主要关注如何通过优化 Linux 来提高 Apache 的性能。还将学习一些调整方法和技巧。

内核

首先看看内核。您很可能正在运行 Linux 发行版附带的常规内核。尽管常规内核本质上并不差，但是它们常常在预编译时增加了对许多硬件的支持。这主要是为了方便安装，但是有经验的用户会重新编译内核，去掉所有多余的硬件支持。毕竟，在 Web 服务器中为什么需要支持 ham radio 呢？它完全是在浪费宝贵的资源，这些资源本来可以用在更有用的方面。

接下来，访问服务器上的 /usr/src/linux/net 目录，并在文本编辑器中打开 TUNABLE 文件。这个文件列出了在编译内核时可以指定的所有参数。除非理解网络设备配置的内部原理，否则应该避免调整这些配置。对于 Linux 高手和有开发高性能系统经验的其他人，可以通过修改配置提高性能。

操作系统的一般规则

现在，脱离 Linux 的范围，看看适用于所有操作系统的一般规则。对于任何服务器，管理员首先应该做的事情是禁用高级电源管理（advanced power management，APM）模块。无论机器是桌面机还是服务器，APM 都会浪费 CPU 和内存资源，而其收益不一定会超过它造成的麻烦和问题。另外，您肯定不希望公司的 Web 服务器莫名其妙地转入睡眠状态。

禁用了 APM 之后，还要检查是否正在运行其他不需要的服务。通过取消这些服务，可以向有意义的服务提供更多机器处理能力，减少资源争用问题对 Web 服务器的影响。可以关闭的一些重要进程，包括不需要使用的任何 Xwindows、KDE、Gnome 任务和其他程序。

还要通过命令行查看目前运行的所有服务及其进程 ID。在下面的 “优先级” 一节中需要这些信息。

优先级

可以使用 Linux 实用程序 nice 和 renice 调整剩余服务的优先级。可以使用这些实用程序提高服务器上 Apache 或其他软件的调度优先级，这样操作系统就会认识到它们比其他进程更重要。

例如，可以把 Apache（httpd）的优先级改为 -15，这已经接近上限（优先级从最高的 -20 到最低的 19）。可以从命令行使用这两个实用程序：

• 要想停止现有服务并以优先级 -15 重新启动它，可以发出命令 nice -15 httpd
• 要想避免停止服务，可以发出命令 renice -15 -p 1996

这里的差异是 renice 需要进程 ID（或 pid）。如上所述，可以使用 top 查明 pid。nice 和 renice 是很灵活的程序，更多信息参见手册页。

另外，还可以使用 irqtune 实用程序调整处理器响应来自系统中各种设备的中断请求的方式。

优化硬盘

使用 hdparm 对硬盘进行调优。可以用这个实用程序调整大多数 Linux 发行版中标准 IDE 驱动器的输入/输出控制。大多数选项适用于常规的 IDE 驱动器，但是一些选项需要 2.0.10 以上版本附带的现代 EIDE 驱动器。

如果使用默认的 Linux 安装，可以把 Linux 的硬盘访问速度提高 2 倍。hdparm 对 IDE 硬盘最有用，但是一些 hdparm 设置也适用于 SCSI。关于 hdparm 实用程序的更多信息，请参见 参考资料 中的链接。

编译 Apache 的定制版本

由于 Apache 简单而且容易掌握，大多数 Linux 发行版都附带预编译和预安装的 Apache。Apache 大量使用模块，所以管理员可以启用许多不同的功能。每个发行版都附带一些可以马上使用的模块，因此开箱即用的 Apache 安装足以满足一般性 Web 站点的需求。

对于您的需求来说，通用的 Apache 配置可能不是最优的。下面学习哪些 Apache 模块可以提供您需要的功能，并构造一个高性能的 Apache 安装。

过程

要想从头构造 Apache 安装，需要完成四个主要步骤：

1. 决定合适的 Apache 配置。
2. 从 Apache 发行站下载最新的二进制文件。
3. 从源代码文件编译二进制文件。
4. 测试新的可执行文件。

如果测试没有问题，就把刚创建的文件放在系统中的适当位置。

Apache 模块

计划 Apache 安装的关键是确定满足站点需求所需的模块。Apache 附带大约 40 个标准 模块（这些模块是 Apache 开发组认可的）。这些标准模块提供各种各样的功能，包括内容过滤、环境支持和辅助管理。在 http://www.apache.org/docs/mod/index.html 的 Apache 文档中可以找到所有标准模块的名称及其说明（参见 参考资料）。

Apache Module Registry 是一个很好的额外资源，它提供标准模块之外的其他模块。这里提供的模块可以解析身份验证和参数、通过 Jserv 和 Jakarta 项目解释 Java ，并且支持 Python 和 Tcl/tk 等编程语言。

Mod_so

一个值得关注的模块。Mod_so 模块使 Apache 能够在运行时调用其他模块，这样就不需要把其他模块编译到 httpd 二进制文件中。如果管理员需要在系统上运行多个不同配置的 Apache 实例（可能监听不同的网络接口），常常会使用这个功能。

每个实例可以调用自己的模块（在这个上下文中称为共享对象）。管理员只需关注一个 Apache 安装。无论是编译为共享对象，还是静态地编译到 Apache 二进制文件中，大多数模块的功能是相同的。

要想进一步简化模块的动态调用，可以使用 apxs 脚本获取一个或多个模块、把它们编译为共享对象、可选地放置它们并在 Apache 配置文件中启用它们。

共享对象 mod_so 和 apxs 对所有 Apache 用户都有好处，尤其是对于常常修改配置的用户。对源代码的任何修改都需要重新编译 Apache，而这些工具可以避免这些麻烦。

APACI 和配置脚本

可以使用 APache AutoConf-style Interface（APACI）加快配置过程；用户界面是一个称为 configure 的脚本。configure 脚本使用来自命令行的开关。用来创建 makefile 的最常用开关是 -enable-module、-disable-module、-enable-shared 和 -with-layout。-enable-module 启用一个在默认情况下没有打开的模块，-disable-module 的作用正好相反。这两个开关都需要以 -enable[disable]-module=xxxxx的形式指定模块（模块名是 mod_xxxxx）。

使用 -with-layout 指定在编译 Apache 之后放置各个部分的位置。通过使用布局，可以在编译之前定义所有位置。布局是在 Apache 源代码根目录中的 config.layout 文件中定义的。有几个预定义的布局，但是我总是创建一个定制的布局，使我的所有系统尽可能保持一致。

一个布局示例

下面是我在自己的系统上编译 Apache 时最常用的布局。

prefix: /usr/local/apache
exec_prefix: $prefix
bindir: $exec_prefix/bin
sbindir: $exec_prefix/bin
libexecdir: $exec_prefix/libexec
mandir: /usr/local/man
sysconfdir: /etc
datadir: $prefix
iconsdir: $datadir/icons
htdocsdir: $datadir/html
cgidir: $datadir/cgi-bin
includedir: /usr/include/apache
localstatedir: /var/httpd
runtimedir: $localstatedir/rtlogs
logfiledir: $localstatedir/logs
proxycachedir: $localstatedir/proxy

开始编译过程

现在可以开始编译自己的 Apache 可执行程序的过程。

从 http://www.apache.org/dist/ 获得最新的 Apache 源代码并下载到 /tmp 中。到撰写本文时，最新版本是 1.3.22。然后，用以下命令进行文件解压：

# cd /tmp
# gunzip -c apache_1.3.22.tar.gz | tar xf -
# cd apache_1.3.22/

配置和编译

接下来，输入以下命令开始配置过程。

# cd /usr/local/src/apache_1.3.22
# ./configure -with-layout=JonStandard \
-disable-module=imap \
-disable-module=asis \
-disable-module=userdir \
-disable-module=autoindex \ 
-verbose

这些禁用的模块只是为了演示如何正确使用语法。在这个实例中，禁用了 mod_imap 和 mod_asis（因为没有 imagemaps 或 asis 文件）以及 mod_userdir 和 mod_autoindex（因为没有用户目录和包含索引文件的其他目录）。还添加了 -verbose 选项，这让 configure 脚本准确地说明其操作。

继续编译

这个过程完成之后，显示命令提示。要完成 Apache 编译，请在命令提示上：

1. 输入 make。屏幕上会出现消息，说明编译的情况。
2. 完成编译之后，输入 make install 把文件放到所选布局指定的目录中。

现在完成了！

完成的二进制文件

完成的二进制文件如下：

# /usr/local/apache/bin/httpd -l
Compiled-in modules:
http_core.c
mod_env.c
mod_log_config.c
mod_mime.c
mod_negotiation.c
mod_status.c
mod_include.c
mod_dir.c
mod_cgi.c
mod_actions.c
mod_speling.c
mod_alias.c
mod_access.c
mod_setenvif.c

通过配置设置优化 Apache

到目前为止，已经考虑了操作环境中的性能调优和定制编译的 Apache 守护进程的安装，消除了大多数预编译发行版中多余的部分。现在，要关注 Apache 的运行时选项并通过调整它们进一步改进性能。

一般设置

需要在 Apache 的 httpd.conf 配置文件中设置以下指令：

HostnameLookups off —— 使用域名服务（DNS）的服务总会影响到性能。动态创建的脚本往往只需要 IP 地址，而不是完全规范化的名称。这个指令覆盖默认设置，禁止通过 DNS 进行主机名查询。

AllowOverride none —— 这个指令指示 Apache 不要在它可以访问的每个目录中寻找 .htaccess 文件。如果没有这个指令，Apache 就会浪费处理器时间在提供页面的每个目录中寻找 .htaccess 文件。

Options FollowSymLinks 和 Options SymLinksIfOwnerMatch —— 这些设置消除多余的系统调用。它们告诉 Apache 是否跟随文件系统中的符号链接以及跟随的条件。尽管文件系统中的符号链接更便于使用，但是会降低 Web 服务的速度。

SendBufferSize —— 如果把这个设置的值增加到最大 Web 页面的大小，就可以降低 Web 服务器的磁盘负担。从内存缓冲区提供页面的速度比物理磁盘快几百倍。

DirectoryIndex index.cgi index.pl index.shtml index.html —— 内容协商（Content negotiation）会降低性能，但是大多数实现都需要它。由于其便利性，内容协商成为一种不可避免的开销。为了降低它对性能的有害影响，这个指令提供选项的完整列表，避免 Apache 浪费时间和资源猜测索引文件。

MinSpareServers、MaxSpareServers 和 StartServers —— 这些设置控制 Apache 启动多少个子进程来处理 Web 请求。

1.3 之前的 Apache 版本使用一种称为 ramp-up period 的机制控制启动多少个子进程来处理负载。ramp-up period 机制每秒启动一个子进程。因为对于高负载来说每秒一个子进程的响应时间太慢了，这在基准测试中会成为问题。但是在实践中，因为 Apache 服务器很少重新启动，所以其功用还有待确定：大多数子进程已经装载了，因此不需要 ramp-up period。

Apache 1.3 改变了这个 “每秒一个” 规则，允许子进程以指数形式快速增加。例如，Apache 将生成一个进程，等一秒，然后生成两个进程，再等一秒，然后生成四个进程，依此类推。这个过程一直持续到每秒生成 32 个子进程，或者达到 MinSpareServers 指定的值。

MaxRequestsPerChild 和 KeepAliveTimeout —— 这两个设置控制所有子进程的销毁。

• MaxRequestsPerChild 设置决定一个子进程最多可以处理多少个请求，超过这个数量之后，Apache 就会生成新的子进程。默认值是 30，但是应该考虑加大这个值：Apache 足够健壮，可以处理更大的负载。如果使用 mod_perl，就应该重新考虑修改它的默认值，因为这个模块造成子进程占用大量内存页面。
• KeepAliveTimeout 设置指定空闲子进程存活的最长时间，超过这个时间之后，就会杀死子进程。不要把这个值增加到 60 以上，因为空闲的子进程会浪费服务器资源。

逗留的连接

Apache 倾向于逗留刚刚发送数据的连接，但是这样做没有意义。一个小守护进程 lingerd 有助于纠正这种倾向。lingerd 通过接管这些逗留连接，让 Apache 能够立即为另一个 HTTP 请求服务。要使用 lingerd，必须对 Apache 源代码应用补丁。这不适合于新手，但是您应该知道 lingerd 守护进程可以产生显著的速度提升。

使用 PHP 的动态内容

PHP 消耗的资源比较多，需要的处理器时间是静态 HTML 页面的 2 到 10 倍。从性能的角度来看，最好只在站点需要的地方上使用 PHP。

为了消除通过 CGI 调用 PHP 的额外开销，要确保把 PHP 静态地安装在 Apache 中或者作为动态调用的模块。另外，应该尝试用 -enable-inline-optimization -disabl debug 设置编译 PHP4。这会提高 PHP 脚本编译的速度，与缓存产品结合使用可以降低生成动态内容时服务器的响应时间。

另外，可以考虑用 -with-mm 选项编译 PHP 并在 php.ini 中设置 session.save_handler=mm，从而切换到共享内存会话。这些修改可能使性能提高一倍。

要想进一步优化 Apache 安装的 PHP 性能，可以使用某种 PHP 缓存产品。缓存脚本意味着不需要在每次调用时都编译脚本。缓存脚本之后，常常能够获得 50% 的性能提升。另外，也可以缓存 PHP 脚本产生的 HTML 结果，这也可以节省时间。

注意事项

您需要快速优化 Web 服务器和检查表吗？本节提供一些简单的技巧和选项，帮助您快速有效地提高 Apache 安装的性能。

使用 Apache 的当前版本。这种 Web 服务器软件的开发当前还在继续。每两周更新一次，甚至更频繁。这些更新常常包含对基本代码的性能改进，或者用来提高 Apache 的灵活性和模块化的新模块。

避免服务器端包含。服务器端包含会消耗大量资源，会增加每个服务器请求的计算时间和开销。存在跨多个页面保持站点结构和内容一致的更高效的方法，但是这超出了本教程的范围。考虑买一本 Web 设计方面的书，里面会介绍这方面的内容。

必须单独启动 httpd。要避免在 inetd 超守护进程或 tcpd 中启动 Apache 进程。要想在引导系统时启动 Apache，应该在 rc.local 中添加 startup 命令，或者把启动脚本放在 /etc/rc.d/rc3.d/ 中。

从另一台机器提供图形。这样，您的服务器只需处理静态 HTML 和已经创建的动态内容。这个技巧对于包含大量图形的站点尤其有意义，这些站点通过使用图像压缩程序节省带宽和下载时间。

要在 Apache 安装上进行压力测试。对 Apache 的压力测试度量改进措施使性能提高了多少。可以使用 ab 程序（在 Apache 的 bin 或 sbin 目录中）模拟服务器的负载。

不要在 Web 服务器上运行无关的服务。为什么要白白消耗处理器和缓存时间呢？应该尽可能让一台机器用于 Web 服务；即使是老式机器也足以应付中低程度的服务负载。Apache 能够充分利用硬件资源，对于老式机器也不例外。

不要使用网络文件系统（NFS）在网络上保存内容或日志。应该把所有内容放在运行 Apache 的服务器的本地磁盘驱动器上。不仅 NFS 的网络吞吐量比本地磁盘子系统上的 I/O 操作低，而且 NFS 还需要处理器时间。

不要为不需要日志的站点保存日志。这应该是显而易见的，尤其是对于专门提供图形的机器。在 httpd.conf 中，使用 TransferLog 指令把这些不需要的日志发送到 /dev/null 销毁掉。

结束语

开始优化您的 Apache 安装

恭喜！您已经学完了本教程，并且掌握了以下技能：

• 通过优化 Linux 操作系统提高 Apache Web 服务器的性能
• 根据自己的需求编译 Apache 的定制版本
• 通过 Apache 的配置设置尽可能提高性能

您可以调整许多选项来提高 Apache 的性能。本教程提供了一些实用的技巧，但还有许多其他技巧。可以通过 参考资料 中列出的链接进一步学习 Apache 性能调优。

参考资料

学习

• 如果服务器的负载很重，请查阅 Apache Group 的 Hints on Running a High-Performance Web Server，学习内核调优、硬件和软件交互以及与平台相关的配置。
  如果您在 Apache 实现上运行 ASP 页面，请查阅 Apache::ASP 小组（模块的编写者）撰写的关于 调优 的文章。它声称，只需按照它的指导去做，就可以把性能从每秒 10 个请求提高到每秒 50 个请求。
  
• 阅读 O'Reilly Network 所提供的精彩的 Speeding up Linux Using hdparm。
  
• 阅读以下图书：Web Performance Tuning, Second Edition（O'Reilly and Associates，作者 Patrick Killelea）和 Apache: The Definitive Guide, Third Edition（O'Reilly and Associates，作者 Ben Laurie 和 Peter Laurie）。
  
  获得产品和技术
  

• 从 Apache Web 网站上的 Apache group 下载 官方认可的模块。
  
• Apache Module Registry 是一个模块数据库，包含标准 Apache 发行版之外的许多模块，可以在您的 Apache 安装中使用。浏览 modules.apache.org，寻找扩展 Web 服务器功能的机会。
  

   

  		关于作者 Jonathan Hassell 拥有并管理 Enable Hosting，这是一家位于北卡罗莱纳州 Charlotte 的 Web 服务提供商。他还定期为计算机行业出版物撰稿。Jonathan 还从事电视剧本写作。可以通过 jon@jonathanhassell.com 与他联系。