LAMP 系统性能调优-优化 Apache 和 PHP（1）

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Linux、Apache、MySQL 和 PHP（或 Perl）是许多 Web 应用程序的 LAMP 架构的基础。有很多基于 LAMP 组件的开源软件包可用于解决各种各样的问题。随着应用程序负载的增加，底层基础设施的瓶颈也会越来越明显，其表现形式就是响应用户请求的速度变慢。   展示了调优 Linux 系统的方法，还介绍了 LAMP 和性能度量的基础知识。本文重点关注 Web 服务器组件：Apache 和 PHP。
调优 Apache Apache 是一种高度可配置的软件。它具有大量特性，但每一种都代价高昂。从某种程度上来说，调优 Apache 来说就是以恰当的方式分配资源，还涉及到将配置简化为仅包含必要内容。
配置 MPMApache 是模块化的，因为可以轻松添加和移除特性。在 Apache 的核心，多处理模块（Multi-Processing Module，MPM）提供了这种模块化功能性 —— 管理网络连接、调度请求。MPM 使您能够使用线程，甚至能够将 Apache 迁移到另外一个操作系统。                                                                                                   
每次只能有一个 MPM 是活动的，必须使用 --with-mpm=(worker|prefork|event) 静态编译。
每个请求使用一个进程的传统模型称为 prefork。较新的线程化模型称为 worker，它使用多个进程，每个进程又有多个线程，这样就能以较低的开销获得更好的性能。最新的 event MPM 是一种实验性的模型，为不同的任务使用单独的线程池。要确定当前使用的是哪种 MPM，可执行 httpd -l。
选择使用何种 MPM 取决于许多因素。在 event MPM 脱离实验状态之前，不应考虑这种模型，而是在使用线程和不使用线程之间作出选择。表面上看来，如果所有底层模块（包括 PHP 使用的所有库）都是线程安全的，线程要优于分叉（forking）。而 Prefork 是较为安全的选择；如果选择了 worker，则应该谨慎测试。性能收益还取决于您的发布版所附带的库及硬件。
无论选择了哪种 MPM，都必须恰当地配置它。一般而言，配置 MPM 包括告知 Apache 怎样去控制有多少 worker 正在运行，它们是线程还是进程。prefork MPM 的重要配置选项如清单 1 所示。
清单 1. prefork MPM 的配置

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StartServers       50 MinSpareServers   15 MaxSpareServers   30 MaxClients       225 MaxRequestsPerChild  4000

编译您自己的软件最初使用 UNIX® 时，我坚持为加入系统的一切编译软件。最终，维护更新给我带来了麻烦，所以我学会了如何构建包来简化这一任务。后来我意识到，大多数时候我都在重复做发布版做过的事情。现在，在很大程度上来说，我会尽可能坚持使用我所选择的发布版提供的一切，仅在必要的时候使用自己的包。
类似地，您可能会发现，就可维护性而言，使用厂商提供的软件包要优于使用最新、最棒的代码。有些时候，性能调优和系统管理的目标会有所冲突。如果使用商业版的 Linux 或依赖于第三方支持，那么可能不得不考虑厂商的支持。
如果您一意孤行，那么请学会如何构建能与您的发布版协同工作的包，请学会如何将其集成到补丁系统之中。这将确保软件，以及您作出的任何更改得到一致的构建，且能跨多个系统使用。还应订阅恰当的邮件列表和 RSS 提要来及时获得软件更新。

prefork 模型会为每个请求创建一个新进程。多余的进程保持空闲，以处理传入的请求，这缩短了启动延迟。只要 Web 服务器出现，预先完成的配置就会立即启动 50 个进程，并尽力保持 10 到 20 个空闲服务器运行。进程数的硬性限制由 MaxClients 指定。尽管一个进程能够处理许多相继的请求，Apache 还是会取消连接数超过 4,000 以后的进程，这降低了内存泄漏的风险。
配置线程化 MPM 与之类似，不同之处只是必须确定使用多少线程和进程。Apache 文档解释了所有必要的参数和计算。
要经过几次尝试和出错之后才能选好要使用的值。最重要的值是 MaxClients。目标在于允许足够多的 workder 进程或线程运行，同时又不会导致服务器进行过度的交换。如果传入的请求超出处理能力，那么至少满足此值的那些请求会得到服务，其他请求被阻塞。
如果 MaxClients 过高，那么所有客户机都将体验到糟糕的服务，因为 Web 服务器会试图换出一个进程，以使另一个进程能够运行。而设得过低意味着可能会不必要地拒绝服务。查看高负载下运行的进程数量和所有 Apache 进程所导致的内存占用情况对设置这个值很有帮助。如果 MaxClients 的值超过 256，必须将        ServerLimit 也设为同样的数值，请仔细阅读 MPM 的文档，了解相关信息。
根据服务器的角色调优要启动和保持空闲的服务器数量。如果服务器仅运行 Apache，那么可以使用适中的值，如  所示，因为这样就能充分利用机器。如果系统中还有其他数据库或服务器，那么就应该限制运行中的空闲服务器的数量。
有效地使用选项和重写Apache 处理的每个请求都要履行一套复杂的规则，这些规则指明了 Web 服务器必须遵循的约束或特殊指令。对文件夹的访问可能按 IP 地址约束为某个特定文件夹，也可配置用户名和密码。这些选项还包含处理特定文件，例如，如果提供了一个目录列表，该如何处理的文件，或输出结果是否应压缩。
这些配置以 httpd.conf 中容器的形式出现，例如 <Directory>，以便指定所用配置引用的是磁盘上的一个位置；再如 <Location>，表示引用是 URL 中的路径。清单 2 展示了一个实际的 Directory 容器。
清单 2. 为根目录应用的一个 Directory 容器

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<Directory />     AllowOverride None     Options FollowSymLinks </Directory>

在清单 2 中，位于一对        Directory 和 /Directory 标记之间的配置应用于给定目录和该目录下的一切内容 —— 在本例中，这个给定目录是根目录。此处，AllowOverride 标记指出，用户不允许重写任何选项（稍后将进一步介绍）。FollowSymLinks 选项被启用，它允许 Apache 查看之前的符号连接来为请求提供服务，即便文件位于包含 Web 文件的目录之外。这就意味着，如果 Web 目录中的一个文件是 /etc/passwd 的符号连接，Web 服务器将在请求时顺利为该文件提供服务。如果使用了 -FollowSymLinks，该特性就会被禁用，同样的请求将致使为客户机返回错误。
最后这个场景正是导致两方面关注的原因所在。第一个方面与性能有关。如果禁用了 FollowSymLinks，Apache 就必须检查使用该文件名的所有组件（目录和文件本身），以确保它们不是符号连接。这会带来额外的开销（磁盘操作）。另外一个称为 FollowSymLinksIfOwnerMatch 的选项会在文件所有者与连接所有者相同时使用符号连接。为获得最佳性能，请使用  中的选项。
至此，有安全意识的读者应该有了警惕的感觉。安全性永远是功能性与风险之间的权衡。在我们的例子中，功能性是速度，而风险是允许对系统上的文件进行未经授权的访问。缓解风险的措施之一是 LAMP 应用服务器通常专注于一种具体功能，用户无法创建危险的符号连接。如果有必要启用符号连接，那么可以将其约束在文件系统的特定区域，如清单 3 所示。
清单 3. 将 FollowSymLinks 约束为一个用户的目录

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<Directory />    Options FollowSymLinks </Directory> <Directory /home/*/public_html>    Options -FollowSymLinks </Directory>

在清单 3 中，一个用户的主目录中的任何 public_html 目录及其所有子目录都移除了 FollowSymLinks 选项。
如您所见，通过主服务器配置，可为每个目录单独配置选项。用户可以自行重写这种服务器配置（如果管理员通过 AllowOverrides 语句允许了这种操作），只需将一个 .htaccess 文件放入目录即可。该文件包含额外的服务器指令，每次请求包含 .htaccess 文件的目录时将加载并应用这些指令。尽管之前探讨过系统没有用户的问题，但许多 LAMP 应用程序都利用这种功能性来控制访问、实现 URL 重写，因此有必要理解其工作原理。
即便 AllowOverrides 语句能阻止用户去做您不希望他们做的事，Apache 也必须检查 .htaccess 文件，看看是否有要完成的工作。父目录可以指定由来自子目录的请求处理的指令，这也就表示，Apache 必须搜索所请求文件的目录树的所有组件。可想而知，这会使每次请求都导致大量磁盘操作。
最简单的解决方案是不允许重写，这能消除 Apache 检查 .htaccess 的需求。之后的任何特殊配置都将直接放在 httpd.conf 中。清单 4 显示为对一个用户的项目目录进行密码检查向 httpd.conf 增加的代码，而不是将其放入一个 .htaccess 文件并依赖于 AllowOverrides。
清单 4. 将 .htaccess 配置移入 httpd.conf

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<Directory /home/user/public_html/project/>   AuthUserFile /home/user/.htpasswd   AuthName "uber secret project"   AuthType basic   Require valid-user </Directory>

如果配置转移到 httpd.conf 中，且 AllowOverrides 被禁用，磁盘的使用就能减少。一个用户的项目可能不会吸引许多人来点击，但设想一下，将这项技术应用于一个忙碌的站点时会有多么强大。
有时不可能彻底消除 .htaccess 文件的使用。例如，在清单 5 中，一个选项被约束到文件系统的特定部分，重写也可以是有作用域的。
清单 5. 限定 .htaccess 检查的作用域

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<Directory />   AllowOverrides None </Directory> <Directory /home/*/public_html>   AllowOverrides AuthConfig </Directory>

实现清单 5 之后，Apache 会在父目录中查找 .htaccess 文件，但会在 public_html 目录处停止，因为文件系统的其余部分禁用了此功能。例如，如果请求的是一个映射到 /home/user/public_html/project/notes.html 的文件，那么仅有 public_html        和 project 目录被搜索。
关于每目录单独配置的最后一个提示就是：要按顺序依次进行。任何介绍 Apache 调优的的文章都会告诉您，应通过 HostnameLookups off 指令禁用 DNS 查找，因为试图反向解析连接到您的服务器的所有 IP 地址无疑是浪费资源。然而，基于主机名的任何约束都会迫使 Web 服务器对客户机的 IP 地址执行反向查找，对其结果进行正向查找，以验证该名称的真实性。因此，避免使用基于客户主机名的访问控制，在必须使用时限定其作用域，这些都是明智的做法。