系統(tǒng)性能的調(diào)優(yōu)：優(yōu)化Apache和PHP
LAMP 系統(tǒng)性能調(diào)優(yōu)，第 2 部分: 優(yōu)化 Apache 和 PHP
本文大綱：LAMP 架構(gòu)、 優(yōu)化 Apache 和 PHP、MySQL的調(diào)優(yōu)
如今，使用 LAMP(Linux®、Apache、MySQL 和 PHP/Perl)架構(gòu)的應用程序不斷被開發(fā)和部署。但是，服務器管理員常常對應用程序本身幾乎沒有控制能力，因為應用程序是別人編寫的。這份 共三部分的系列文章 將討論許多服務器配置問題，這些配置會影響應用程序的性能。第二篇文章重點討論可為優(yōu)化 Apache 和 PHP 而采取的措施。
Linux、Apache、MySQL 和 PHP(或 Perl)是許多 Web 應用程序的 LAMP 架構(gòu)的基礎(chǔ)。有很多基于 LAMP 組件的開源軟件包可用于解決各種各樣的問題。隨著應用程序負載的增加，底層基礎(chǔ)設(shè)施的瓶頸也會越來越明顯，其表現(xiàn)形式就是響應用戶請求的速度變慢。 上一篇文章 展示了調(diào)優(yōu) Linux 系統(tǒng)的方法，還介紹了 LAMP 和性能度量的基礎(chǔ)知識。本文重點關(guān)注 Web 服務器組件：Apache 和 PHP。
調(diào)優(yōu) Apache
Apache 是一種高度可配置的軟件。它具有大量特性，但每一種都代價高昂。從某種程度上來說，調(diào)優(yōu) Apache 來說就是以恰當?shù)姆绞椒峙滟Y源，還涉及到將配置簡化為僅包含必要內(nèi)容。
配置 MPM
Apache 是模塊化的，因為可以輕松添加和移除特性。在 Apache 的核心，多處理模塊(Multi-Processing Module，MPM)提供了這種模塊化功能性 —— 管理網(wǎng)絡(luò)連接、調(diào)度請求。MPM 使您能夠使用線程，甚至能夠?qū)?Apache 遷移到另外一個操作系統(tǒng)。
每次只能有一個 MPM 是活動的，必須使用 --with-mpm=(worker|prefork|event) 靜態(tài)編譯。
每個請求使用一個進程的傳統(tǒng)模型稱為 prefork。較新的線程化模型稱為 worker，它使用多個進程，每個進程又有多個線程，這樣就能以較低的開銷獲得更好的性能。最新的 event MPM 是一種實驗性的模型，為不同的任務使用單獨的線程池。要確定當前使用的是哪種 MPM，可執(zhí)行 httpd -l。
選 擇使用何種 MPM 取決于許多因素。在 event MPM 脫離實驗狀態(tài)之前，不應考慮這種模型，而是在使用線程和不使用線程之間作出選擇。表面上看來，如果所有底層模塊(包括 PHP 使用的所有庫)都是線程安全的，線程要優(yōu)于分叉(forking)。而 Prefork 是較為安全的選擇;如果選擇了 worker，則應該謹慎測試。性能收益還取決于您的發(fā)布版所附帶的庫及硬件。
無論選擇了哪種 MPM，都必須恰當?shù)嘏渲盟Ｒ话愣?，配?MPM 包括告知 Apache 怎樣去控制有多少 worker 正在運行，它們是線程還是進程。prefork MPM 的重要配置選項如清單 1 所示。
清單 1. prefork MPM 的配置
- StartServers 50MinSpareServers 15MaxSpareServers 30MaxClients 225MaxRequestsPerChild 4000
編譯您自己的軟件
最初使用 UNIX® 時，我堅持為加入系統(tǒng)的一切編譯軟件。最終，維護更新給我?guī)砹寺闊?，所以我學會了如何構(gòu)建包來簡化這一任務。后來我意識到，大多數(shù)時候我都在重復做發(fā)布 版做過的事情。現(xiàn)在，在很大程度上來說，我會盡可能堅持使用我所選擇的發(fā)布版提供的一切，僅在必要的時候使用自己的包。
類似地，您可能會發(fā)現(xiàn)，就可維護性而言，使用廠商提供的軟件包要優(yōu)于使用最新、最棒的代碼。有些時候，性能調(diào)優(yōu)和系統(tǒng)管理的目標會有所沖突。如果使用商業(yè)版的 Linux 或依賴于第三方支持，那么可能不得不考慮廠商的支持。
如果您一意孤行，那么請學會如何構(gòu)建能與您的發(fā)布版協(xié)同工作的包，請學會如何將其集成到補丁系統(tǒng)之中。這將確保軟件，以及您作出的任何更改得到一致的構(gòu)建，且能跨多個系統(tǒng)使用。還應訂閱恰當?shù)泥]件列表和 RSS 提要來及時獲得軟件更新。
prefork 模型會為每個請求創(chuàng)建一個新進程。多余的進程保持空閑，以處理傳入的請求，這縮短了啟動延遲。只要 Web 服務器出現(xiàn)，預先完成的配置就會立即啟動 50 個進程，并盡力保持 10 到 20 個空閑服務器運行。進程數(shù)的硬性限制由 MaxClients 指定。盡管一個進程能夠處理許多相繼的請求，Apache 還是會取消連接數(shù)超過 4,000 以后的進程，這降低了內(nèi)存泄漏的風險。
配置線程化 MPM 與之類似，不同之處只是必須確定使用多少線程和進程。Apache 文檔解釋了所有必要的參數(shù)和計算。
要經(jīng)過幾次嘗試和出錯之后才能選好要使用的值。最重要的值是 MaxClients。目標在于允許足夠多的 workder 進程或線程運行，同時又不會導致服務器進行過度的交換。如果傳入的請求超出處理能力，那么至少滿足此值的那些請求會得到服務，其他請求被阻塞。
如果 MaxClients 過高，那么所有客戶機都將體驗到糟糕的服務，因為 Web 服務器會試圖換出一個進程，以使另一個進程能夠運行。而設(shè)得過低意味著可能會不必要地拒絕服務。查看高負載下運行的進程數(shù)量和所有 Apache 進程所導致的內(nèi)存占用情況對設(shè)置這個值很有幫助。如果 MaxClients 的值超過 256，必須將 ServerLimit 也設(shè)為同樣的數(shù)值，請仔細閱讀 MPM 的文檔，了解相關(guān)信息。
根據(jù)服務器的角色調(diào)優(yōu)要啟動和保持空閑的服務器數(shù)量。如果服務器僅運行 Apache，那么可以使用適中的值，如 清單 1 所示，因為這樣就能充分利用機器。如果系統(tǒng)中還有其他數(shù)據(jù)庫或服務器，那么就應該限制運行中的空閑服務器的數(shù)量。
有效地使用選項和重寫
Apache 處理的每個請求都要履行一套復雜的規(guī)則，這些規(guī)則指明了 Web 服務器必須遵循的約束或特殊指令。對文件夾的訪問可能按 IP 地址約束為某個特定文件夾，也可配置用戶名和密碼。這些選項還包含處理特定文件，例如，如果提供了一個目錄列表，該如何處理的文件，或輸出結(jié)果是否應壓 縮。
這些配置以 httpd.conf 中容器的形式出現(xiàn)，例如
清單 2. 為根目錄應用的一個 Directory 容器
- AllowOverride None Options FollowSymLinks
在清單 2 中，位于一對 Directory 和 /Directory 標記之間的配置應用于給定目錄和該目錄下的一切內(nèi)容 —— 在本例中，這個給定目錄是根目錄。此處，AllowOverride 標記指出，用戶不允許重寫任何選項(稍后將進一步介紹)。FollowSymLinks 選項被啟用，它允許 Apache 查看之前的符號連接來為請求提供服務，即便文件位于包含 Web 文件的目錄之外。這就意味著，如果 Web 目錄中的一個文件是 /etc/passwd 的符號連接，Web 服務器將在請求時順利為該文件提供服務。如果使用了 -FollowSymLinks，該特性就會被禁用，同樣的請求將致使為客戶機返回錯誤。
最后這個場景正是導致兩方面關(guān)注的原因所在。第一個方面與性能有關(guān)。如果禁用了 FollowSymLinks，Apache 就必須檢查使用該文件名的所有組件(目錄和文件本身)，以確保它們不是符號連接。這會帶來額外的開銷(磁盤操作)。另外一個稱為 FollowSymLinksIfOwnerMatch 的選項會在文件所有者與連接所有者相同時使用符號連接。為獲得最佳性能，請使用 清單 2 中的選項。
至 此，有安全意識的讀者應該有了警惕的感覺。安全性永遠是功能性與風險之間的權(quán)衡。在我們的例子中，功能性是速度，而風險是允許對系統(tǒng)上的文件進行未經(jīng)授權(quán) 的訪問。緩解風險的措施之一是 LAMP 應用服務器通常專注于一種具體功能，用戶無法創(chuàng)建危險的符號連接。如果有必要啟用符號連接，那么可以將其約束在文件系統(tǒng)的特定區(qū)域，如清單 3 所示。
清單 3. 將 FollowSymLinks 約束為一個用戶的目錄
- Options FollowSymLinks Options -FollowSymLinks
在清單 3 中，一個用戶的主目錄中的任何 public_html 目錄及其所有子目錄都移除了 FollowSymLinks 選項。
如您所見，通過主服務器配置，可為每個目錄單獨配置選項。用戶可以自行重寫這種服務器配置(如果管理員通過 AllowOverrides 語句允許了這種操作)，只需將一個 .htaccess 文件放入目錄即可。該文件包含額外的服務器指令，每次請求包含 .htaccess 文件的目錄時將加載并應用這些指令。盡管之前探討過系統(tǒng)沒有用戶的問題，但許多 LAMP 應用程序都利用這種功能性來控制訪問、實現(xiàn) URL 重寫，因此有必要理解其工作原理。
即便 AllowOverrides 語句能阻止用戶去做您不希望他們做的事，Apache 也必須檢查 .htaccess 文件，看看是否有要完成的工作。父目錄可以指定由來自子目錄的請求處理的指令，這也就表示，Apache 必須搜索所請求文件的目錄樹的所有組件?？上攵@會使每次請求都導致大量磁盤操作。
最簡單的解決方案 是不允許重寫，這能消除 Apache 檢查 .htaccess 的需求。之后的任何特殊配置都將直接放在 httpd.conf 中。清單 4 顯示為對一個用戶的項目目錄進行密碼檢查向 httpd.conf 增加的代碼，而不是將其放入一個 .htaccess 文件并依賴于 AllowOverrides。
清單 4. 將 .htaccess 配置移入 httpd.conf
- AuthUserFile /home/user/.htpasswd AuthName "uber secret project" AuthType basic Require valid-user
如果配置轉(zhuǎn)移到 httpd.conf 中，且 AllowOverrides 被禁用，磁盤的使用就能減少。一個用戶的項目可能不會吸引許多人來點擊，但設(shè)想一下，將這項技術(shù)應用于一個忙碌的站點時會有多么強大。
有時不可能徹底消除 .htaccess 文件的使用。例如，在清單 5 中，一個選項被約束到文件系統(tǒng)的特定部分，重寫也可以是有作用域的。
清單 5. 限定 .htaccess 檢查的作用域
- AllowOverrides None AllowOverrides AuthConfig
實現(xiàn)清單 5 之后，Apache 會在父目錄中查找 .htaccess 文件，但會在 public_html 目錄處停止，因為文件系統(tǒng)的其余部分禁用了此功能。例如，如果請求的是一個映射到 /home/user/public_html/project/notes.html 的文件，那么僅有 public_html 和 project 目錄被搜索。
關(guān)于每目錄單獨配置的最后一個提示就是：要按順序依次進行。任何介紹 Apache 調(diào)優(yōu)的的文章都會告訴您，應通過 HostnameLookups off 指令禁用 DNS 查找，因為試圖反向解析連接到您的服務器的所有 IP 地址無疑是浪費資源。然而，基于主機名的任何約束都會迫使 Web 服務器對客戶機的 IP 地址執(zhí)行反向查找，對其結(jié)果進行正向查找，以驗證該名稱的真實性。因此，避免使用基于客戶主機名的訪問控制，在必須使用時限定其作用域，這些都是明智的做 法。
持久連接
一 個客戶機連接到 Web 服務器時，允許客戶機通過同一個 TCP 連接發(fā)出多個請求，這減少了與多個連接相關(guān)的延遲。在一個 Web 頁面引用了多幅圖片時，這就很有用：客戶機可以通過一個連接先請求頁面，再請求所有圖片。其缺點在于服務器上的 worker 進程必須等待客戶機要關(guān)閉的會話，之后才能轉(zhuǎn)到下一個請求。
Apache 使您能夠配置如何處理持久連接(稱為 keepalives)。httpd.conf 全局級的 KeepAlive 5 允許服務器在連接強制關(guān)閉之前處理一個連接上的 5 個請求。將此值設(shè)置為 0 將禁用持久連接。同樣位于全局級上的 KeepAliveTimeout 確定在會話關(guān)閉之前，Apache 將等待另外一個連接多久。
持久連接的處理并非 “一刀切” 式的配置。對于某些 Web 站點，禁用 keepalives 更合適(KeepAlive 0);而對于其他一些站點，啟用它會帶來巨大的收益。惟一的解決之道就是嘗試使用這兩種配置，自己觀察哪種更合適。但若啟用了 keepalives，使用較小的超時時間較為明智，例如 2，即 KeepAliveTimeout 2。這能確保希望發(fā)出另外一個請求的客戶機有充足的時間，還能確保 worker 進程不會一直空閑，等待可能永遠不會出現(xiàn)的下一個請求。
壓縮
Web 服務器能夠在將輸出發(fā)回給客戶機之前壓縮它。這將使通過 Internet 發(fā)送的頁面更小，代價是 Web 服務器上的 CPU 周期。對于那些負擔得起 CPU 開銷的服務器來說，這是提高頁面下載速度的好辦法 —— 頁面壓縮后大小變?yōu)樵瓉淼娜种贿@種事情并不罕見。
圖片通常已經(jīng)是壓縮過的，因此壓縮應僅限于文本輸出。Apache 通過 mod_deflate 提供壓縮。盡管 mod_deflate 可輕松啟用，但它涉及到太多的復雜性，很多手冊都解釋了這些復雜的內(nèi)容。本文不會介紹壓縮的配置，但提供了相應文檔的鏈接(參見 參考資料 部分)。
調(diào)優(yōu) PHP
PHP 是運行應用程序代碼的引擎。應該僅安裝計劃使用的那些模塊，并配置您的 Web 服務器，使之僅為腳本文件(通常是以 .php 結(jié)尾的那些文件)使用 PHP，而非所有靜態(tài)文件。
操作碼緩存
請求一個 PHP 腳本時，PHP 會讀取該腳本，并將其編譯為 Zend 操作碼，這是要執(zhí)行的代碼的一種二進制表示形式。隨后，此操作碼由 PHP 執(zhí)行并丟棄。操作碼緩存將保存這個編譯后的操作碼，并在下一次調(diào)用該頁面時重用它。這會節(jié)省很多時間。有多種緩存可用，我比較常用的是 eAccelerator。
要安裝 eAccelerator，您的計算機上需要有 PHP 開發(fā)庫。由于不同的 Linux 發(fā)布版存放文件的位置不同，所以最好直接從 eAccelerator 的 Web 站點獲得安裝說明(參見 參考資料 部分獲得鏈接)。您的發(fā)布版也有可能已經(jīng)包含了一個操作碼緩存，只需安裝即可。
無論如何在系統(tǒng)上安裝 eAccelerator，都有一些配置選項需要注意。配置文件通常是 /etc/php.d/eaccelerator.ini。eaccelerator.shm_size 定義共享高速緩存的大小，編譯后的腳本就存儲在這里。該值的單位是兆字節(jié)(MB)。根據(jù)您的應用程序確定恰當?shù)拇笮?。eAccelerator 提供了一個腳本來顯示緩存的狀態(tài)，其中包含內(nèi)存占用，64MB 是個不錯的選擇(eaccelerator.shm_size="64")。如果您選擇的值未被接受，那么必須修改內(nèi)核的最大共享內(nèi)存的大小。向 /etc/sysctl.conf 添加 kernel.shmmax=67108864，運行 sysctl -p 來使設(shè)置生效。kernel.shmmax 值的單位是字節(jié)。
如果共享內(nèi)存的分配超出極限，eAccelerator 必須將舊腳本從內(nèi)存中清除。默認情況下，這是被禁用的;eaccelerator.shm_ttl = "60" 指定：當 eAccelerator 用完共享內(nèi)存時，60 秒內(nèi)未被訪問的所有腳本都將被清除。
另一種流行的 eAccelerator 替代工具是 Alternative PHP Cache(APC)。Zend 的廠商也提供了一種商業(yè)操作碼緩存，包括一個進一步提高效率的優(yōu)化器。
php.ini
PHP 的配置是在 php.ini 中完成的。四個重要的設(shè)置控制 PHP 可使用多少系統(tǒng)資源
設(shè)置描述建議值
max_execution_time一個腳本可使用多少 CPU 秒 30
max_input_time一個腳本等待輸入數(shù)據(jù)的時間有多長(秒)60
memory_limit在被取消之前，一個腳本可使用多少內(nèi)存(字節(jié))32M
output_buffering數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶機之前，有多少數(shù)據(jù)(字節(jié))需要緩存4096
具體數(shù)字主要取決于您的應用程序。如果要從用戶處接收大文件，那么 max_input_time 可能必須增加，可以在 php.ini 中修改，也可以通過代碼重寫它。與之類似，CPU 或內(nèi)存占用較多的程序也可能需要更大的設(shè)置值。目標就是緩解超標程序的影響，因此不建議全局禁用這些設(shè)置。關(guān)于 max_execution_time，還有一點需要注意：它表示進程的 CPU 時間，而不是絕對時間。因此一個進行大量 I/O 和少量計算的程序的運行時間可能遠遠超過 max_execution_time。這也是 max_input_time 可以大于 max_execution_time 的原因所在。
PHP 可執(zhí)行的日志記錄數(shù)是可配置的。在生產(chǎn)環(huán)境中，禁用除最重要的日志以外的一切日志記錄能夠減少磁盤寫操作。如果需要使用日志來排除問題，那么可以按需啟用日志記錄。error_reporting = E_COMPILE_ERROR|E_ERROR|E_CORE_ERROR 將啟用足夠的日志記錄，使您發(fā)現(xiàn)問題，同時從腳本中消除大量無用的內(nèi)容?！ ?/P>
本文大綱：LAMP 架構(gòu)、 優(yōu)化 Apache 和 PHP、MySQL的調(diào)優(yōu)
結(jié)束語
本文重點探討 Web 服務器的調(diào)優(yōu)，包括 Apache 和 PHP。對于 Apache，總體的想法是消除 Web 服務器必須執(zhí)行的多余檢查，例如處理 .htaccess 文件。還必須調(diào)優(yōu)所用的多處理模塊，以便在使用的系統(tǒng)資源和可供傳入請求使用的空閑 worker 之間找到平衡。對于 PHP，最好的事情就是安裝一個操作碼緩存。密切注意幾個資源設(shè)置也能確保腳本不會浪費系統(tǒng)資源，不會減慢系統(tǒng)處理其他任務的速度。
本系列的下一篇也是最后一篇文章將介紹 MySQL 數(shù)據(jù)庫的調(diào)優(yōu)。請繼續(xù)關(guān)注!
