Nginx vs Apache

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Nginx vs Apache

什么是Nginx代理代理服务器，它和Apache相比又有什么区别呢？你又该如何选择使用呢，用其中一个还是两者都用？我们将会在这里探索一下这些问题的答案。

Apache服务器从1995年就开始使用了。相比其他产品，Apache服务器是使用最多的，其次是微软的IIS服务器。

由于开源的Apache服务器已经被使用多年，并且有众多的用户，人们开发出了很多的模块来扩展它的功能，其中的大多数模块也是开源的。举例来说，一个比较常见的配置是使用Apache来为静态页面提供服务，并使用mod_jk模块来运行Tomcat上的Java和JSP代码，以便使程序具有交互功能。另一个例子是使用mod_php模块来执行php代码，而不用去使用cgi。

但是，Apache在高负载的情况下表现的差强人意，原因是它需要去运行新的进程，因此要消耗更多的内存。同时，他还要产生新的线程来与其他的线程竞争内存和CPU。当进程的流量达到了管理员设置的上限时，Apache会拒绝新的连接。

Nginx 是一个开源的服务器，用来解决一些Apache在性能和扩展性方面的问题的。Nginx是开源并且免费的，但是如果你购买了它的Nginx Plus版本的话是可以享受到服务支持的。

Nginx 声称它的服务器是用来解决C10K问题（出自Daniel Kegel发表的一篇关于如何使一个服务器处理10000个连接——假设的操作系统的上限的论文）的。在他的论文中，他引用了另一篇由Dean Gaudet写的论文，其中写到“你们为什么不使用一个像Zeus那样的选择/事件(select/event)为基础的模型呢？很明显那是最快的”。

Nginx 确实是以事件为基础的(event-based)。他们把他们的架构称为“事件驱动且异步”(event-driven and asynchronous)。Apache 依赖于进程和线程。那么，区别是什么呢？
Apache是如何工作的，为什么会有极限

Apache通过创建进程和线程来处理其他的连接。管理员可以通过设置来控制服务器所能允许的最大进程数量。这个配置因机器的可用内存而异。过多的进程会耗尽内存从而使得机器使用磁盘上的交换内存，这严重的降低了性能。而且，当达到进程的上限之后，Apache会拒绝新的连接。

Apache可以通过设置来运行在pre-forked 模式或worker multi-process 模式(MPM)。当其他的用户连接时，两种方式都会创建新的进程。区别在于，pre-forked模式为每一个进程创建一个线程，用来处理一个用户的请求。worker模式也创建新的进程，但是每一个进程至少有一个线程，每一个线程用来处理单个用户的单个请求。所以，一个worker mode 的进程处理至少一个连接，而一个per-fork 模式的进程只处理一个连接。

相比于forked 模式，worker 模式使用更少的内存，原因是进程比线程消耗更多的内存，线程只是运行在进程中的代码。

此外，worker模式不是线程安全的。这意味着如果你使用像mod_php这样的非线程安全的模块来服务php页面时，你需要使用pre-forked模式，因此要消耗更多的内存。所以，当选择模块和配置服务器时，你必须要面对是线程还是进程更优的问题以及一些约束的问题。

在调整Apache时的一个限制因素是内存以及当争夺同一个CPU和内存时潜在的线程死锁问题。如果一个线程停止了，用户会一直处于等待页面出现的状态，直到进程将该线程回收，以便可以发回页面。如果一个线程发生了死锁，它不知道如何重启，因此会一直处于卡住状态。
Nginx

和Apache相比，Nginx的工作方式有很大不同，主要是在于它如何处理线程。

Nginx并不会为每一个的web请求创建新的进程，相反，管理员可以配置Nginx主进程的工作进程的数量（一个常见的做法是为每一个CPU配置一个工作进程）。所有这些进程都是单线程的。每一个工作进程可以处理数千个并发的请求。它通过一个线程来异步的完成了这些工作，而没有使用多线程的编程模型。

Nginx还拆分了缓存加载器(cache loader)和缓存管理器(cache manager)进程用来从磁盘中读取数据并将其加载到缓存中，当缓存直接读取的时候缓存过期。

Nginx有一系列的模块组成，这些模块在编译的时候就被包含进去了。这意味着，用户下载源码并选择他们要编译的模块。这些模块中包括连接后端应用服务器，负载均衡，代理服务器以及其他。并没有PHP的模块，因为Nginx可以自己编译PHP代码。

这里有一张图描述了Nginx的架构，该图来自Andrew Alexeev的深入分析Nginx及其工作方式。



从这个图表中我们可以看出，Nginx使用FastCGI进程来执行Python，Ruby以及其他代码，使用Memcached对象缓存系统。工作进程为HTTP请求加载ht_core Nginx进程。我们还可以看到，Nginx和Windows以及Linux内核的功能紧密的集成在了一起，以便提升性能。这些内核功能已经经过长时间的改良，而Nginx正是利用了这一点。

Nginx声称是事件驱动，异步且无阻塞的。“事件(Event)”指的是一个用户的连接。“异步(Asynchronous)”指的是它一次处理多个用户连接的用户交互。“无阻塞(Non-blocking)”指的是它不会由于CPU处于忙状态而停止磁盘的I/O，在这种情况下，它会处理其他事件，直到I/O资源得到释放。
Nginx 与 Apache 2.4 MPM

Apache 2.4包含多路处理事件模块（MPM event module）。它能处理在异步方式下的连接类型，Niginx同样也能做，但是在方式上是不一样的。目的是在负载增长的时候，压缩对内存的需求。

在早期的版本中，Apache 2.4包含工作者（worker）和前复制叉（pre-forked）模式，除了我们之前提到那些，还包括已经被添加的mpm_event_module（Apache MPM event module），它被用来解决为了保活而等待这个连接的线程问题（等待是因为这个连接是用户额外的请求）。MPM致力于一个线程能处理套接字（sockets）中监听（listening）和保活（keep-alive）这两者的状态。这个关于地址的内存问题与旧版本的Apache相关，通过减少线程数量以及进程的创建次数。正是这一点，管理员可能要下载Apache的源代码并且包括mem_event_module，还要编译Apache，用以代替正在使用的二进制发行版。

Apache的MPM事件模型与Nginx的并不完全相同，这是因为当Apache接收到新的请求（请求的数量受到管理员所设置的限制）时，它就会产生新的进程。Nginx不会为每个用户创建多个进程。在Apache 4.2上做了如下改进：与Apache通常的工作者模式相比 ，这个版本里所创建的服务进程将会生成更少的线程。这是因为一个线程可以处理多个连接，而不是每个连接需要一个进程为其提供服务。
既使用Nginx，又使用Apache

Apache是因为其功能强大而出名的，而Nginx是因为其响应速度快而著称的。这就意味着Nginx在静态内容的服务上要相对快些，不过，Apache可以使用模块来运行后台应用服务器，而且还可以运行脚本语言。

Apache和Nginx都可以用作代理服务器，不过通常我们会把Nginx用作代理服务器，而把Apache用作后台服务器。Nginx包含了 先进的负载均衡和内容缓冲功能。当然，Apache服务器的部署数量巨大。为了充分发挥Apache服务器的效能，就需要有负载均衡器。Apache可以使用自身所包含负载均衡模块，另外，还可以使用基于硬件的负载均衡器。

另一种使用方法是给Nginx配置独立的 php-fpm应用，我们认为 php-fpm是一个应用，这是因为它不是执行期间可以装载的.dll或者.so，而是与Apache的模块使用方法相同。Ngnix使用php-fpm（FastCGI进程管理器）来处理php脚本，这就使得Nginx具有生成非静态内容的功能。
什么时候更适合用Apache?

Apache 具有内建支持PHP，Python，Perl等语言的能力。例如，mod_perl和mod_php模块可以用来在Apache的进程中处理PHP和Perl的代码。mod_python比使用CGI或FastCGI更高效，因为它不需要为每一个请求加载Python的解释器。对mod_rails和mod_rack模块来说也是一样，这些模块使得Apache可以运行Ruby on Rails。这些进程在Apache的进程中运行的更快一些。

所以，如果你的网站主要是用Python或Ruby开发的，你最好使用Apache，因为Apache不需要使用CGI。对于PHP来说，用谁就无所谓了，因为Nginx也支持内建的PHP了。

我们在这里给出了Nginx和Apache之间的一些差异，以及我们该如何去考虑使用其中的一个或者两者都用，以及哪一个更加适合你的需求。另外，我们也讨论了Apache2.4已经把Nginx在线程和进程管理方面的一些提升加入到了Apache的服务器中。所以，你可以为你的需求找到最好的解决方案的。