Optimisation des performances d'Apache - Serveur Apache HTTP Version 2.4

Serveur Apache HTTP Version 2.4

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# Optimisation des performances d'Apache

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Apache 2.x est un serveur web à usage général, conçu dans un but d'équilibre entre souplesse, portabilité et performances. Bien que non conçu dans le seul but d'établir une référence en la matière, Apache 2.x est capable de hautes performances dans de nombreuses situations du monde réel.

Comparée à Apache 1.3, la version 2.x comporte de nombreuses optimisations supplémentaires permettant d'améliorer le débit du serveur et sa personnalisation. La plupart de ces améliorations sont activées par défaut. Cependant, certains choix de configuration à la compilation et à l'exécution peuvent affecter les performances de manière significative. Ce document décrit les options qu'un administrateur de serveur peut configurer pour améliorer les performances d'une installation d'Apache 2.x. Certaines de ces options de configuration permettent au démon httpd de mieux tirer parti des possibilités du matériel et du système d'exploitation, tandis que d'autres permettent à l'administrateur de privilégier la vitesse par rapport aux fonctionnalités.

- Commentaires

## Problèmes matériels et relatifs au système d'exploitation

Le principal problème matériel qui affecte les performances du serveur web est la mémoire vive (RAM). Un serveur web ne devrait jamais avoir à utiliser le swap, car le swapping augmente le temps de réponse de chaque requête au delà du point que les utilisateurs considèrent comme "trop lent". Ceci incite les utilisateurs à cliquer sur "Stop", puis "Charger à nouveau", ce qui a pour effet d'augmenter encore la charge du serveur. Vous pouvez, et même devez définir la valeur de la directive `MaxRequestWorkers` de façon à ce que votre serveur ne lance pas un nombre de processus enfants tel qu'il commence à faire du swapping. La méthode pour y parvenir est simple : déterminez la taille de votre processus Apache standard en consultant votre liste de processus à l'aide d'un outil tel que `top`, et divisez votre quantité totale de mémoire disponible par cette taille, tout en gardant un espace suffisant pour les autres processus.

Hormis ce réglage relatif à la mémoire, le reste est trivial : le processeur, la carte réseau et les disques doivent être suffisamment rapides, où "suffisamment rapide" doit être déterminé par l'expérience.

Le choix du système d'exploitation dépend principalement du contexte local. Voici cependant quelques conseils qui se sont généralement avérés utiles :

- Exécutez la dernière version stable et le niveau de patches le plus haut du système d'exploitation que vous avez choisi. De nombreux éditeurs de systèmes d'exploitation ont amélioré de manière significative les performances de leurs piles TCP et de leurs bibliothèques de thread ces dernières années.

- Si votre système d'exploitation possède un appel système `sendfile(2)`, assurez-vous d'avoir installé la version et/ou les patches nécessaires à son activation. (Pour Linux, par exemple, cela se traduit par Linux 2.4 ou plus. Pour les versions anciennes de Solaris 8, vous pouvez être amené à appliquer un patch.) Sur les systèmes où il est disponible, `sendfile` permet à Apache 2 de servir les contenus statiques plus rapidement, tout en induisant une charge CPU inférieure.

## Optimisation de la configuration à l'exécution

Modules Apparentés | Directives Apparentées
--- | ---
`mod_dir` `mpm_common` `mod_status` | `AllowOverride` `DirectoryIndex` `HostnameLookups` `EnableMMAP` `EnableSendfile` `KeepAliveTimeout` `MaxSpareServers` `MinSpareServers` `Options` `StartServers`

### HostnameLookups et autres considérations à propos du DNS

Avant Apache 1.3, la directive `HostnameLookups` était positionnée par défaut à `On`. Ce réglage augmente le temps de réponse de chaque requête car il entraîne une recherche DNS et le traitement de la requête ne pourra pas être achevé tant que cette recherche ne sera pas terminée. Avec Apache 1.3, ce réglage est défini par défaut à `Off`. Si vous souhaitez que les adresses dans vos fichiers journaux soient résolues en noms d'hôtes, utilisez le programme `logresolve` fourni avec Apache, ou un des nombreux paquets générateurs de rapports sur les journaux disponibles.

Il est recommandé d'effectuer ce genre de traitement a posteriori de vos fichiers journaux sur une autre machine que celle qui héberge le serveur web en production, afin que cette activité n'affecte pas les performances du serveur.

Si vous utilisez une directive ``Allow`from domain` ou ``Deny` from domain` (ce qui signifie que vous utilisez un nom d'hôte ou un nom de domaine à la place d'une adresse IP), vous devrez compter avec deux recherches DNS (une recherche inverse suivie d'une recherche directe pour s'assurer que l'adresse IP n'a pas été usurpée). C'est pourquoi il est préférable, pour améliorer les performances, d'utiliser des adresses IP plutôt que des noms lorsqu'on utilise ces directives, du moins chaque fois que c'est possible.

Notez qu'il est possible de modifier la portée des directives, en les plaçant par exemple à l'intérieur d'une section `<Location /server-status>`. Les recherches DNS ne seront alors effectuées que pour les requêtes qui satisfont aux critères. Voici un exemple qui désactive les recherches DNS sauf pour les fichiers `.html` et `.cgi` :

    HostnameLookups off
    <Files ~ "\.(html|cgi)$">
      HostnameLookups on
    </Files>

Mais même dans ce cas, si vous n'avez besoin de noms DNS que dans certains CGIs, vous pouvez effectuer l'appel à `gethostbyname` dans les CGIs spécifiques qui en ont besoin.

### FollowSymLinks et SymLinksIfOwnerMatch

Chaque fois que la ligne `Options FollowSymLinks` sera absente, ou que la ligne `Options SymLinksIfOwnerMatch` sera présente dans votre espace d'adressage, Apache devra effectuer des appels système supplémentaires pour vérifier la présence de liens symboliques. Un appel supplémentaire par élément du chemin du fichier. Par exemple, si vous avez :

    DocumentRoot /www/htdocs
    <Directory />
      Options SymLinksIfOwnerMatch
    </Directory>

et si une requête demande l'URI `/index.html`, Apache effectuera un appel à `lstat(2)` pour `/www`, `/www/htdocs`, et `/www/htdocs/index.html`. Les résultats de ces appels à `lstat` ne sont jamais mis en cache, ils devront donc être générés à nouveau pour chaque nouvelle requête. Si vous voulez absolument vérifier la sécurité des liens symboliques, vous pouvez utiliser une configuration du style :

    DocumentRoot /www/htdocs
    <Directory />
      Options FollowSymLinks
    </Directory>

    <Directory /www/htdocs>
      Options -FollowSymLinks +SymLinksIfOwnerMatch
    </Directory>

Ceci évite au moins les vérifications supplémentaires pour le chemin défini par `DocumentRoot`. Notez que vous devrez ajouter des sections similaires si vous avez des chemins définis par les directives `Alias` ou `RewriteRule` en dehors de la racine de vos documents. Pour améliorer les performances, et supprimer toute protection des liens symboliques, ajoutez l'option `FollowSymLinks` partout, et n'utilisez jamais l'option `SymLinksIfOwnerMatch`.

### AllowOverride

Dans toute partie de votre espace d'adressage où vous autoriserez la surcharge de la configuration (en général à l'aide de fichiers `.htaccess`), Apache va tenter d'ouvrir `.htaccess` pour chaque élément du chemin du fichier demandé. Par exemple, si vous avez :

    DocumentRoot /www/htdocs
    <Directory />
      AllowOverride all
    </Directory>

et qu'une requête demande l'URI `/index.html`, Apache tentera d'ouvrir `/.htaccess`, `/www/.htaccess`, et `/www/htdocs/.htaccess`. Les solutions sont similaires à celles évoquées précédemment pour `Options FollowSymLinks`. Pour améliorer les performances, utilisez `AllowOverride None` pour tous les niveaux de votre espace d'adressage.

### Négociation

Dans la mesure du possible, évitez toute négociation de contenu si vous tenez au moindre gain en performances. En pratique toutefois, les bénéfices de la négociation l'emportent souvent sur la diminution des performances. Il y a cependant un cas dans lequel vous pouvez accélérer le serveur. Au lieu d'utiliser une directive générique comme :

    DirectoryIndex index

utilisez une liste explicite d'options :

    DirectoryIndex index.cgi index.pl index.shtml index.html

où vous placez le choix courant en première position.

Notez aussi que créer explicitement un fichier de `correspondances de type` fournit de meilleures performances que l'utilisation des `MultiViews`, car les informations nécessaires peuvent être simplement obtenues en lisant ce fichier, sans avoir à parcourir le répertoire à la recherche de types de fichiers.

Par conséquent, si la négociation de contenu est nécessaire pour votre site, préférez les fichiers de `correspondances de type` aux directives `Options MultiViews` pour mener à bien cette négociation. Se référer au document sur la Négociation de contenu pour une description complète des méthodes de négociation, et les instructions permettant de créer des fichiers de `correspondances de type`.

### Transfert en mémoire

Dans les situations où Apache 2.x doit consulter le contenu d'un fichier en train d'être servi - par exemple à l'occasion du traitement d'une inclusion côté serveur - il transfère en général le fichier en mémoire si le système d'exploitation supporte une forme quelconque de `mmap(2)`.

Sur certains systèmes, ce transfert en mémoire améliore les performances. Dans certains cas, ce transfert peut toutefois les dégrader et même diminuer la stabilité du démon httpd :

- Dans certains systèmes d'exploitation, `mmap` devient moins efficace que `read(2)` quand le nombre de processeurs augmente. Sur les serveurs multiprocesseurs sous Solaris, par exemple, Apache 2.x sert parfois les fichiers consultés par le serveur plus rapidement quand `mmap` est désactivé.

- Si vous transférez en mémoire un fichier localisé dans un système de fichiers monté par NFS, et si un processus sur une autre machine cliente NFS supprime ou tronque le fichier, votre processus peut rencontrer une erreur de bus la prochaine fois qu'il essaiera d'accéder au contenu du fichier en mémoire.

Pour les installations où une de ces situations peut se produire, vous devez utiliser `EnableMMAP off` afin de désactiver le transfert en mémoire des fichiers servis. (Note : il est possible de passer outre cette directive au niveau de chaque répertoire.)

### Sendfile

Dans les cas où Apache peut se permettre d'ignorer le contenu du fichier à servir - par exemple, lorsqu'il sert un contenu de fichier statique - il utilise en général le support sendfile du noyau si le système d'exploitation supporte l'opération `sendfile(2)`.

Sur la plupart des plateformes, l'utilisation de sendfile améliore les performances en éliminant les mécanismes de lecture et envoi séparés. Dans certains cas cependant, l'utilisation de sendfile peut nuire à la stabilité du démon httpd :

- Certaines plateformes peuvent présenter un support de sendfile défaillant que la construction du système n'a pas détecté, en particulier si les binaires ont été construits sur une autre machine et transférés sur la machine où le support de sendfile est défaillant.

- Dans le cas d'un système de fichiers monté sous NFS, le noyau peut s'avérer incapable de servir les fichiers réseau de manière fiable depuis son propre cache.

Pour les installations où une de ces situations peut se produire, vous devez utiliser `EnableSendfile off` afin de désactiver la mise à disposition de contenus de fichiers par sendfile. (Note : il est possible de passer outre cette directive au niveau de chaque répertoire.)

### Process Creation

Avant Apache 1.3, les directives `MinSpareServers`, `MaxSpareServers`, et `StartServers` avaient des effets drastiques sur les performances de référence. En particulier, Apache avait besoin d'un délai de "montée en puissance" afin d'atteindre un nombre de processus enfants suffisant pour supporter la charge qui lui était appliquée. Après le lancement initial des processus enfants par `StartServers`, seulement un processus enfant par seconde était créé afin d'atteindre la valeur de la directive `MinSpareServers`. Ainsi, un serveur accédé par 100 clients simultanés et utilisant la valeur par défaut de `5` pour la directive `StartServers`, nécessitait environ 95 secondes pour lancer suffisamment de processus enfants permettant de faire face à la charge. Ceci fonctionne en pratique pour les serveurs en production, car ils sont rarement redémarrés. Ce n'est cependant pas le cas pour les tests de référence (benchmarks) où le serveur ne fonctionne que 10 minutes.

La règle "un processus par seconde" avait été implémentée afin d'éviter l'enlisement de la machine dans le démarrage de nouveaux processus enfants. Pendant que la machine est occupée à lancer des processus enfants, elle ne peut pas traiter les requêtes. Mais cette règle impactait tellement la perception des performances d'Apache qu'elle a dû être remplacée. A partir d'Apache 1.3, le code a assoupli la règle "un processus par seconde". Il va en lancer un, attendre une seconde, puis en lancer deux, attendre une seconde, puis en lancer quatre et ainsi de suite jusqu'à lancer 32 processus. Il s'arrêtera lorsque le nombre de processus aura atteint la valeur définie par la directive `MinSpareServers`.

Ceci s'avère suffisamment réactif pour pouvoir en général se passer de manipuler les valeurs des directives `MinSpareServers`, `MaxSpareServers` et `StartServers`. Lorsque plus de 4 processus enfants sont lancés par seconde, un message est émis vers le journal des erreurs. Si vous voyez apparaître souvent ce genre de message, vous devez vous pencher sur ces réglages. Pour vous guider, utilisez les informations délivrées par le module `mod_status`.

À mettre en relation avec la création de processus, leur destruction est définie par la valeur de la directive `MaxConnectionsPerChild`. Sa valeur par défaut est `0`, ce qui signifie qu'il n'y a pas de limite au nombre de connexions qu'un processus enfant peut traiter. Si votre configuration actuelle a cette directive réglée à une valeur très basse, de l'ordre de `30`, il est conseillé de l'augmenter de manière significative. Si vous utilisez SunOs ou une ancienne version de Solaris, utilisez une valeur de l'ordre de `10000` à cause des fuites de mémoire.

Lorsqu'ils sont en mode "keep-alive", les processus enfants sont maintenus et ne font rien sinon attendre la prochaine requête sur la connexion déjà ouverte. La valeur par défaut de `5` de la directive `KeepAliveTimeout` tend à minimiser cet effet. Il faut trouver le bon compromis entre la bande passante réseau et les ressources du serveur. En aucun cas vous ne devez choisir une valeur supérieure à `60` seconds, car la plupart des bénéfices sont alors perdus.

## Optimisation de la configuration à la compilation

### Choisir un Module Multi-Processus (MPM)

Apache 2.x supporte les modèles simultanés enfichables, appelés Modules Multi-Processus (MPMs). Vous devez choisir un MPM au moment de la construction d'Apache. Certaines plateformes ont des modules MPM spécifiques : `mpm_netware`, `mpmt_os2` et `mpm_winnt`. Sur les systèmes de type Unix, vous avez le choix entre un grand nombre de modules MPM. Le choix du MPM peut affecter la vitesse et l'évolutivité du démon httpd :

- Le MPM `worker` utilise plusieurs processus enfants possédant chacun de nombreux threads. Chaque thread gère une seule connexion à la fois. Worker est en général un bon choix pour les serveurs présentant un traffic important car il possède une empreinte mémoire plus petite que le MPM prefork.
- Comme le MPM Worker, le MPM `event` utilise les threads, mais il a été conçu pour traiter davantage de requêtes simultanément en confiant une partie du travail à des threads de support, ce qui permet aux threads principaux de traiter de nouvelles requêtes.
- Le MPM `prefork` utilise plusieurs processus enfants possédant chacun un seul thread. Chaque processus gère une seule connexion à la fois. Sur de nombreux systèmes, prefork est comparable en matière de vitesse à worker, mais il utilise plus de mémoire. De par sa conception sans thread, prefork présente des avantages par rapport à worker dans certaines situations : il peut être utilisé avec les modules tiers qui ne supportent pas le threading, et son débogage est plus aisé sur les platesformes présentant un support du débogage des threads rudimentaire.

Pour plus d'informations sur ces deux MPMs et les autres, veuillez vous référer à la documentation sur les MPM.

### Modules

Comme le contrôle de l'utilisation de la mémoire est très important en matière de performance, il est conseillé d'éliminer les modules que vous n'utilisez pas vraiment. Si vous avez construit ces modules en tant que DSOs, leur élimination consiste simplement à commenter la directive `LoadModule` associée à ce module. Ceci vous permet de vérifier si votre site fonctionne toujours après la suppression de tel ou tel module.

Par contre, si les modules que vous voulez supprimer sont liés statiquement à votre binaire Apache, vous devrez recompiler ce dernier afin de pouvoir les éliminer.

La question qui découle de ce qui précède est évidemment de savoir de quels modules vous avez besoin et desquels vous pouvez vous passer. La réponse sera bien entendu différente d'un site web à l'autre. Cependant, la liste minimale de modules nécessaire à la survie de votre site contiendra certainement `mod_mime`, `mod_dir` et `mod_log_config`. `mod_log_config` est bien entendu optionnel puisque vous pouvez faire fonctionner un site web en se passant de fichiers journaux ; ceci est cependant déconseillé.

### Opérations atomiques

Certains modules, à l'instar de `mod_cache` et des versions de développement récentes du MPM worker, utilisent l'API atomique d'APR. Cette API propose des opérations atomiques que l'on peut utiliser pour alléger la synchronisation des threads.

Par défaut, APR implémente ces opérations en utilisant les mécanismes les plus efficaces disponibles sur chaque plateforme cible (Système d'exploitation et processeur). De nombreux processeurs modernes, par exemple, possèdent une instruction qui effectue une opération atomique de type comparaison et échange ou compare-and-swap (CAS) au niveau matériel. Sur certaines platesformes cependant, APR utilise par défaut une implémentation de l'API atomique plus lente, basée sur les mutex, afin d'assurer la compatibilité avec les anciens modèles de processeurs qui ne possèdent pas ce genre d'instruction. Si vous construisez Apache pour une de ces platesformes, et ne prévoyez de l'exécuter que sur des processeurs récents, vous pouvez sélectionner une implémentation atomique plus rapide à la compilation en utilisant l'option `--enable-nonportable-atomics` du script configure :

`./buildconf
./configure --with-mpm=worker --enable-nonportable-atomics=yes`

L'option `--enable-nonportable-atomics` concerne les platesformes suivantes :

- Solaris sur SPARC
  Sur Solaris/SPARC, APR utilise par défaut les opérations atomiques basées sur les mutex. Cependant, si vous ajoutez l'option `--enable-nonportable-atomics` au script configure, APR génère un code qui utilise le code opération SPARC v8plus pour des opérations de compare-and-swap matériel plus rapides. Si vous utilisez cette option de configure avec Apache, les opérations atomiques seront plus efficaces (permettant d'alléger la charge du processeur et un plus haut niveau de simultanéité), mais l'exécutable produit ne fonctionnera que sur les processeurs UltraSPARC.
- Linux sur x86
  Sous Linux, APR utilise par défaut les opérations atomiques basées sur les mutex. Cependant, si vous ajoutez l'option `--enable-nonportable-atomics` au script configure, APR générera un code qui utilise un code d'opération du 486 pour des opérations de compare-and-swap matériel plus rapides. Le code résultant est plus efficace en matière d'opérations atomiques, mais l'exécutable produit ne fonctionnera que sur des processeurs 486 et supérieurs (et non sur des 386).

### Module mod_status et ExtendedStatus On

Si vous incluez le module `mod_status` à la construction d'Apache et ajoutez `ExtendedStatus On` à sa configuration, Apache va effectuer pour chaque requête deux appels à `gettimeofday(2)` (ou `times(2)` selon votre système d'exploitation), et (pour les versions antérieures à 1.3) de nombreux appels supplémentaires à `time(2)`. Tous ces appels sont effectués afin que le rapport de statut puisse contenir des indications temporelles. Pour améliorer les performances, utilisez `ExtendedStatus off` (qui est le réglage par défaut).

### accept Serialization - points de connexion à un programme (sockets) multiples

### Mise en garde :

Cette section n'a pas été totalement mise à jour car elle ne tient pas compte des changements intervenus dans la version 2.x du Serveur HTTP Apache. Certaines informations sont encore pertinentes, il vous est cependant conseillé de les utiliser avec prudence.

Ce qui suit est une brève discussion à propos de l'API des sockets Unix. Supposons que votre serveur web utilise plusieurs directives `Listen` afin d'écouter plusieurs ports ou de multiples adresses. Afin de tester chaque socket pour voir s'il a une connexion en attente, Apache utilise `select(2)`. `select(2)` indique si un socket a zéro ou au moins une connexion en attente. Le modèle d'Apache comporte plusieurs processus enfants, et tous ceux qui sont inactifs testent la présence de nouvelles connexions au même moment. Une implémentation rudimentaire de ceci pourrait ressembler à l'exemple suivant (ces exemples ne sont pas extraits du code d'Apache, ils ne sont proposés qu'à des fins pédagogiques) :

            for (;;) {
              for (;;) {
                fd_set accept_fds;

                FD_ZERO (&accept_fds);
                for (i = first_socket; i <= last_socket; ++i) {
                  FD_SET (i, &accept_fds);
                }
                rc = select (last_socket+1, &accept_fds, NULL, NULL, NULL);
                if (rc < 1) continue;
                new_connection = -1;
                for (i = first_socket; i <= last_socket; ++i) {
                  if (FD_ISSET (i, &accept_fds)) {
                    new_connection = accept (i, NULL, NULL);
                    if (new_connection != -1) break;
                  }
                }
                if (new_connection != -1) break;
              }
              process_the(new_connection);
            }

Mais cette implémentation rudimentaire présente une sérieuse lacune. Rappelez-vous que les processus enfants exécutent cette boucle au même moment ; ils vont ainsi bloquer sur `select` s'ils se trouvent entre deux requêtes. Tous ces processus bloqués vont se réactiver et sortir de `select` quand une requête va apparaître sur un des sockets (le nombre de processus enfants qui se réactivent varie en fonction du système d'exploitation et des réglages de synchronisation). Ils vont alors tous entrer dans la boucle et tenter un `"accept"` de la connexion. Mais seulement un d'entre eux y parviendra (en supposant qu'il ne reste q'une seule connexion en attente), les autres vont se bloquer au niveau de `accept`. Ceci verrouille vraiment ces processus de telle sorte qu'ils ne peuvent plus servir de requêtes que par cet unique socket, et il en sera ainsi jusqu'à ce que suffisamment de nouvelles requêtes apparaissent sur ce socket pour les réactiver tous. Cette lacune a été documentée pour la première fois dans PR#467. Il existe au moins deux solutions.

La première consiste à rendre les sockets non blocants. Dans ce cas, `accept` ne bloquera pas les processus enfants, et ils pourront continuer à s'exécuter immédiatement. Mais ceci consomme des ressources processeur. Supposons que vous ayez dix processus enfants inactifs dans `select`, et qu'une connexion arrive. Neuf des dix processus vont se réactiver, tenter un `accept` de la connexion, échouer, et boucler dans `select`, tout en n'ayant finalement rien accompli. Pendant ce temps, aucun de ces processus ne traite les requêtes qui arrivent sur d'autres sockets jusqu'à ce qu'ils retournent dans `select`. Finalement, cette solution ne semble pas très efficace, à moins que vous ne disposiez d'autant de processeurs inactifs (dans un serveur multiprocesseur) que de processus enfants inactifs, ce qui n'est pas une situation très courante.

Une autre solution, celle qu'utilise Apache, consiste à sérialiser les entrées dans la boucle interne. La boucle ressemble à ceci (les différences sont mises en surbrillance) :

            for (;;) {
              accept_mutex_on ();
              for (;;) {
                fd_set accept_fds;

                FD_ZERO (&accept_fds);
                for (i = first_socket; i <= last_socket; ++i) {
                  FD_SET (i, &accept_fds);
                }
                rc = select (last_socket+1, &accept_fds, NULL, NULL, NULL);
                if (rc < 1) continue;
                new_connection = -1;
                for (i = first_socket; i <= last_socket; ++i) {
                  if (FD_ISSET (i, &accept_fds)) {
                    new_connection = accept (i, NULL, NULL);
                    if (new_connection != -1) break;
                  }
                }
                if (new_connection != -1) break;
              }
              accept_mutex_off ();
              process the new_connection;
            }

Les fonctions `accept_mutex_on` et `accept_mutex_off` implémentent un sémaphore permettant une exclusion mutuelle. Un seul processus enfant à la fois peut posséder le mutex. Plusieurs choix se présentent pour implémenter ces mutex. Ce choix est défini dans `src/conf.h` (versions antérieures à 1.3) ou `src/include/ap_config.h` (versions 1.3 ou supérieures). Certaines architectures ne font pas ce choix du mode de verrouillage ; l'utilisation de directives `Listen` multiples sur ces architectures est donc peu sûr.

La directive `Mutex` permet de modifier l'implémentation du mutex `mpm-accept` à l'exécution. Des considérations spécifiques aux différentes implémentations de mutex sont documentées avec cette directive.

Une autre solution qui a été imaginée mais jamais implémentée, consiste à sérialiser partiellement la boucle -- c'est à dire y faire entrer un certain nombre de processus. Ceci ne présenterait un intérêt que sur les machines multiprocesseurs où plusieurs processus enfants peuvent s'exécuter simultanément, et encore, la sérialisation ne tire pas vraiment parti de toute la bande passante. C'est une possibilité d'investigation future, mais demeure de priorité basse car les serveurs web à architecture hautement parallèle ne sont pas la norme.

Pour bien faire, vous devriez faire fonctionner votre serveur sans directives `Listen` multiples si vous visez les performances les plus élevées. Mais lisez ce qui suit.

### accept Serialization - point de connexion à un programme (sockets) unique

Ce qui précède convient pour les serveurs à sockets multiples, mais qu'en est-il des serveurs à socket unique ? En théorie, ils ne devraient pas rencontrer les mêmes problèmes car tous les processus enfants peuvent se bloquer dans `accept(2)` jusqu'à ce qu'une connexion arrive, et ils ne sont pas utilisés à ne rien faire. En pratique, ceci dissimule un même comportement de bouclage discuté plus haut dans la solution non-blocante. De la manière dont sont implémentées les piles TCP, le noyau réactive véritablement tous les processus bloqués dans `accept` quand une seule connexion arrive. Un de ces processus prend la connexion en compte et retourne dans l'espace utilisateur, les autres bouclant dans l'espace du noyau et se désactivant quand ils s'aperçoivent qu'il n'y a pas de connexion pour eux. Ce bouclage est invisible depuis le code de l'espace utilisateur, mais il est quand-même présent. Ceci peut conduire à la même augmentation de charge à perte que la solution non blocante au cas des sockets multiples peut induire.

Pour cette raison, il apparaît que de nombreuses architectures se comportent plus "proprement" si on sérialise même dans le cas d'une socket unique. Il s'agit en fait du comportement par défaut dans la plupart des cas. Des expériences poussées sous Linux (noyau 2.0.30 sur un biprocesseur Pentium pro 166 avec 128 Mo de RAM) ont montré que la sérialisation d'une socket unique provoque une diminution inférieure à 3% du nombre de requêtes par secondes par rapport au traitement non sérialisé. Mais le traitement non sérialisé des sockets uniques induit un temps de réponse supplémentaire de 100 ms pour chaque requête. Ce temps de réponse est probablement provoqué par une limitation sur les lignes à haute charge, et ne constitue un problème que sur les réseaux locaux. Si vous voulez vous passer de la sérialisation des sockets uniques, vous pouvez définir `SINGLE_LISTEN_UNSERIALIZED_ACCEPT` et les serveurs à socket unique ne pratiqueront plus du tout la sérialisation.

### Fermeture en prenant son temps (Lingering close)

Comme discuté dans draft-ietf-http-connection-00.txt section 8, pour implémenter de manière fiable le protocole, un serveur HTTP doit fermer les deux directions d'une communication indépendamment (rappelez-vous qu'une connexion TCP est bidirectionnelle, chaque direction étant indépendante de l'autre).

Quand cette fonctionnalité fut ajoutée à Apache, elle causa une avalanche de problèmes sur plusieurs versions d'Unix à cause d'une implémentation à courte vue. La spécification TCP ne précise pas que l'état `FIN_WAIT_2` possède un temps de réponse mais elle ne l'exclut pas. Sur les systèmes qui n'introduisent pas ce temps de réponse, Apache 1.2 induit de nombreux blocages définitifs de socket dans l'état `FIN_WAIT_2`. On peut eviter ceci dans de nombreux cas tout simplement en mettant à jour TCP/IP avec le dernier patch mis à disposition par le fournisseur. Dans les cas où le fournisseur n'a jamais fourni de patch (par exemple, SunOS4 -- bien que les utilisateurs possédant une license source puissent le patcher eux-mêmes), nous avons décidé de désactiver cette fonctionnalité.

Il y a deux méthodes pour arriver à ce résultat. La première est l'option de socket `SO_LINGER`. Mais le sort a voulu que cette solution ne soit jamais implémentée correctement dans la plupart des piles TCP/IP. Et même dans les rares cas où cette solution a été implémentée correctement (par exemple Linux 2.0.31), elle se montre beaucoup plus gourmande (en temps processeur) que la solution suivante.

Pour la plus grande partie, Apache implémente cette solution à l'aide d'une fonction appelée `lingering_close` (définie dans `http_main.c`). La fonction ressemble approximativement à ceci :

            void lingering_close (int s)
            {
              char junk_buffer[2048];

              /* shutdown the sending side */
              shutdown (s, 1);

              signal (SIGALRM, lingering_death);
              alarm (30);

              for (;;) {
                select (s for reading, 2 second timeout);
                if (error) break;
                if (s is ready for reading) {
                  if (read (s, junk_buffer, sizeof (junk_buffer)) <= 0) {
                    break;
                  }
                  /* just toss away whatever is here */
                }
              }

              close (s);
            }

Ceci ajoute naturellement un peu de charge à la fin d'une connexion, mais s'avère nécessaire pour une implémentation fiable. Comme HTTP/1.1 est de plus en plus présent et que toutes les connexions sont persistentes, la charge sera amortie par la multiplicité des requêtes. Si vous voulez jouer avec le feu en désactivant cette fonctionnalité, vous pouvez définir `NO_LINGCLOSE`, mais c'est fortement déconseillé. En particulier, comme les connexions persistantes en pipeline de HTTP/1.1 commencent à être utilisées, `lingering_close` devient une absolue nécessité (et les connexions en pipeline sont plus rapides ; vous avez donc tout intérêt à les supporter).

### Fichier tableau de bord (Scoreboard file)

Les processus parent et enfants d'Apache communiquent entre eux à l'aide d'un objet appelé "Tableau de bord" (Scoreboard). Idéalement, cet échange devrait s'effectuer en mémoire partagée. Pour les systèmes d'exploitation auxquels nous avons eu accès, ou pour lesquels nous avons obtenu des informations suffisamment détaillées pour effectuer un portage, cet échange est en général implémenté en utilisant la mémoire partagée. Pour les autres, on utilise par défaut un fichier d'échange sur disque. Le fichier d'échange sur disque est non seulement lent, mais aussi peu fiable (et propose moins de fonctionnalités). Recherchez dans le fichier `src/main/conf.h` correspondant à votre architecture soit `USE_MMAP_SCOREBOARD`, soit `USE_SHMGET_SCOREBOARD`. La définition de l'un des deux (ainsi que leurs compagnons respectifs `HAVE_MMAP` et `HAVE_SHMGET`), active le code fourni pour la mémoire partagée. Si votre système propose une autre solution pour la gestion de la mémoire partagée, éditez le fichier `src/main/http_main.c` et ajoutez la portion de code nécessaire pour pouvoir l'utiliser dans Apache (Merci de nous envoyer aussi le patch correspondant).

Note à caractère historique : le portage d'Apache sous Linux n'utilisait pas la mémoire partagée avant la version 1.2. Ceci entraînait un comportement très rudimentaire et peu fiable des versions antérieures d'Apache sous Linux.

### DYNAMIC_MODULE_LIMIT

Si vous n'avez pas l'intention d'utiliser les modules chargés dynamiquement (ce qui est probablement le cas si vous êtes en train de lire ce document afin de personnaliser votre serveur en recherchant le moindre des gains en performances), vous pouvez ajouter la définition `-DDYNAMIC_MODULE_LIMIT=0` à la construction de votre serveur. Ceci aura pour effet de libérer la mémoire RAM allouée pour le chargement dynamique des modules.

## Appendice : Analyse détaillée d'une trace

Voici la trace d'un appel système d'Apache 2.0.38 avec le MPM worker sous Solaris 8. Cette trace a été collectée à l'aide de la commande :

`truss -l -p httpd_child_pid.`

L'option `-l` demande à truss de tracer l'ID du LWP (lightweight process--la version de Solaris des threads niveau noyau) qui invoque chaque appel système.

Les autres systèmes peuvent proposer des utilitaires de traçage des appels système différents comme `strace`, `ktrace`, ou `par`. Ils produisent cependant tous une trace similaire.

Dans cette trace, un client a demandé un fichier statique de 10 ko au démon httpd. Le traçage des requêtes pour des contenus non statiques ou comportant une négociation de contenu a une présentation différente (et même assez laide dans certains cas).

    /67:    accept(3, 0x00200BEC, 0x00200C0C, 1) (sleeping...)
    /67:    accept(3, 0x00200BEC, 0x00200C0C, 1)            = 9

Dans cette trace, le thread à l'écoute s'exécute à l'intérieur de LWP #67.

Notez l'absence de la sérialisation d'`accept(2)`. Sur cette plateforme spécifique, le MPM worker utilise un accept non sérialisé par défaut sauf s'il est en écoute sur des ports multiples.

    /65:    lwp_park(0x00000000, 0)                         = 0
    /67:    lwp_unpark(65, 1)                               = 0

Après avoir accepté la connexion, le thread à l'écoute réactive un thread du worker pour effectuer le traitement de la requête. Dans cette trace, le thread du worker qui traite la requête est associé à LWP #65.

    /65:    getsockname(9, 0x00200BA4, 0x00200BC4, 1)       = 0

Afin de pouvoir implémenter les hôtes virtuels, Apache doit connaître l'adresse du socket local utilisé pour accepter la connexion. On pourrait supprimer cet appel dans de nombreuses situations (par exemple dans le cas où il n'y a pas d'hôte virtuel ou dans le cas où les directives `Listen` contiennent des adresses sans caractères de substitution). Mais aucun effort n'a été accompli à ce jour pour effectuer ces optimisations.

    /65:    brk(0x002170E8)                                 = 0
    /65:    brk(0x002190E8)                                 = 0

L'appel `brk(2)` alloue de la mémoire dans le tas. Ceci est rarement visible dans une trace d'appel système, car le démon httpd utilise des allocateurs mémoire de son cru (`apr_pool` et `apr_bucket_alloc`) pour la plupart des traitements de requêtes. Dans cette trace, le démon httpd vient juste de démarrer, et il doit appeler `malloc(3)` pour réserver les blocs de mémoire nécessaires à la création de ses propres allocateurs de mémoire.

    /65:    fcntl(9, F_GETFL, 0x00000000)                   = 2
    /65:    fstat64(9, 0xFAF7B818)                          = 0
    /65:    getsockopt(9, 65535, 8192, 0xFAF7B918, 0xFAF7B910, 2190656) = 0
    /65:    fstat64(9, 0xFAF7B818)                          = 0
    /65:    getsockopt(9, 65535, 8192, 0xFAF7B918, 0xFAF7B914, 2190656) = 0
    /65:    setsockopt(9, 65535, 8192, 0xFAF7B918, 4, 2190656) = 0
    /65:    fcntl(9, F_SETFL, 0x00000082)                   = 0

Ensuite, le thread de worker passe la connexion du client (descripteur de fichier 9) en mode non blocant. Les appels `setsockopt(2)` et `getsockopt(2)` constituent un effet de bord de la manière dont la libc de Solaris utilise `fcntl(2)` pour les sockets.

    /65:    read(9, " G E T   / 1 0 k . h t m".., 8000)     = 97

Le thread de worker lit la requête du client.

    /65:    stat("/var/httpd/apache/httpd-8999/htdocs/10k.html", 0xFAF7B978) = 0
    /65:    open("/var/httpd/apache/httpd-8999/htdocs/10k.html", O_RDONLY) = 10

Ce démon httpd a été configuré avec les options `Options FollowSymLinks` et `AllowOverride None`. Il n'a donc ni besoin d'appeler `lstat(2)` pour chaque répertoire du chemin du fichier demandé, ni besoin de vérifier la présence de fichiers `.htaccess`. Il appelle simplement `stat(2)` pour vérifier d'une part que le fichier existe, et d'autre part que c'est un fichier régulier, et non un répertoire.

    /65:    sendfilev(0, 9, 0x00200F90, 2, 0xFAF7B53C)      = 10269

Dans cet exemple, le démon httpd peut envoyer l'en-tête de la réponse HTTP et le fichier demandé à l'aide d'un seul appel système `sendfilev(2)`. La sémantique de sendfile varie en fonction des systèmes d'exploitation. Sur certains autres systèmes, il faut faire un appel à `write(2)` ou `writev(2)` pour envoyer les en-têtes avant d'appeler `sendfile(2)`.

    /65:    write(4, " 1 2 7 . 0 . 0 . 1   -  ".., 78)      = 78

Cet appel à `write(2)` enregistre la requête dans le journal des accès. Notez qu'une des choses manquant à cette trace est un appel à `time(2)`. A la différence d'Apache 1.3, Apache 2.x utilise `gettimeofday(3)` pour consulter l'heure. Sur certains systèmes d'exploitation, comme Linux ou Solaris, `gettimeofday` est implémenté de manière optimisée de telle sorte qu'il consomme moins de ressources qu'un appel système habituel.

    /65:    shutdown(9, 1, 1)                               = 0
    /65:    poll(0xFAF7B980, 1, 2000)                       = 1
    /65:    read(9, 0xFAF7BC20, 512)                        = 0
    /65:    close(9)                                        = 0

Le thread de worker effectue une fermeture "en prenant son temps" (lingering close) de la connexion.

    /65:    close(10)                                       = 0
    /65:    lwp_park(0x00000000, 0)         (sleeping...)

Enfin, le thread de worker ferme le fichier qu'il vient de délivrer et se bloque jusqu'à ce que le thread en écoute lui assigne une autre connexion.

    /67:    accept(3, 0x001FEB74, 0x001FEB94, 1) (sleeping...)

Pendant ce temps, le thread à l'écoute peut accepter une autre connexion à partir du moment où il a assigné la connexion présente à un thread de worker (selon une certaine logique de contrôle de flux dans le MPM worker qui impose des limites au thread à l'écoute si tous les threads de worker sont occupés). Bien que cela n'apparaisse pas dans cette trace, l'`accept(2)` suivant peut (et le fait en général, en situation de charge élevée) s'exécuter en parallèle avec le traitement de la connexion qui vient d'être acceptée par le thread de worker.

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