【Apache】MPMとスレッド/プロセスを調べる

Apacheのインストールと初期のスレッド数などの設定を簡単に調整する機会があり、
MPMとそのパラメータについて様々な資料を参考した内容をまとめてみました！絵付き！

書いていること

・MPMの概要説明
・MPMの設定箇所
・基本パラメータの説明とイメージ

書いていないこと

・Apacheのインストール方法
・MPMのチューニングの考え方

MPMとはそもそもなんなのか

「マルチプロセッシングモジュール」の略で、WEBサーバーであるApacheへのリクエストを「どのように処理するか」を決定する仕組みです。
この設定によって、サーバーのパフォーマンスに影響したり、リソースの利用方法が異なります。mpmにも種類があり、「prefork」「worker」「event」の3つのmpmがあります。

まずはそれぞれの内容、概要を説明します！

◼️prefork

• 親プロセスに対して、複数の子プロセスがある
• リクエストを子プロセスで対応する
• リクエストが増えた時：子プロセスを増やして対応する
• 子プロセスごとにリソースを確保するため、メモリ消費量が多くなる傾向がある。
• スレッド非対応のモジュールや古いライブラリ（例: 古いPHPモジュール）との互換性が高い。

◼️worker

• 親プロセスに対して、複数の子プロセスがある
  • さらに子プロセスは一つのリスナースレッドを持っている
    • リスナースレッドは複数（デフォルトで25）のワーカースレッドを持っている。
    • リクエストがあると、リスナースレッドで受け取り、ワーカースレッドに振り分ける。
• リクエストが増えた時: 多くのワーカースレッドを効率的に利用し、同時に多数のリクエストを処理。
• メモリ効率が良く、workerプロセスが少ない状態でも多くのリクエストを処理できる。
• ワーカースレッドはKeep-Alive接続を保持するため、リクエストを処理した後、しばらく続きの通信を待ち、動きが固定されるケースがある

◼️event

• 基本的にはworkerと同じ。
• ただし、Keep-Alive接続はevent専用の処理で管理され、workerよりもワーカースレッドが次のリクエスト処理に迅速に移れる。
  • ワーカーさんでの処理が終わった時、リスナースレッドさんに「自分、次の仕事できます！」と返して、早くアイドル状態に戻れる、というイメージです。
• 高い同時接続効率を実現し、大量アクセスにも強いです。
• 現状のApache2.4のデフォルトmpm。

参考記事：

💡なお、利用中のmpmは以下のファイルで確認可能です

cat /etc/httpd/conf.modules.d/00-mpm.conf

# 略
LoadModule mpm_event_module modules/mod_mpm_event.so

MPMのプロセス数、スレッド数の設定箇所

続いて、mpmの処理するサーバーのプロセスやスレッド数の調整について調べました。
※Apacheインストール直後など、存在しない場合は作成します。
デフォルトの場合は以下のようなパラメータです。

cat /etc/httpd/conf.modules.d/10-mpmevent.conf

<IfModule mpm_event_module>
	StartServers             2
	MinSpareThreads          25
	MaxSpareThreads          75
	ThreadLimit              64
	ThreadsPerChild          25
	MaxRequestWorkers        150
	MaxConnectionsPerChild   0
</IfModule>

MPMの各項目の説明

それぞれのデフォルトの記述内容+αを記載しました。

<IfModule mpm_event_module>    
    # 設定可能な子プロセス数の上限。
    # 必要以上に大きな値に設定されると、余計な未使用メモリが割り当てられる。
    ServerLimit               8
    
    # 起動時に自動で生成される子プロセスの数。
    StartServers              5
    
    # リクエストに応答することのできる、アイドルスレッド数のすべてのプロセスの合計の最小数。
    # サーバーが最低限保持しておきたい数とも言えるため、
    # 忙しくなってアイドルスレッドがなくなってきても、この数まで増やされます。
    MinSpareThreads           15
    
    # アイドルスレッドのすべてのプロセス全体の合計最大数。
    # MIn...とは逆に、暇になってアイドルスレッドが大量に余ると、
    # この数までは減らされます。
    MaxSpareThreads           75
    
    # 子プロセスそれぞれに生成されるワーカースレッド数
    ThreadsPerChild           3
    
    # 子プロセスそれぞれのワーカースレッド数の上限
    ThreadLimit               4
    
    # 同時に処理される接続の最大数。全プロセス合計のワーカースレッド総数。
    MaxRequestWorkers         15
    
    # 個々の子プロセスがその存続期間中に処理する接続数の制限
    MaxConnectionsPerChild    1280
    
    # event_mpm 専用の内容。
    # 各子プロセスで受け付ける非同期接続数に影響する
    AsyncRequestWorkerFactor  2 
</IfModule>

AsyncRequestWorkerFactorについて

最後に記載したAsyncRequestWorkerFactorは少し分かりづらいのですが、これはワーカースレッドの非同期接続（Keep-Alive 接続など）の処理効率を補正する要素です。

非同期接続数（1子プロセスあたり）=
ThreadsPerChild * (AsyncRequestWorkerFactor + 1)

このような計算式となるため、ワーカースレッド数より多めの数で非同期接続を対応できます。例として、

ThreadsPerChild 25
AsyncRequestWorkerFactor 2

の場合、非同期接続数（1子プロセスあたり）は

25 * (2 + 1) = 75

なので、各子プロセスが 75 の非同期接続を受け付けることが可能…ということになります。

AsyncRequestWorkerFactorを高くすると、1つの子プロセスで処理できる非同期接続数が増加します。が、スレッドが過剰に使用されるリスクがあるため、設定値は負荷テストなどを通じて慎重に調整する必要があります。

以上、あげたパラメータの関連箇所をイメージにしてみました。（細かいので拡大してね）

参考記事

MPMの変更反映を確認する方法

/etc/httpd/conf/httpd.conf の末尾に、一時的に以下を記述し

<Location /server-status>
    SetHandler server-status
</Location>

再起動します

sudo systemctl reload httpd

http://URL/server-statusにアクセスすると、以下のようなスレッドのidle状態などの表示が確認可能です。

参考：https://httpd.apache.org/docs/2.4/ja/mod/mod_status.html

最後に

基本的にこれらの情報は引用先から参照できますが、色々な場所に散らばっていて把握が難しかったので、まとめることで理解が深まったと思います！
Apache初学者さんの参考になれば幸いです。