理解 LAMP 架構

LAMP 系統的工作原理、性能度量方法及底層操作系統的調優方法

Linux、Apache、MySQL 和 PHP（或 Perl）是許多 Web 應用程序的基礎 —— 從 to-do 列表到 blog，再到電子商務站點。WordPress 和 Pligg 是兩個支持大容量 Web 站點的常用軟件包。這種架構簡稱為 LAMP。幾乎每個 Linux 發布版都包含 Apache、MySQL、PHP 和 Perl，所以安裝 LAMP 軟件是非常容易的。

安裝的簡便性使人誤以為這些軟件會自行順利地運行，但是實際情況並非如此。最終，應用程序的負載會超出后端服務器自帶設置的處理能力，應用程序的性能會降低。LAMP 安裝需要不斷監控、調優和評估。

系統調優對於不同的人有不同的含義。本系列主要關注 LAMP 組件（Linux、Apache、MySQL 和 PHP）的調優。對應用程序本身進行調優是另一個復雜的問題。應用程序和后端服務器之間存在一種共生關系：未能適當調優的服務器甚至會使最好的應用程序在負載之下崩潰，而借助充分的調優，完全可以避免編寫得很糟糕的應用程序使服務器緩慢如牛。幸運的是，正確的系統調優和監視可以指出應用程序中的問題。

LAMP 架構

 

對任何系統進行調優的第一步都是了解它的工作原理。按照最簡單的形式，基於 LAMP 的應用程序是用 PHP 這樣的腳本語言編寫的，它們作為 Linux 主機上運行的 Apache Web 服務器的一部分運行。

PHP 應用程序通過請求的 URL、所有表單數據和已捕獲的任意會話信息從客戶機獲得信息，從而確定應該執行什么操作。如有必要，服務器會從 MySQL 數據庫（也在 Linux 上運行）獲得信息，將這些信息與一些 Hypertext Markup Language（HTML）模板組合在一起，並將結果返回給客戶機。當用戶在應用程序中導航時，這個過程重復進行；當多個用戶訪問系統時，這個過程會並發進行。但是，數據流不是單向的，因為可以用來自用戶的信息更新數據庫，包括會話數據、統計數據（包括投票）和用戶提交的內容（比如評論或站點更新）。除了動態元素之外，還有靜態元素，比如圖像、JavaScript 代碼和層疊樣式表（CSS）。

在研究 LAMP 系統中的請求流之后，就來看看可能出現性能瓶頸的地方。數據庫提供許多動態信息，所以數據庫對查詢的響應延遲都會反映在客戶機中。Web 服務器必須能夠快速地執行腳本，還要能夠處理多個並發請求。最后，底層操作系統必須處於良好的狀態才能支持應用程序。通過網絡在不同服務器之間共享文件的其他設置也可能成為瓶頸。

度量性能

 

持續地對性能進行度量在兩個方面有幫助。首先，度量可以幫助了解性能趨勢，包括好壞兩方面的趨勢。作為一個簡單的方法，查看一下 Web 服務器上的中央處理單元（CPU）使用率，就可以了解 CPU 是否負載過重。同樣，查看過去使用的總帶寬並推斷未來的變化，可以幫助判斷什么時候需要進行網絡升級。這些度量最好與其他度量和觀測結合考慮。例如，當用戶抱怨應用程序太慢時，可以檢查磁盤操作是否達到了最大容量。

性能度量的第二個用途是，判斷調優是對系統性能有幫助，還是使它更糟糕了。方法是比較修改之前和之后的度量結果。但是，為了進行有效的比較，每次應該只修改一個設置，然后對適當的指標進行比較以判斷修改的效果。每次只修改一個設置的原因應該是很明顯的：同時做出的兩個修改很可能會相互影響。選擇用來進行比較的指標比較微妙。

選擇的指標必須能夠反映應用程序用戶感覺到的響應。如果一項修改的目標是減少數據庫的內存占用量，那么取消各種緩沖區肯定會有幫助，但是這會犧牲查詢速度和應用程序性能。所以，應該選擇應用程序響應時間這樣的指標，這會使調優向着正確的方向發展，而不僅僅是針對數據庫內存使用量

可以以許多方式度量應用程序響應時間。最簡單的方法可能是使用 curl 命令，見清單 1。

 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　清單 1. 使用 cURL 度量 Web 站點的響應時間

1 2 3

$ curl -o /dev/null -s -w %{time_connect}:%{time_starttransfer}:%{time_total}\      http://www.canada.com 0.081:0.272:0.779

清單 1 給出對一個流行的新聞站點執行 curl 命令的情況。輸出通常是 HTML 代碼，通過 -o 參數發送到 /dev/null。-s 參數去掉所有狀態信息。-w 參數讓 curl 寫出表 1 列出的計時器的狀態信息：

表 1. curl 使用的計時器

基本系統調節

在對系統的 Apache、PHP 和 MySQL 組件進行調優之前，應該花一些時間確保底層 Linux 組件的運行正常。還應該對正在運行的服務進行縮減，只運行需要的那些服務。這不但是一種良好的安全實踐，而且可以節省內存和 CPU 時間。

一些快速的內核調優措施

大多數 Linux 發布版都定義了適當的緩沖區和其他 Transmission Control Protocol（TCP）參數。可以修改這些參數來分配更多的內存，從而改進網絡性能。設置內核參數的方法是通過 proc 接口，也就是通過讀寫 /proc 中的值。幸運的是，sysctl 可以讀取 /etc/sysctl.conf 中的值並根據需要填充 /proc，這樣就能夠更輕松地管理這些參數。清單 2 展示在互聯網服務器上應用於 Internet 服務器的一些比較激進的網絡設置。

清單 2. 包含較為激進的網絡設置的 /etc/sysctl.conf

將這些設置添加到 /etc/sysctl.conf 的現有內容中。第一個設置啟用 TCP SYN cookie。當從客戶機發來新的 TCP 連接時，數據包設置了 SYN 位，服務器就為這個半開的連接創建一個條目，並用一個 SYN-ACK 數據包進行響應。在正常操作中，遠程客戶機用一個 ACK 數據包進行響應，這會使半開的連接轉換為全開的。有一種稱為 SYN 泛濫（SYN flood） 的網絡攻擊，它使 ACK 數據包無法返回，導致服務器用光內存空間，無法處理到來的連接。SYN cookie 特性可以識別出這種情況，並使用一種優雅的方法保留隊列中的空間

多數系統都默認啟用這個特性，但是確保配置這個特性更可靠。

啟用 TCP 窗口伸縮使客戶機能夠以更高的速度下載數據。TCP 允許在未從遠程端收到確認的情況下發送多個數據包，默認設置是最多 64 KB，在與延遲比較大的遠程客戶機進行通信時這個設置可能不夠。窗口伸縮會在頭中啟用更多的位，從而增加窗口大小。

后面四個配置項增加 TCP 發送和接收緩沖區。這使應用程序可以更快地丟掉它的數據，從而為另一個請求服務。還可以強化遠程客戶機在服務器繁忙時發送數據的能力。

最后一個配置項增加可用的本地端口數量，這樣就增加了可以同時服務的最大連接數量。

在下一次引導系統時，或者下一次運行 sysctl -p /etc/sysctl.conf 時，這些設置就會生效

配置磁盤來提高性能

 

磁盤在 LAMP 架構中扮演着重要的角色。靜態文件、模板和代碼都來自磁盤，組成數據庫的數據表和索引也來自磁盤。對磁盤的許多調優（尤其是對於數據庫）集中於避免磁盤訪問，因為磁盤訪問的延遲相當高。因此，花一些時間對磁盤硬件進行優化是有意義的。

首先要做的是，確保在文件系統上禁用 atime 日志記錄特性。atime 是最近訪問文件的時間，每當訪問文件時，底層文件系統必須記錄這個時間戳。因為系統管理員很少使用 atime，禁用它可以減少磁盤訪問時間。禁用這個特性的方法是，在 /etc/fstab 的第四列中添加 noatime 選項。清單 3 給出了一個配置示例。

清單 3. 演示如何啟用 noatime 的 fstab 示例

在清單 3 中只修改了 ext3 文件系統，因為 noatime 只對駐留在磁盤上的文件系統有幫助。為讓這一修改生效，不需要重新引導；只需重新掛裝每個文件系統。例如，為了重新掛裝根文件系統，運行 mount / -o remount。

有多種磁盤硬件組合，而且 Linux 不一定能夠探測出訪問磁盤的最佳方式。可以使用 hdparm 命令查明和設置用來訪問 IDE 磁盤的方法。hdparm -t /path/to/device 執行速度測試，可以將這個測試結果作為性能基准。為了使結果盡可能准確，在運行這個命令時系統應該是空閑的。清單 4 給出在 hda 上執行速度測試的結果。

清單 4. 在 /dev/hd 上執行的速度測試

這一測試說明，在這個磁盤上讀取數據的速度是大約每秒 60 MB。

在嘗試一些磁盤調優選項之前，必須注意一個問題。錯誤的設置可能損害文件系統。有時候會出現一個警告，指出這個選項與硬件不兼容；但是，有時候沒有警告消息。因此，在將系統投入生產之前，必須對設置進行徹底的測試。在所有服務器上都采用標准的硬件也會有所幫助。

表 2 列出比較常用的一些選項。

表 2. hdparm 的常用選項

 

不幸的是，對於 Fiber Channel and Small Computer Systems Interface（SCSI）系統，調優依賴於具體的驅動器。

必須將有幫助的設置添加到啟動腳本中，比如 rc.local。

網絡文件系統調優

 

網絡文件系統（NFS）是一種通過網絡共享磁盤的方法。NFS 可以幫助確保每個主機具有相同數據的拷貝，並確保修改反映在所有節點上。但是，在默認情況下，NFS 的配置不適合大容量磁盤。

每個客戶機應該用 rsize=32768,wsize=32768,intr,noatime 掛裝遠程文件系統，從而確保：

• 使用大的讀/寫塊（數字指定最大塊大小，在這個示例中是 32KB）。
• 在掛起時 NFS 操作可以被中斷。
• 不持續更新 atime

可以將這些設置放在 /etc/fstab 中，見 清單 3。如果使用自動掛裝器，那么應該將這些設置放在適當的 /etc/auto.* 文件中。

在服務器端，一定要確保有足夠的 NFS 內核線程來處理所有客戶機。在默認情況下，只啟動一個線程，但是 Red Hat 和 Fedora 系統會啟動 8 個線程。對於繁忙的 NFS 服務器，應該提高這個數字，比如 32 或 64。可以用 nfsstat -rc 命令評估客戶機，了解是否有阻塞的現象，這個命令顯示客戶機遠程過程調用（RPC）統計數據。清單 5 顯示一個 Web 服務器的客戶機統計數據。

清單 5. 顯示 NFS 客戶機的 RPC 統計數據

第二列 retrans 是零，這表示從上一次重新引導以來沒有出現需要重新傳輸的情況。如果這個數字比較大，就應該考慮增加 NFS 內核線程。設置方法是將所需的線程數量傳遞給 rpc.nfsd，比如 rpc.nfsd 128 會啟動 128 個線程。任何時候都可以進行這種設置。線程會根據需要啟動或銷毀。同樣，這個設置應該放在啟動腳本中，尤其是在系統上啟用 NFS 的腳本。

關於 NFS，最后要注意一點：如果可能的話，應該避免使用 NFSv2，因為 NFSv2 的性能比 v3 和 v4 差得多。在現代的 Linux 發行版中這應該不是問題，但是可以在服務器上檢查 nfsstat 的輸出，了解是否有任何 NFSv2 調用。

 

https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-tune-lamp-1/#artrelatedtopics