Apache 高并发场景下 CPU 使用率飙升的排查思路

apache在高并发下cpu飙升时，应首先确认是否为apache进程导致，并通过以下步骤排查与优化：1. 使用top、htop等工具监控系统资源和apache进程状态；2. 开启慢日志分析处理时间过长的请求；3. 检查连接数并适当调整maxrequestworkers或threadsperchild参数；4. 禁用不必要的apache模块以降低资源消耗；5. 优化代码逻辑及数据库查询，减少cpu负载；6. 启用缓存策略（如mod_cache、redis）减轻服务器压力；7. 调整keepalive设置提升连接复用效率；8. 使用性能分析工具（如xdebug、strace）定位瓶颈；9. 必要时升级硬件或部署负载均衡架构；10. 同步优化操作系统内核、网络设施、数据库配置等非apache因素。

Apache在高并发下CPU飙升，通常意味着服务器正在努力处理大量的请求。问题的根源可能很多，但关键在于找到瓶颈所在。

排查思路：

1. 监控先行： 首先，使用 top、htop 或 vmstat 等工具实时监控CPU使用率、内存占用、进程状态等关键指标。top 命令能快速显示哪些进程占用了最多的CPU资源。如果发现是 Apache 进程（httpd）占用率高，那么问题就集中在 Apache 上。

2. 慢日志分析： 开启 Apache 的慢日志功能（mod_log_config），记录处理时间超过阈值的请求。分析慢日志，找出哪些请求导致了延迟，例如：

   LogFormat "%h %l %u %t "%r" %>s %b %T" common CustomLog logs/slow.log common env=slow <IfModule mod_log_config.c>   SetEnvIf Request_URI ".*" slow </IfModule>

   这里的 %T 记录了请求处理的时间，单位是秒。

3. 连接数检查： 使用 netstat -an | grep :80 | wc -l 或 ss -t | grep :80 | wc -l 检查当前连接到 Apache 的连接数。如果连接数很高，可能需要调整 Apache 的 MaxRequestWorkers 或 ThreadsPerChild 参数。

4. 模块排查： 有些 Apache 模块可能会消耗大量的CPU资源。例如，mod_php 在处理PHP脚本时，如果代码效率不高，或者存在死循环，就会导致CPU飙升。可以尝试禁用一些不常用的模块，观察CPU使用率是否下降。

5. 资源限制： 检查服务器的资源限制，例如 ulimit -n 查看文件句柄数的限制。如果文件句柄数太小，Apache可能无法处理大量的并发请求。

6. 代码优化： 如果确定是某个特定的请求导致了CPU飙升，那么需要检查相关的代码，例如PHP脚本、数据库查询等。可以使用性能分析工具（如 Xdebug）来找出代码中的瓶颈。

7. 缓存策略： 考虑使用缓存来减轻服务器的压力。可以使用 Apache 的 mod_cache 模块，或者使用外部缓存系统（如 redis、memcached）来缓存静态资源和动态内容。

8. 负载均衡： 如果单台服务器无法承受高并发的压力，可以考虑使用负载均衡器（如 nginx、HAProxy）将请求分发到多台服务器上。

Apache服务器CPU占用过高，如何诊断和解决？

1. 确认问题： 首先确认CPU占用率确实过高。使用 top 命令查看CPU占用率，并确认是 Apache 进程（httpd）占用了大量的CPU资源。同时，观察服务器的负载情况，如果负载也很高，那么说明服务器已经处于超负荷状态。

2. 确定问题类型： 区分是持续性的CPU高占用，还是偶发性的CPU高占用。持续性的CPU高占用通常是由于代码问题、配置问题或资源限制导致的。偶发性的CPU高占用可能是由于突发流量、恶意攻击或计划任务导致的。

3. 分析日志： 查看 Apache 的错误日志和访问日志，寻找异常信息。错误日志可以帮助你找到代码中的错误，访问日志可以帮助你找到恶意请求或异常流量。

4. 分析慢日志： 开启 Apache 的慢日志功能，记录处理时间超过阈值的请求。分析慢日志，找出哪些请求导致了延迟，例如数据库查询、外部api调用等。

5. 使用性能分析工具： 使用性能分析工具（如 Xdebug、strace）来分析 Apache 进程的运行状态。Xdebug 可以帮助你找到PHP代码中的瓶颈，strace 可以帮助你跟踪系统调用。

6. 优化代码： 根据性能分析的结果，优化代码。例如，优化数据库查询、减少外部API调用、使用缓存等。

7. 调整配置： 调整 Apache 的配置参数，例如 MaxRequestWorkers、ThreadsPerChild、KeepAliveTimeout 等。这些参数可以影响 Apache 的并发处理能力。

8. 升级硬件： 如果代码和配置都优化到了极致，但CPU占用率仍然过高，那么可能需要升级服务器的硬件，例如CPU、内存等。

9. 安全防护： 采取安全防护措施，防止恶意攻击。例如，使用防火墙、入侵检测系统等。

10. 监控报警： 建立完善的监控报警系统，及时发现和解决问题。

如何优化Apache配置以降低CPU使用率？

1. 调整 MaxRequestWorkers (MPM Prefork): 这是prefork MPM中最重要的参数之一。它控制着Apache可以同时处理的最大请求数。如果设置得太高，可能会导致服务器资源耗尽，CPU使用率飙升。建议根据服务器的内存大小和CPU核心数进行调整。一个经验法则是：MaxRequestWorkers = (服务器总内存 / 每个Apache进程的平均内存占用) * CPU核心数。可以使用 ps aux | grep httpd 命令来查看Apache进程的内存占用情况。

2. 调整 ThreadsPerChild (MPM Worker/Event): 对于worker和event MPM，这个参数控制着每个子进程可以创建的线程数。类似于 MaxRequestWorkers，设置得太高也会导致资源耗尽。建议根据服务器的CPU核心数和内存大小进行调整。

3. 启用 KeepAlive: KeepAlive 允许客户端在同一个TCP连接上发送多个请求，从而减少了建立和关闭连接的开销。这可以显著降低CPU使用率，特别是对于有大量静态资源请求的网站。但是，如果 KeepAliveTimeout 设置得太长，可能会导致连接数过多，占用服务器资源。

4. 禁用不必要的模块: 禁用不使用的 Apache 模块可以减少内存占用和CPU使用率。可以使用 apachectl -M 命令查看已启用的模块，然后使用 a2dismod 命令禁用不必要的模块。

5. 使用缓存: 使用 Apache 的 mod_cache 模块或外部缓存系统（如 Redis、Memcached）可以缓存静态资源和动态内容，从而减轻服务器的压力。mod_cache 可以缓存静态资源，如图片、css、JavaScript 等。对于动态内容，可以使用外部缓存系统来缓存数据库查询结果、API 响应等。

6. 压缩传输: 启用 Gzip 压缩可以减少传输的数据量，从而降低CPU使用率。可以使用 mod_deflate 模块来启用 Gzip 压缩。

7. 优化静态资源: 优化静态资源，例如压缩图片、合并 CSS 和 JavaScript 文件、使用 CDN 等。这些优化可以减少请求数量和数据量，从而降低CPU使用率。

8. 限制并发连接数: 使用 mod_reqtimeout 模块可以限制客户端的并发连接数，防止恶意攻击或异常流量导致CPU飙升。

9. 升级 Apache 版本: 新版本的 Apache 通常会包含性能优化和安全修复，升级到最新版本可以提高服务器的性能和安全性。

高并发下，除了 Apache 本身，还有哪些因素可能导致 CPU 飙升？

1. 数据库查询: 慢查询是导致 CPU 飙升的常见原因之一。当 Apache 需要从数据库中获取数据时，如果查询效率不高，就会导致 Apache 进程长时间占用 CPU 资源。可以使用数据库的慢查询日志来找出慢查询，然后进行优化。

2. PHP 代码: PHP 代码中的性能瓶颈也会导致 CPU 飙升。例如，复杂的计算、大量的循环、未优化的算法等。可以使用性能分析工具（如 Xdebug）来找出 PHP 代码中的瓶颈，然后进行优化。

3. 外部 API 调用: 如果 Apache 需要调用外部 API，而 API 的响应速度很慢，就会导致 Apache 进程长时间等待，占用 CPU 资源。可以使用异步请求或缓存 API 响应来解决这个问题。

4. 磁盘 I/O: 磁盘 I/O 瓶颈也会导致 CPU 飙升。当 Apache 需要读取或写入大量数据时，如果磁盘 I/O 速度很慢，就会导致 Apache 进程长时间等待，占用 CPU 资源。可以使用 SSD 硬盘或优化磁盘 I/O 操作来解决这个问题。

5. 网络 I/O: 网络 I/O 瓶颈也会导致 CPU 飙升。当 Apache 需要发送或接收大量数据时，如果网络 I/O 速度很慢，就会导致 Apache 进程长时间等待，占用 CPU 资源。可以使用 CDN 或优化网络配置来解决这个问题。

6. 操作系统: 操作系统本身的性能问题也会导致 CPU 飙升。例如，内存不足、进程调度不合理、文件系统性能差等。可以使用操作系统的性能监控工具来找出问题，然后进行优化。

7. 安全问题: 恶意攻击，例如 ddos 攻击、sql 注入攻击等，也会导致 CPU 飙升。采取安全防护措施，例如使用防火墙、入侵检测系统等。

8. 日志记录: 过多的日志记录也会导致 CPU 飙升。特别是当日志级别设置为 DEBUG 或 TRACE 时，会产生大量的日志数据，占用磁盘 I/O 和 CPU 资源。建议根据实际需要调整日志级别。

如何使用工具监控 Apache 的性能？

1. top/htop: 这是最常用的系统监控工具，可以实时显示 CPU 使用率、内存占用、进程状态等关键指标。top 命令是 linux 系统自带的，htop 是一个增强版的 top 命令，提供了更友好的界面和更多的功能。

2. vmstat: vmstat 可以显示系统的虚拟内存、进程、CPU 活动等信息。它可以帮助你了解系统的整体性能状况。

3. iostat: iostat 可以显示磁盘 I/O 的统计信息。它可以帮助你了解磁盘 I/O 是否是性能瓶颈。

4. netstat/ss: netstat 和 ss 可以显示网络连接的信息。它可以帮助你了解 Apache 的连接数、网络流量等情况。

5. tcpdump: tcpdump 可以抓取网络数据包。它可以帮助你分析网络流量，找出恶意请求或异常流量。

6. Apache Status Module (mod_status): mod_status 是 Apache 的一个内置模块，可以显示 Apache 的运行状态，例如当前连接数、请求处理情况、CPU 使用率等。需要在 Apache 配置文件中启用 mod_status 模块，并设置访问权限。

7. Apache MPM Event Status Module (mod_event_status): 类似于 mod_status，但专门用于 event MPM。提供更详细的连接和线程信息。

8. New Relic/Datadog/Dynatrace: 这些是商业的性能监控工具，提供了更强大的功能和更友好的界面。它们可以监控 Apache 的 CPU 使用率、内存占用、响应时间等指标，并提供详细的性能分析报告。

9. prometheus/grafana: Prometheus 是一个开源的监控系统，Grafana 是一个开源的数据可视化工具。可以使用 Prometheus 收集 Apache 的性能指标，然后使用 Grafana 进行可视化展示。

10. elk Stack (elasticsearch, Logstash, Kibana): ELK Stack 是一个流行的日志分析平台。可以使用 Logstash 收集 Apache 的日志，然后使用 Elasticsearch 存储日志数据，最后使用 Kibana 进行可视化分析。

在高并发场景下，仅仅优化 Apache 配置够吗？还需要考虑哪些方面？

1. 操作系统调优： 优化操作系统的内核参数，例如 TCP 连接参数、文件系统参数等。可以提高系统的并发处理能力和 I/O 性能。

2. 网络基础设施： 确保网络基础设施能够承受高并发的压力。例如，使用高性能的路由器、交换机、负载均衡器等。

3. 数据库优化： 优化数据库的配置和查询，减少数据库的压力。可以使用数据库连接池、缓存、索引等技术。

4. 代码优化： 优化代码，减少 CPU 使用率和内存占用。可以使用性能分析工具来找出代码中的瓶颈，然后进行优化。

5. 安全防护： 采取安全防护措施，防止恶意攻击。例如，使用防火墙、入侵检测系统等。

6. 负载均衡： 使用负载均衡器将请求分发到多台服务器上，提高系统的可用性和可扩展性。

7. CDN (Content Delivery Network): 使用 CDN 将静态资源缓存到离用户更近的节点，减少服务器的压力和网络延迟。

8. 监控和报警： 建立完善的监控报警系统，及时发现和解决问题。

9. 容量规划： 提前进行容量规划，根据业务增长趋势预测未来的资源需求，并提前进行扩容。

10. 自动化运维： 使用自动化运维工具，例如 ansible、Chef、puppet 等，自动化部署、配置和管理服务器，提高运维效率。