Apacheとはなんぞや

Apache httpd server

背景

初めてインフラの現場で働くことになったので自分なりにApacheについて勉強してまとめてみた

1. Apacheの基本

Apacheとは？

• OSとアプリケーションソフトウェアの中間に位置するミドルウェアの一種。
• 正式名称は「Apache HTTP Server」。
• オープンソースソフトウェア（OSS）として開発されている、世界的に広く使われているWebサーバーソフトウェア。

Webサーバーの役割

• 基本動作: ブラウザからのリクエスト（「このページを見たい」）に対し、サーバーに保存されているWebコンテンツ（HTML、CSS、画像、PDFなど）を返す役割を持つ。
• ソフトウェアとハードウェア: Apache自体は「Webサーバー機能を提供するソフトウェア」。このソフトウェアが動いているコンピュータ全体を指して「Webサーバー」と呼ぶことも多い。
• 分かりやすい例え: レストランのウェイター。
  • お客さん（ブラウザ）の注文（リクエスト）を聞き、厨房（サーバー内のファイルやプログラム）から料理（Webコンテンツ）を運んで提供する。

2. Apacheの動作モデル (MPM)

Apacheがリクエストをどのように処理するかの方式。性能に大きく影響する。

重要：プロセスとスレッドの違いを理解する

この2つの違いを理解することが、動作モデルを理解する鍵となる。

プロセス (Process)

• 概要: OS上で実行中のプログラムそのもの。OSからメモリ空間などを割り当てられた、独立した一つの「作業単位」。
• 例え: 1軒の独立した家。
  • 住所（プロセスID）や壁（独立したメモリ空間）があり、他の家とは完全に分離されている。
  • マルチプロセス: 複数の独立した家が建っている状態。

スレッド (Thread)

• 概要: 1つのプロセスの中で、並行して処理を行うための、さらに小さな作業単位。
• 例え: 家の中にいる人。
  • 1軒の家（プロセス）の中に複数人（スレッド）が住んでいる。
  • 全員が同じ台所や寝室（メモリ空間を共有）して作業を行う。
  • マルチスレッド: 1つの家の中で、料理する人、掃除する人、洗濯する人…と、複数の人が同時に異なる作業を進めている状態。

Apacheの主な動作モデル

このプロセスとスレッドの考え方を元に、Apacheは以下のような動作モデルを持つ。

preforkモデル (マルチプロセス方式)

• 動作: 1つのリクエストに対し、1つのプロセスを割り当てる。
• 例え: お客さん1人に対して、家を1軒まるごと用意するイメージ。
• 長所: 構造がシンプルで、一つのプロセスで問題が起きても他に影響しにくく、非常に安定している。
• 短所: プロセスはメモリ消費が大きいため、同時接続数が増えるとメモリを大量に消費する。

worker / event モデル (マルチスレッド方式)

• 動作: 1つのプロセスが内部に複数のスレッドを持ち、複数のリクエストを効率的に処理する。
• 例え: 1軒の家に複数の店員（スレッド）がいて、複数のお客さん（リクエスト）を同時にさばくイメージ。
• 長所: preforkに比べてメモリ消費が少なく、より多くの同時接続に対応できる。
• 短所: メモリを共有しているため、一つのスレッドの問題がプロセス全体に影響する可能性がある（近年は安定性も向上している）。

3. Apacheの長所と短所、適した用途

長所・強み

• 機能の豊富さとカスタマイズ性:
  • モジュールシステム: 必要な機能を部品（モジュール）として自由に追加・削除できる。
  • .htaccessファイル: ディレクトリ単位で、アクセス制御やリダイレクト設定などを非常に細かく、動的に変更できる。レンタルサーバーで広く採用されている理由の一つ。
• 動的コンテンツとの連携:
  • PHPなどのサーバーサイドプログラムと連携し、リクエストに応じて内容が変わる動的コンテンツの処理が得意。
• クロスプラットフォーム:
  • Linux、Windows、macOSなど、特定のOSに依存せず動作する。
• 実績と安定性:
  • 長い歴史を持ち、世界中で利用されてきた豊富な実績と情報量がある。

短所・不向きな用途

• 大量の同時接続:
  • 特にpreforkモデルでは、同時接続数が増えるとメモリを大量に消費するため、SNSのように常に多数の接続を維持するようなサイトには不向き（C10K問題）。

適した用途

• 個人サイトや企業のブログ・Webサイト（特にWordPressを利用する場合）。
• 動的な処理が多く、柔軟な設定が求められるWebアプリケーション。

4. 主な競合：Nginx

• 現在、Apacheと並んで広く使われているWebサーバーソフトウェア。
• 大量の同時接続処理に非常に強く、メモリ消費が少ないのが最大の特徴。
• 静的コンテンツの高速配信を得意とする。
• 近年では、お互いの長所を活かすためにNginxとApacheを連携させて使う構成も人気。

参考文献

https://youtu.be/Tfkt-2W_imk?si=3Esi4pizBlie_gZ1

https://hnavi.co.jp/knowledge/blog/apache/

https://e-words.jp/w/Apache.html

https://www.geekly.co.jp/column/cat-technology/1903_096/

https://zenn.dev/farstep/articles/process-thread-difference