Apache와 NginX 비교, 차이점

deannn.Park·2021년 8월 1일

CS 기초

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Apache HTTP Server

Apache는 Apache Software Foundation에서 만든 웹 서버 프로그램이다. 거의 모든 OS에서 실행되고, 다른 유명한 소프트웨어 프로젝트와의 문서화가 잘 되어있고 통합 지원 등의 이점이 있습니다.

주요 특징

스레드 / 프로세스 기반 구조

Apache는 클라이언트 요청당 하나의 스레드가 처리하는 구조입니다.
사용자가 많으면 스레드 생성, 메모리 및 CPU 낭비가 심합니다.

MPM (Multi-Process Module)

MPM은 크게 두 가지 방식이 있습니다.
PreFork 방식 / Worker 방식

PreFork MPM (다중 프로세스)
- Client 요청에 대해 Apache 자식 프로세스를 생성하여 처리합니다.
- 요청이 많을 경우 Process를 생성하여 처리합니다.
  이 방식은 Apache 설치 시 default로 설정되어 있습니다.
- 하나의 자식 프로세스 당 하나의 스레드 를 갖는 구조로, 자식 프로세스는 최대 1024개까지 가능합니다.
- 스레드 간 메모리 공유를 하지 않습니다.
  이 방식은 독립적이기에 안정적인 반면, 메모리 소모가 크다는 단점이 있습니다.
- 실행 중인 프로세스를 복제하여 실행합니다. (메모리 영역까지 복제)
- 응답 프로세스를 미리 띄어놓고 클라이언트 요청 시 자식 프로세스가 반응하는 방식입니다.
- 디버깅이 빈약한 플랫폼에서 쉬운 디버깅이 가능합니다.
- 일반적으로 Single CPU 또는 Dual CPU에서 성능이 더 좋습니다.

Worker MPM (멀티 프로세스-스레드)
- Prefork 보다 메모리 사용량이 적고, 동시 접속자가 많은 사이트에 적합합니다.
  각 프로세스의 스레드를 생성해 처리하는 구조입니다.
- 스레드 간의 메모리 공유가 가능합니다.
- 프로세스당 최대 64개의 스레드 처리가 가능하며, 각 스레드는 하나의 연결만을 부여받습니다.
- 일반적으로 Multi CPU 시스템에서 성능이 좋습니다.

동적 컨텐츠 처리
다양한 모듈

단점

클라이언트 접속 시 마다 프로세스 또는 스레드를 생성하는 구조이기에 대량의 클라이언트(1만 이상)가 동시 접속한다면 CPU/메모리 사용이 증가하고 프로세스/스레드 생성 비용이 드는 등 요청에 한계가 있습니다.
Apache 서버의 프로세스가 blocking되면 요청을 처리하기 못하고 처리가 완료될 때 까지 계속 대기합니다.
Keep Alive(접속 대기)를 이용해 해결이 가능하지만, Keep Alive 때문에 대량 접속 시 효율이 떨어짐

NginX

Apache의 C10K 문제점 해결을 위해 만들어진 Event-Driven 구조의 웹 서버 소프트웨어입니다. 즉, 프로그램의 흐름이 이벤트에 의해 결정되는 방식입니다.

C10K : 1만개의 클라이언트 문제

한 시스템에 동시 접속자 수가 1만명이 넘어갈 때 효율적 방안

주요 특징

Event-Driven 처리 기반 구조

한 개 또는 고정된 프로세스만 생성하고, 여러 개의 Connection을 모두 Event-Handler를 통해 비동기 방식으로 처리합니다.
적은 양의 스레드만 사용되기 때문에 Context Swiching 비용이 적고, CPU 소모가 적습니다.
Apache와 달리 동시 접속자 수가 많아져도 추가적인 생성 비용이 들지 않습니다.
CPU와 관계없이 모든 I/O들을 전부 Event Listener로 미루기 때문에 흐름이 끊기지 않고 응답이 빠르게 진행되어 1개의 프로세스로 더 빠른 작업이 가능합니다.
이 덕분에 메모리를 적게 사용합니다.

Context Swiching

Context: 스레드가 작업을 진행하는 동안 작업정보(레지스터, 커널스택, 사용자스택 등)를 보관.

OS가 A작업을 진행할 때 A스레드의 Context를 읽어오며, B스레드로 전환 할 때 A스레드의 Context를 저장하고 B스레드의 Context를 읽어오는 일련의 반복을 수행.

스레드의 갯수가 많아질 수록 context swiching 작업은 더 빈번하게 일어나고, 이 때문에 성능이 저하될 수 있음.

리버스 프록시로 배치 가능

NginX의 빠른 처리 속도를 활용하여 클라이언트의 모든 요청을 처리합니다.

단점

동적 컨텐츠를 기본적으로 처리할 수 없습니다.
외부 프로세서로 전달하고 렌더링 된 컨텐츠를 다시 전송할 때 까지 기다려야 합니다. (프로세스 속도 저하)
Apache에 비해 다양한 모듈이 없습니다.

정리

Apache	NginX
요청 당 스레드 또는 프로세스가 처리하는 구조	비동기 이벤트 기반으로 요청
CPU/메모리 자원 낭비 심함	CPU/메모리 자원 사용률 낮음
NginX보다 모듈이 다양	Apache에 비해 다양한 모듈이 없음
PHP 모듈 등 직접 적재 가능	많은 접속자들 대응 가능
안정성, 확장성, 호환성 우세	성능 우세
동적 컨텐츠 단독 처리 가능	동적 컨텐츠 단독 처리 불가능