Web Server Benchmarking: Apache 2.4 vs Nginx 1.6.2

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1 Web Server Benchmarking: Apache 2.4 vs Nginx Ciro Amati, Stefania Cardamone Universitá degli Studi di Salerno February 16, 2015

2 Overview Introduzione Server Web Configurazione Software Hardware Parametri Workload Statici Dinamici Conclusioni

3 Introduzione Server Web Server Web E un applicazione software Esecuzione: server fisico Protocollo utilizzato per la comunicazione: HTTP (o HTTPS) HTTP request. Il client effettua una richiesta al Web Server HTTP response. Il Web Server risponde alla richiesta

4 Introduzione Server Web Web Server piú diffusi

5 Introduzione Server Web Apache HTTP Server Sviluppatore: Apache Software Foundation Piattaforma server Web modulare piú diffusa UNIX/Linux Microsoft

6 Introduzione Server Web Apache HTTP Server Vantaggi: Affidabilitá Facilitá di implementazione Modularitá Ottima documentazione Svantaggi: Enorme consumo di memoria del demone Basato su un architettura multithreaded: un thread coinvolge l utilizzo di grandi quantitativi di memoria Sottoposto ad attacchi di tipo DoS (slow-loris)

7 Introduzione Server Web Nginx Sviluppatore: Igor Sysoev E anche un server proxy di posta elettronica (IMAP / POP3) Multipiattaforma: Unix Linux varianti di BSD Mac OS X Solaris Microsoft Windows

8 Introduzione Server Web Nginx Vantaggi: Web servers di tipo asincrono (Apache é basato su un architettura process-based e necessita di 1 thread per ogni richiesta da soddisfare) Basato su un architettura che consente di servire piú richieste con uno solo o con pochissimi thread Consumo di memoria quasi nullo o modesto Ottima documentazione Svantaggi: Puó essere scaricato solo sotto forma di sorgenti da ricompilare Documentazione ufficiale in russo

9 Configurazione Software Software Server: Apache 2.4 Nginx MySQL + PHPMyAdmin Client: Httperf 0.9.0

10 Configurazione Hardware OS utilizzati... Client Server Esito MacOS MacOS Negativo MacOS Windows Negativo Windows MacOS Negativo Linux MacOS Negativo MacOS Linux Negativo Linux Linux Positivo

11 Configurazione Hardware Hardware Ubuntu Memoria 5,7 GiB Processore Intel Core i5-460m 2.53 Ghz Rete: Fast Ethernet 100Mbps Carico server a riposo: Memoria occupata 800 MiB Cpu utilizzata : meno del 10 %

12 Parametri Parametri (1) Performance misurate in termini di: Numero di richieste servite al secondo Tempo di risposta per ogni nuova connessione Throughput Risposte al secondo * [ header HTTP + dimensione file (su server)]

13 Parametri Parametri (2) rate: specifica il numero di connessioni al secondo (req/s) num-conn: specifica il numero totale di connessioni da creare num-call: specifica il numero di chiamate per connessione Reply rate: (min, avg, max) specifica quante connessioni ha effettuato per secondo Reply time: specifica quanto tempo il server impiega per gestire la richiesta. Nell esempio della slide precedente ci sono voluti 10,8 millisecondi tra linvio del primo byte della richiesta e la ricezione del primo byte della risposta

14 Parametri Parametri (3) client-timo: specifica il numero di volte che una sessione di connessione non é riuscita a causa della scadenza del timeout socket-timo: il numero di volte che una connessione TCP fallisce con un timeout a livello di socket connrefused: il numero di volte che il server rifiuta una connessione TCP fd-unavail: il numero di volte che il processo httperf va oltre i file descrittori. Quando questo conteggio é diverso da zero, il test risulta nullo perché il client é stato sovraccaricato

15 Workload Workload Il load/stress test di un server web permette di verificare se e come un sito web funziona al crescere delle richieste E simulata la navigazione da parte di molti utenti contemporaneamente si verificano i tempi di risposta delle varie pagine web analisi dei codici di risposta verifica se il server inizia a restituire pagine con errori

16 Workload Workload statici - dimensione file: Piccola (20KB) Media (100KB) dinamici Il test é stato effettuato utilizzando MySQL (entrambi i server) E stato utilizzato il database del precedente benckmark La query é effettuata sulla tabella Country, la quale genera una lista di 240 righe e 15 colonne Il file PHP generato dalla richiesta, ha dimensione circa 30KB *Download tabella Country

17 Statici Statici (20KB) Parametri httperf: Numero connessioni: Timeout(s): 5 Dimensioni file (KB): 20

18 Statici Statici (20KB) - Server Apache Rate Response time(ms) Reply rate(avg) Thrghpt (KB/s) Err , , , , , , , , , , , , , Errori Rate client-timo socket-timo connrefused connreset fd-unavail other Si riporta evidenziata in giallo la riga corrispondente all ultimo test senza errori

19 Statici Statici (20KB) - Server Nginx Rate Response time(ms) Reply rate(avg) Thrghpt (KB/s) Err , , , , , , , , , , , ,3 490,2 9710,8 980 Errori Rate client-timo socket-timo connrefused connreset fd-unavail other Si riporta evidenziata in giallo la riga corrispondente all ultimo test senza errori

20 Statici Statici (20KB) - Benchmark on Response Time Rate Apache 0,8 0,8 0,9 0,9 1,0 1,6 Nginx 0,8 0,8 0,5 0,5 0,7 1,1

21 Statici Statici (20KB) - Benchmark on Reply Rate Rate Apache Nginx ,2

22 Statici Statici (20KB) - Benchmark on Throughput Rate Apache 2023, ,1 9104, , ,8 7280,6 Nginx 2017, ,1 9078, , ,2 9710,8

23 Statici Statici (100KB) Parametri httperf: Numero connessioni: Timeout(s): 5 Dimensioni file (KB): 100

24 Statici Statici (100KB) - Server Apache Rate Response time(ms) Reply rate(avg) Thrghpt (KB/s) Err. 50 0, , , , ,2 121,6 9120, Errori Rate client-timo socket-timo connrefused connreset fd-unavail other Si riporta evidenziata in giallo la riga corrispondente all ultimo test senza errori

25 Statici Statici (100KB) - Server Nginx Rate Response time(ms) Reply rate(avg) Thrghpt (KB/s) Err. 50 0, , , , , , ,8 131, , Errori Rate client-timo socket-timo connrefused connreset fd-unavail other Si riporta evidenziata in giallo la riga corrispondente all ultimo test senza errori

26 Statici Statici (100KB) - Benchmark on Response Time Rate Apache 0,8 0,8 0,8 Nginx 0,7 0,7 0,8

27 Statici Statici (100KB) - Benchmark on Reply Rate Rate Apache ,6 Nginx ,8

28 Statici Statici (100KB) - Benchmark on Throughput Rate Apache , ,3 Nginx 4898,3 7347,5 8697, ,9

29 Dinamici Dinamici (30KB) - Server Apache Rate Response time(ms) Reply rate(avg) Thrghpt (KB/s) Err , , , , , , , , Errori Rate client-timo socket-timo connrefused connreset fd-unavail other Si riporta evidenziata in giallo la riga corrispondente all ultimo test senza errori

30 Dinamici Dinamici (30 KB) - Server Nginx Rate Response time(ms) Reply rate(avg) Thrghpt (KB/s) Err , , , , , , , Errori Rate client-timo socket-timo connrefused connreset fd-unavail other Si riporta evidenziata in giallo la riga corrispondente all ultimo test senza errori

31 Dinamici Dinamci (30KB) - Benchmark on Response Time Rate Apache 2,7 2,6 3,4 Nginx 2,6 2,5 3,2

32 Dinamici Dinamici (30KB) - Benchmark on Reply Rate Rate Apache Nginx

33 Dinamici Dinamici (30KB) - Benchmark on Throughput Rate Apache 3551,3 7102, ,5 7204,9 Nginx 3551,3 7102, ,

34 Conclusioni Conclusioni Lavoro procedente Ubuntu Memoria 3,7 GiB DDR3 Intel Core GHz Rete: Fast Ethernet 100Mbps Server Client Apache 2.4 Nginx 1.6 Httperf Nostro lavoro Ubuntu Memoria 5,7 GiB Intel Core i5-460m 2.53 Ghz Rete: Fast Ethernet 100Mbps Server Client Apache 2.4 Nginx Httperf 0.9.0

35 Conclusioni Conclusioni Dai test effettuati possiamo riscontrare che, rispetto al lavoro del precedente anno, i nostri risultati sono quasi equivalenti, tranne in alcuni test per il valore di response time. Per i test statici, abbiamo riscontrato un miglioramento di 0,1ms e 0,3ms per il response time, a ogni singolo test. Per i test dinamici, i risultati sono del tutto equivalenti al benchmark dell anno precedente. Dal punto di visto software, Apache non ha rilasciato nuove versioni. Nginx é passato dalla versione alla 1.6.2, ma con poche differenze sostanziali. Per cui, le differenze riscontrate, dipendendo sicuramente dal miglioramento dell hardware utilizzato. Dal punto di vista delle prestazioni, infine, si é potuto riscontrare che i risultati riportati da Nginx sono leggermente inferiori rispetto ad Apache, per quasi tutti i test. In conclusione possiamo affermare che, nonostante Apache sia il Web Server piú diffuso al mondo, Nginx pu essere un valido concorrente.