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ApacheとPHP-FPMでPHPスクリプトのメモリ使用量を最適化する方法

Apache

ApacheとPHP-FPMを連携させることで、PHPスクリプトのメモリ使用量を効率的に管理し、Webサーバーのパフォーマンスを向上させることができます。従来のApacheモジュール（mod_php）を使用した場合、すべてのApacheプロセスがPHPを実行できるようになり、メモリ消費が増大することがあります。これに対して、PHP-FPM（FastCGI Process Manager）はPHP処理をApacheとは独立したプロセスで実行するため、必要なときだけPHPプロセスが起動され、効率的にメモリを利用できます。

本記事では、ApacheとPHP-FPMを連携するメリットや設定方法、メモリ使用量の最適化手法について詳しく解説します。さらに、実践的な設定例やパフォーマンスの監視方法も紹介し、PHP-FPMの活用を通じて安定したWebサーバー環境を構築する方法を学びます。

目次

ApacheとPHP-FPMの基本概要


ApacheとPHP-FPMは、WebサーバーとPHPの実行環境として連携し、高いパフォーマンスと柔軟性を提供します。それぞれの役割と特徴を理解することが、最適な構成を実現するための第一歩です。

Apacheの役割と特徴


Apacheは、世界中で広く利用されているWebサーバーの一つです。静的ファイルの提供やHTTPリクエストの処理、SSL/TLSによる暗号化通信など、多岐にわたる機能を備えています。特にモジュール方式を採用しており、必要に応じて拡張機能を追加できるのが特徴です。

PHP-FPMの役割と特徴


PHP-FPM（FastCGI Process Manager）は、PHPスクリプトを高速に実行するためのプロセスマネージャーです。従来のmod_phpに代わる方式として、ApacheやNginxなどのWebサーバーと連携し、FastCGIを通じてPHPコードを処理します。PHP-FPMは独自のプール管理を行い、必要なときにPHPプロセスを生成・維持するため、メモリ消費を抑えつつ、リクエストに応じたスケールが可能です。

ApacheとPHP-FPMの連携の利点


ApacheとPHP-FPMを組み合わせることで、以下の利点が得られます。

  • パフォーマンス向上：PHPプロセスが必要なときだけ起動され、メモリ消費が抑えられます。
  • 安定性の向上：PHPプロセスが独立しているため、PHPのクラッシュがApache全体に影響を与えるリスクが減少します。
  • スケーラビリティ：負荷に応じてPHPプロセスの数を動的に調整できるため、アクセス数が多いサイトでも効率的に処理できます。

次のセクションでは、PHP-FPMの動作原理と、その利点について詳しく掘り下げていきます。

PHP-FPMの仕組みと利点


PHP-FPM（FastCGI Process Manager）は、PHPスクリプトの実行を効率化し、大規模なWebサイトや高負荷環境においてパフォーマンスを向上させるためのプロセスマネージャーです。その仕組みを理解することで、Apacheとの連携による利点がより明確になります。

PHP-FPMの動作原理


PHP-FPMは、FastCGIというプロトコルを利用してPHPスクリプトを実行します。Apacheはリクエストを受け取ると、PHP-FPMにリクエストを転送し、PHPが処理を行った後に結果をApacheへ返します。このプロセスは以下のように進行します。

  1. ApacheがHTTPリクエストを受信
  2. PHP-FPMにFastCGI経由でリクエストを転送
  3. PHP-FPMがプール内のプロセスにリクエストを割り当てる
  4. PHPスクリプトを実行し、結果をApacheに返却
  5. Apacheがクライアントに応答を送信

PHP-FPMは、リクエストごとにプロセスを生成するのではなく、あらかじめ複数のプロセスをプールとして準備しておくことで、リクエストの高速処理を実現します。

PHP-FPMの利点

1. 高パフォーマンス


PHP-FPMは、プロセスの起動・終了のオーバーヘッドを削減し、複数のリクエストを並行して処理できるため、Webサイトの応答速度が向上します。特にアクセスの多いWebサイトでは、この利点が顕著に表れます。

2. メモリ使用量の削減


Apacheのmod_phpでは、すべてのApacheプロセスがPHPを実行可能な状態を維持しますが、PHP-FPMでは必要なPHPプロセスのみが稼働します。これにより、サーバー全体のメモリ消費を抑えることができます。

3. 柔軟なプロセスマネジメント


PHP-FPMは、リクエストの増減に応じてプロセス数を自動で調整する機能を持っています。これにより、負荷が少ない場合はメモリ使用量を削減し、負荷が高まった際には迅速にスケールアップが可能です。

4. 安定性と耐障害性


PHP-FPMのプロセスはApacheとは独立しているため、PHPがクラッシュしてもApache自体に影響を与えません。これにより、システム全体の安定性が向上します。

次のセクションでは、具体的にPHP-FPMをApacheに統合する手順について詳しく解説します。

PHP-FPMをApacheに統合する方法


ApacheとPHP-FPMを連携させることで、PHPスクリプトの処理をApacheプロセスから分離し、効率的なメモリ管理とパフォーマンス向上を実現できます。ここでは、具体的な統合手順を解説します。

PHP-FPMのインストール


まず、PHP-FPMがインストールされていない場合は以下のコマンドでインストールします。

Debian/Ubuntuの場合

sudo apt update
sudo apt install php-fpm

CentOS/RHELの場合

sudo yum install php-fpm

インストールが完了したら、PHP-FPMサービスを起動し、自動起動を有効にします。

sudo systemctl start php-fpm
sudo systemctl enable php-fpm

ApacheでのPHP-FPM設定


ApacheがPHP-FPMと連携できるように設定を行います。ApacheのFastCGIモジュールを有効にし、PHP-FPMの設定を追加します。

Debian/Ubuntuの場合

sudo a2enmod proxy_fcgi setenvif
sudo a2enconf php*-fpm
sudo systemctl restart apache2

CentOS/RHELの場合

sudo yum install mod_proxy_fcgi
sudo systemctl restart httpd

ApacheのVirtualHost設定


次に、ApacheのVirtualHost設定でPHP-FPMと連携させます。
Apacheの設定ファイル（例：/etc/apache2/sites-available/000-default.conf）を編集し、以下のようにFastCGIの設定を追加します。

<VirtualHost *:80>
    ServerName example.com
    DocumentRoot /var/www/html

    <FilesMatch \.php$>
        SetHandler "proxy:unix:/run/php/php8.1-fpm.sock|fcgi://localhost"
    </FilesMatch>

    ErrorLog ${APACHE_LOG_DIR}/error.log
    CustomLog ${APACHE_LOG_DIR}/access.log combined
</VirtualHost>

php8.1-fpm.sockの部分はインストールしたPHPバージョンに応じて変更してください。たとえば、PHP 7.4の場合はphp7.4-fpm.sockになります。

設定の反映と確認


設定を反映させるためにApacheを再起動します。

sudo systemctl restart apache2

ブラウザでPHPスクリプトを実行して、PHP-FPMが正しく動作しているか確認します。以下のようなテストファイルを作成します。

echo "<?php phpinfo(); ?>" > /var/www/html/info.php


ブラウザでhttp://example.com/info.phpにアクセスし、PHP情報が表示されれば設定は成功です。

次のセクションでは、PHP-FPMのプール設定を調整し、さらにメモリ使用量を最適化する方法を解説します。

PHP-FPMのプール設定とメモリ管理


PHP-FPMのプール設定を適切に調整することで、リソースの消費を抑えつつ高いパフォーマンスを維持できます。ここでは、プール設定の概要と具体的な調整方法を解説します。

プールとは何か


PHP-FPMでは、PHPプロセスがプール単位で管理されます。プールとは、PHPリクエストを処理するプロセスの集合体であり、各プールには独自の設定が可能です。これにより、複数のサイトやアプリケーションごとに異なるパフォーマンス要件を適用できます。

プールの設定ファイルは通常、/etc/php/{バージョン}/fpm/pool.d/ディレクトリ内にあります。たとえば、www.confがデフォルトのプール設定ファイルです。

プール設定ファイルの主要項目


www.confファイルを編集して、プロセス管理やメモリ使用量を最適化します。

sudo nano /etc/php/8.1/fpm/pool.d/www.conf

1. プロセス管理の種類


pmディレクティブでプロセス管理の方法を指定します。

pm = dynamic
  • static：固定数のプロセスを維持します。安定性は高いがメモリ消費が多くなります。
  • dynamic：必要に応じてプロセス数が増減します。メモリ効率が高く、推奨される設定です。
  • ondemand：リクエストがあるときのみプロセスを生成します。アイドル時のメモリ使用量を最小限に抑えますが、応答速度が低下する可能性があります。

2. プロセス数の設定


プロセスの最小・最大数を調整して、サーバーのリソースに合わせた設定を行います。

pm.max_children = 50
pm.start_servers = 5
pm.min_spare_servers = 5
pm.max_spare_servers = 35
  • pm.max_children：最大プロセス数です。サーバーのRAMに応じて調整します。
  • pm.start_servers：初期プロセス数です。サーバー起動時に生成されます。
  • pm.min_spare_servers：アイドル状態の最小プロセス数です。
  • pm.max_spare_servers：アイドル状態の最大プロセス数です。

3. メモリ制限


プロセスが過剰なメモリを消費しないように制限を設けます。

request_terminate_timeout = 300
rlimit_files = 1024
rlimit_core = 0
  • request_terminate_timeout：PHPスクリプトの実行時間を制限します。長時間動作するスクリプトの暴走を防ぎます。
  • rlimit_files：プロセスごとのオープンファイル数を制限します。
  • rlimit_core：コアダンプの生成を制限します。0で無効化されます。

設定の反映


設定を変更した後はPHP-FPMを再起動して反映させます。

sudo systemctl restart php8.1-fpm

動作確認


プロセスが適切に管理されているかを確認するには、以下のコマンドでプロセス一覧を確認します。

ps aux | grep php-fpm


また、PHP-FPMのステータスページを有効化して、リアルタイムでリクエスト数やプロセス数を監視することも可能です。

次のセクションでは、メモリリークを防ぐためのベストプラクティスについて解説します。

メモリリークを防ぐためのベストプラクティス


PHP-FPM環境でのメモリリークは、パフォーマンス低下やサーバーダウンの原因となります。適切な対策を施すことで、安定したシステム運用が可能になります。ここでは、PHPスクリプトとPHP-FPMの両面からメモリリークを防ぐためのベストプラクティスを解説します。

PHPスクリプトでの対策

1. 不要な変数を明示的に解放


使用しなくなった変数やオブジェクトをunset()で解放します。

$data = fetchData();
processData($data);
unset($data); // メモリから削除
  • 不要なデータを明示的に解放することで、長時間稼働するスクリプトでのメモリ消費を抑えられます。

2. 大量データ処理時のメモリ最適化


ループ内で大量のデータを処理する際は、一度にすべてを処理するのではなく、分割して処理します。

foreach ($largeDataSet as $chunk) {
    processChunk($chunk);
    unset($chunk);
}
  • チャンク単位でデータを処理することで、メモリのピーク消費を抑えます。

3. オブジェクトの循環参照を避ける


循環参照が発生すると、PHPのガベージコレクタがオブジェクトを解放できなくなります。

class A {
    public $ref;
}
$a = new A();
$b = new A();
$a->ref = $b;
$b->ref = $a;
unset($a, $b);  // 循環参照を解消
  • 循環参照の解除には、オブジェクト間の参照を明示的にnullにすることが効果的です。

PHP-FPM設定での対策

1. プロセスのリサイクルを設定


PHP-FPMでは、一定のリクエスト数でプロセスを再起動することでメモリリークを防ぎます。

pm.max_requests = 500
  • pm.max_requestsの値を設定することで、プロセスがメモリを使いすぎる前に再起動されます。サーバーの負荷に応じて適切な数値を設定してください。

2. スクリプトのタイムアウトを設定


長時間実行されるスクリプトがメモリを消費し続けないように、実行時間を制限します。

request_terminate_timeout = 300
  • タイムアウトを設けることで、暴走するスクリプトを強制終了できます。

3. スワップの活用


メモリが不足した場合のために、スワップ領域を適切に設定します。

sudo fallocate -l 2G /swapfile
sudo chmod 600 /swapfile
sudo mkswap /swapfile
sudo swapon /swapfile
  • スワップを有効にすることで、物理メモリが不足した際に一時的にディスクが使用されます。

コード監査とメモリ使用状況の監視

  • 定期的にコードレビューを行い、メモリリークの要因となるコードを特定します。
  • php -mでメモリ使用量を確認し、必要に応じてプロファイラ（Xdebugなど）を使用します。

動作確認


メモリリーク対策を施した後は、ApacheとPHP-FPMを再起動し、設定が反映されているか確認します。

sudo systemctl restart apache2
sudo systemctl restart php8.1-fpm

次のセクションでは、ApacheのKeepAliveとタイムアウト設定がメモリ使用量に与える影響について詳しく解説します。

ApacheのKeepAliveとタイムアウト設定


ApacheのKeepAliveおよびタイムアウトの設定は、Webサーバーの応答速度やリソース使用量に直接影響を与えます。これらの設定を適切に調整することで、サーバーのメモリ消費を抑えつつ、ユーザーエクスペリエンスを向上させることができます。

KeepAliveとは


KeepAliveは、1つのTCP接続で複数のリクエストを処理できるApacheの機能です。通常、クライアントがリソース（HTML、CSS、JavaScriptなど）を取得するたびに新しい接続が確立されますが、KeepAliveを有効にすると、同じ接続が一定時間維持され、複数のリクエストを処理できます。

KeepAliveの利点

  • 高速な応答：新しい接続を確立するオーバーヘッドが減少し、ページの読み込み速度が向上します。
  • リソースの節約：接続数が減ることで、CPUやネットワークの負荷が軽減されます。

KeepAliveのリスク

  • メモリ消費の増加：接続を保持し続けるため、多数のクライアントが接続状態を維持すると、Apacheのメモリ使用量が増加します。

KeepAliveの設定方法


Apacheの設定ファイル（/etc/apache2/apache2.conf または /etc/httpd/conf/httpd.conf）でKeepAliveを有効にし、接続時間を適切に設定します。

KeepAlive On
MaxKeepAliveRequests 100
KeepAliveTimeout 5
  • KeepAlive On/Off：KeepAliveの有効・無効を切り替えます。
  • MaxKeepAliveRequests：1つの接続で処理する最大リクエスト数です。100程度が推奨されます。
  • KeepAliveTimeout：アイドル状態で接続を維持する秒数です。通常、5〜10秒が最適です。

タイムアウトの設定


タイムアウトは、Apacheがリクエストの応答を待つ最大時間を制御する設定です。適切に設定しないと、応答の遅いスクリプトや接続が長時間Apacheプロセスを占有し、メモリリークの原因になります。

Timeout 60
  • Timeout：クライアントリクエストに対する応答を待つ時間（秒）を指定します。60秒程度が一般的です。

長すぎるタイムアウトのリスク

  • メモリ圧迫：応答待ちのプロセスが増えると、メモリを消費し続けます。
  • サーバーパフォーマンス低下：接続が切れずに待機状態が続くと、新規リクエストが処理されにくくなります。

適切なタイムアウト値の見極め方

  • アクセスが集中する時間帯やWebアプリケーションの特性に応じて調整します。
  • 動的コンテンツの処理が遅い場合は、PHP-FPM側でrequest_terminate_timeoutも適切に設定してプロセスの暴走を防ぎます。

設定の反映と確認


設定変更後はApacheを再起動して変更を反映させます。

sudo systemctl restart apache2


動作確認のために、以下のコマンドで接続状態を監視します。

apachectl status

次のセクションでは、リソース監視とログ解析を通じてPHP-FPMとApacheのパフォーマンスを向上させる方法について解説します。

リソース監視とログ解析


ApacheとPHP-FPMの安定稼働には、リソース使用状況の監視とログ解析が不可欠です。メモリ消費やプロセス数をリアルタイムで把握し、問題が発生する前に対処することで、サーバーのダウンタイムを防ぎます。本セクションでは、ApacheとPHP-FPMの監視方法と、ログを活用したトラブルシューティングについて解説します。

Apacheのリソース監視

1. Apacheのステータスモジュールの有効化


Apacheのmod_statusモジュールを有効にすることで、稼働中のプロセス数やリクエスト数などを確認できます。

モジュールの有効化

sudo a2enmod status
sudo systemctl restart apache2

ステータスページの設定
/etc/apache2/mods-available/status.confを編集し、特定のIPからのみアクセス可能に設定します。

<Location /server-status>
    SetHandler server-status
    Require ip 192.168.1.0/24
</Location>

ブラウザでhttp://example.com/server-statusにアクセスし、Apacheの稼働状況を確認できます。

2. Apacheのリソース状況を確認するコマンド


サーバー内で直接確認するには以下のコマンドを使用します。

apachectl status
ps aux | grep apache
  • プロセス数やメモリ使用量を確認し、異常がないかチェックします。

PHP-FPMのリソース監視

1. PHP-FPMステータスページの有効化


PHP-FPMにもステータスページを有効化して、リクエスト数やプロセス状況を確認できます。

www.confの編集

pm.status_path = /status

次に、Apacheの設定ファイルに以下を追加します。

<Location /fpm-status>
    SetHandler "proxy:unix:/run/php/php8.1-fpm.sock|fcgi://localhost"
    Require ip 192.168.1.0/24
</Location>


ブラウザでhttp://example.com/fpm-statusにアクセスして確認します。

2. PHP-FPMプロセスの監視


コマンドでプロセス状況を確認します。

ps aux | grep php-fpm
  • プロセス数やリクエストのキュー状態をリアルタイムで監視できます。

ログ解析によるトラブルシューティング

1. Apacheのエラーログ解析


Apacheのエラーログを確認し、異常がないかをチェックします。

tail -f /var/log/apache2/error.log
  • エラーが発生したタイミングを特定し、問題のあるPHPスクリプトやモジュールを修正します。

2. PHP-FPMのエラーログ解析


PHP-FPMのログを確認して、スクリプトのタイムアウトやエラーを特定します。

tail -f /var/log/php8.1-fpm.log
  • request_terminate_timeoutやpm.max_childrenの設定ミスによるエラーがないかを確認します。

負荷テストの実施


リソース監視後に負荷テストを実施し、設定の妥当性を確認します。

ab -n 1000 -c 10 http://example.com/
  • ab（ApacheBench）を使用して並列リクエストを行い、応答速度やメモリ消費を測定します。

次のセクションでは、実際にPHP-FPMを導入し、メモリ使用量を削減したケーススタディを紹介します。

実践例と応用ケース


PHP-FPMを導入することで、Apacheのメモリ使用量を効果的に削減し、サーバーのパフォーマンスを向上させることができます。本セクションでは、実際のケーススタディをもとに、PHP-FPMによる最適化の具体例を紹介します。

ケース1：高トラフィックサイトでのパフォーマンス改善

背景


月間数百万PVを誇るニュースサイトでは、Apacheとmod_phpの構成で稼働していました。しかし、アクセスが集中する時間帯においてメモリ使用量が急増し、サーバーの応答が遅延する問題が頻発していました。

課題

  • ApacheプロセスごとにPHPが組み込まれており、メモリ消費が非常に高かった。
  • リクエスト数の増加に伴い、新規プロセスが生成され続けたため、スワップの頻度が増加。

解決方法

  1. mod_phpを無効化し、PHP-FPMを導入。
  2. ApacheのVirtualHost設定を更新し、FastCGI経由でPHP-FPMと通信する構成に変更。
  3. PHP-FPMのpmをdynamicに設定し、最大プロセス数とアイドルプロセス数を最適化。
pm.max_children = 60
pm.start_servers = 8
pm.min_spare_servers = 5
pm.max_spare_servers = 20
pm.max_requests = 500
  1. メモリ使用量が多いPHPスクリプトのロジックを見直し、ループ内のデータ処理をチャンク単位で実装。

結果

  • メモリ消費が平均で35%削減され、ピーク時でもサーバーの応答速度が安定。
  • アクセス集中時でもスワップ発生率が低下し、安定稼働を実現。

ケース2：ECサイトでのメモリリーク対策

背景


あるECサイトでは、長時間実行されるバッチ処理が原因でPHPプロセスがメモリを大量に消費し、サイト全体のパフォーマンスが低下していました。

課題

  • 一部のバッチ処理がメモリリークを引き起こし、プロセスが停止せずにメモリを使い続けていた。
  • Apacheのプロセスが増加し、サーバーリソースを圧迫していた。

解決方法

  1. PHP-FPMのrequest_terminate_timeoutを設定し、長時間実行されるPHPスクリプトを強制終了。
request_terminate_timeout = 300
  1. pm.max_requestsを500に設定し、一定のリクエスト処理後にPHPプロセスを再起動してメモリを解放。
  2. バッチ処理のスクリプトを見直し、データを分割して処理する方式に変更。

結果

  • メモリリークが解消し、サイト全体の応答速度が20%向上。
  • プロセスの再起動が自動的に行われ、長期間の安定稼働が実現。

ケース3：複数ドメインの管理とメモリ効率化

背景


複数のWebサイトを1台のサーバーでホスティングしていたため、mod_phpでの管理ではメモリ使用量が増加していました。

課題

  • 各ドメインで異なるPHPバージョンや設定が必要だったが、mod_phpでは一律の設定しか適用できなかった。
  • プロセスごとのメモリ使用量が増大し、スワップが頻発。

解決方法

  1. ドメインごとに独自のPHP-FPMプールを作成。
  2. 各プールに対して異なるPHP設定を適用し、ドメインごとにリソースを最適化。
  3. プールごとに最大プロセス数を調整し、メモリ使用量をコントロール。

結果

  • ドメインごとに独立したプロセス管理が可能となり、全体のメモリ効率が40%向上。
  • サーバーリソースを効率的に利用できる環境を構築。

次のセクションでは、この記事のまとめを行い、重要なポイントを振り返ります。

まとめ


本記事では、ApacheとPHP-FPMを連携させてPHPスクリプトのメモリ使用量を最適化する方法について解説しました。

PHP-FPMは、プロセスを効率的に管理し、Apacheとの分離によりメモリ消費を抑えることが可能です。特に、高トラフィックサイトやリソース消費が多い環境では、その利点が顕著に現れます。

  • 導入手順では、PHP-FPMのインストールからApacheとの統合までの具体的な設定方法を説明しました。
  • プール設定の調整やメモリリーク防止策を通じて、プロセス管理を最適化し、安定した運用を実現する方法を示しました。
  • また、KeepAliveやタイムアウトの設定がApacheのメモリ使用量に与える影響も詳しく解説しました。

さらに、実際のケーススタディでは、メモリ削減とパフォーマンス向上の事例を紹介し、効果的な設定例を提示しました。

ApacheとPHP-FPMの適切な設定は、サーバーの安定性とパフォーマンスの向上に大きく寄与します。これを参考に、運用環境に応じた最適な構成を実現してください。

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