ApacheとNginxのリクエスト処理モデルの違いを徹底比較

Webサーバーは、Webサイトやアプリケーションの基盤として重要な役割を果たします。中でもApache HTTP ServerとNginxは、世界中で広く利用されている代表的なWebサーバーソフトウェアです。

これらのWebサーバーは、単にリクエストを処理するだけでなく、パフォーマンスや安定性、スケーラビリティに大きく影響を与えます。しかし、ApacheとNginxではリクエスト処理モデルが根本的に異なるため、それぞれの特性を理解しておくことが重要です。

本記事では、ApacheとNginxの概要から、それぞれのリクエスト処理モデルの違い、パフォーマンスの比較、実際の適用シーンまでを詳しく解説します。さらに、簡単な設定例も紹介し、プロジェクトに最適なWebサーバーを選ぶための指針を提供します。

Apache HTTP Serverの概要

Apache HTTP Server（以下Apache）は、1995年にリリースされた老舗のWebサーバーであり、長年にわたって高いシェアを維持しています。オープンソースであり、柔軟なモジュール構造が特徴です。

Apacheの特徴

Apacheの最大の特徴は、モジュールを追加・削除することで機能を自由に拡張できる点です。例えば、以下のようなモジュールが利用可能です。

• mod_rewrite：URLの書き換え
• mod_ssl：SSL/TLS対応
• mod_proxy：リバースプロキシ機能

これにより、Apacheは動的なWebサイトから静的なコンテンツ配信、セキュリティ対策まで幅広い用途に対応できます。

リクエスト処理モデル

Apacheはマルチプロセス（MPM）またはマルチスレッドモデルで動作します。主なMPMには以下があります。

• prefork MPM：プロセスごとにクライアントを処理（安定性重視）
• worker MPM：スレッドで並列処理（効率重視）
• event MPM：非同期でリクエストを処理（近年主流）

この柔軟な処理モデルが、Apacheの幅広い互換性と安定性を支えています。

Nginxの概要

Nginxは2004年にリリースされたWebサーバーであり、高速で軽量な設計が特徴です。元々は大量の同時接続処理を目的として開発され、現在ではリバースプロキシ、ロードバランサーとしても広く利用されています。

Nginxの特徴

Nginxはイベント駆動型の非同期処理モデルを採用しており、少ないリソースで大量のリクエストを効率的に処理できます。そのため、高トラフィックのWebサイトやAPIサーバーでの利用が増えています。
主な特徴は以下の通りです。

• 軽量で高速：CPUやメモリ消費が少なく、静的ファイル配信が非常に速い
• 非同期処理：複数のリクエストを1つのワーカープロセスが並行処理
• スケーラブル：接続数の増加に対して、少ないリソースで対応可能

リクエスト処理モデル

Nginxはシングルスレッドで動作するワーカープロセスが、複数の接続を同時に非同期で処理します。これはApacheのプロセス/スレッドベースのモデルと異なり、オーバーヘッドが少ないのが特徴です。
この仕組みにより、多数のクライアントが同時にアクセスする環境で高いパフォーマンスを発揮します。

リクエスト処理モデルの違い

ApacheとNginxの最大の違いはリクエスト処理モデルにあります。これにより、パフォーマンスやスケーラビリティ、安定性に大きな差が生じます。ここでは、それぞれのリクエスト処理モデルを詳しく比較します。

Apacheのリクエスト処理モデル

Apacheはマルチプロセス・マルチスレッド型の処理モデルを採用しています。以下の3つのMPM（マルチプロセッシングモジュール）が存在します。

• prefork MPM：
• 各リクエストごとに新しいプロセスを生成
• 各プロセスは1つのリクエストを処理
• メモリ消費が多いが、安定性が高い
• 主にレガシーシステムで利用
• worker MPM：
• プロセスが複数のスレッドを生成し、各スレッドが1つのリクエストを処理
• 効率的でスレッド管理が必要
• 静的コンテンツと動的コンテンツの両方でバランスが良い
• event MPM（最新）：
• worker MPMをベースにし、非同期イベント駆動型のリクエスト処理が可能
• リクエストが待機状態になるとスレッドを解放し、効率的に接続を管理

Nginxのリクエスト処理モデル

Nginxは完全に非同期・イベント駆動型のモデルを採用しています。

• 非同期イベントループで複数のリクエストを同時処理
• ワーカープロセスは少数で十分（通常はCPUコア数と同じ程度）
• 各ワーカーが数千のリクエストを同時処理できる

このモデルにより、Nginxは高いパフォーマンスとスケーラビリティを実現し、少ないリソースで多数の接続を処理します。

モデルの違いを図解

Apache（preforkモデル）

[リクエスト1] -> [プロセス1]  
[リクエスト2] -> [プロセス2]  
[リクエスト3] -> [プロセス3]  

Nginx（イベント駆動型）

[リクエスト1] -> [ワーカー1]  
[リクエスト2] -> [ワーカー1]  
[リクエスト3] -> [ワーカー1]  

主な違いのポイント

• Apacheはプロセス/スレッドを用いて並列処理を行うため、リソース消費が多い。
• Nginxは非同期でイベント処理するため、少ないリソースで大量の接続を処理可能。

これにより、Apacheは複雑な動的コンテンツ処理に強く、Nginxは静的コンテンツや高負荷な環境で優れたパフォーマンスを発揮します。

パフォーマンスの比較

ApacheとNginxは設計思想や処理モデルが異なるため、パフォーマンス面でも大きな差があります。ここでは、同時接続数や負荷時の処理能力などの指標を比較します。

同時接続数の比較

Nginxはイベント駆動型であるため、数万単位の同時接続を少ないリソースで処理可能です。一方、Apacheはプロセスやスレッドを生成するモデルであるため、接続数が増えるとリソース消費が大きくなります。

静的コンテンツ配信の速度

Nginxは静的コンテンツの配信がApacheより速いことが知られています。これは、Nginxがファイルを直接キャッシュし、ディスクI/Oを最小限に抑えるためです。

• Nginxは静的コンテンツ配信時にCPU負荷が少なく、レイテンシが低い
• Apacheはmod_cacheを使うことで高速化可能だが、デフォルトではNginxより遅い

動的コンテンツ処理の比較

• ApacheはPHPやPythonなどの動的コンテンツ処理に強く、mod_phpやmod_wsgiと連携して効率的に処理できます。
• Nginxは動的コンテンツ処理を外部プログラム（FastCGIやPHP-FPM）に依存するため、少しオーバーヘッドがあります。ただし、これにより軽量性が保たれるというメリットもあります。

負荷テストの例

簡単な負荷テストでは、以下のような結果が出ます。

• 静的ファイル配信（1000並列接続）
• Apache (prefork)：3000リクエスト/秒
• Nginx：10000リクエスト/秒
• PHP動的処理（500並列接続）
• Apache (mod_php)：2500リクエスト/秒
• Nginx (PHP-FPM)：2200リクエスト/秒

まとめ

• Nginxは静的コンテンツの配信速度が非常に速く、高負荷環境に強い。
• Apacheは動的コンテンツの処理に強く、複雑なアプリケーション向き。
• 大量の同時接続を捌く必要がある場合はNginxが有利で、動的コンテンツが多い場合はApacheの方が適しています。

適用シーン別の選び方

ApacheとNginxはそれぞれの特性により、適した用途が異なります。ここでは、具体的なシーンごとにどちらを選ぶべきかを解説します。

Apacheが適しているシーン

Apacheは動的コンテンツの処理や、複雑なWebアプリケーションに強みがあります。

• PHPやPythonなどのサーバーサイドスクリプトが多い場合
• Apacheのmod_phpやmod_wsgiを使用することで、スクリプトがWebサーバー内部で直接処理されます。
• 外部プロセスを呼び出す必要がないため、処理速度が速いです。
• .htaccessを活用したい場合
• Apacheは.htaccessファイルを使って、ディレクトリごとの設定変更が可能です。これにより、サイト運営者が柔軟に設定を変更できます。
• アクセス制御やURLリライトなどが容易に行えます。
• リソースに余裕がある場合
• プロセスやスレッドが増えることでメモリ使用量は多くなりますが、安定性が高いため、大規模なサーバーでの運用に適しています。

Nginxが適しているシーン

Nginxは静的コンテンツの配信や、高トラフィック環境に強みがあります。

• 静的ファイル配信が多い場合
• Nginxは非同期処理モデルにより、静的ファイルを高速で配信できます。
• 画像、CSS、JavaScriptなどのリソースファイルが多いサイトに最適です。
• リバースプロキシやロードバランサーとして使う場合
• Nginxはリバースプロキシ機能が標準で搭載されており、複数のバックエンドサーバーへの負荷分散が可能です。
• APIゲートウェイやマイクロサービス環境でも、Nginxが優れたパフォーマンスを発揮します。
• 少ないリソースで高負荷を捌く必要がある場合
• Nginxはワーカープロセスが少なくても大量の接続を効率的に処理できるため、リソースが限られたサーバーでも安定して稼働します。

具体的なユースケースの例

組み合わせて使う方法

多くのシステムでは、Nginxをフロントエンドに配置し、Apacheをバックエンドで動的処理を担当させる方法が採用されています。

• Nginxがリクエストを受け取り、静的コンテンツを直接配信
• 動的な処理はApacheやFastCGI（PHP-FPM）に転送

これにより、高速な静的配信と安定した動的処理の両方が実現可能です。

設定例と応用

ここでは、ApacheとNginxそれぞれの基本的な設定例を示し、リバースプロキシや静的ファイル配信の応用例を紹介します。これにより、実際の運用で役立つ設定方法を学べます。

Apacheの基本設定例

Apacheの設定は、主にhttpd.confファイルまたはsites-availableディレクトリ内の設定ファイルで行います。

静的ファイル配信の設定例

“`apache

ServerAdmin webmaster@example.com
DocumentRoot /var/www/html
ServerName example.com

<Directory /var/www/html>  
    Options Indexes FollowSymLinks  
    AllowOverride All  
    Require all granted  
</Directory>  

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

- **DocumentRoot**：静的ファイルのルートディレクトリを指定します。  
- **AllowOverride All**：.htaccessを使用して、ディレクトリ単位の設定変更が可能になります。  

<h4>リバースプロキシ設定例</h4>  
Apacheは**mod_proxy**を使ってリバースプロキシを構築できます。  

apache
ServerName api.example.com ProxyPreserveHost On ProxyPass / http://127.0.0.1:3000/ ProxyPassReverse / http://127.0.0.1:3000/

- クライアントからのリクエストを**ローカルで動作するアプリケーション（ポート3000）**に転送します。  

<h3>Nginxの基本設定例</h3>  
Nginxの設定は、**nginx.conf**または**sites-availableディレクトリ**内で行います。  

<h4>静的ファイル配信の設定例</h4>  

nginx
server {
listen 80;
server_name example.com;
root /usr/share/nginx/html;
index index.html;

location / {  
    try_files $uri $uri/ =404;  
}  

}

- **root**：静的ファイルのルートディレクトリを指定します。  
- **try_files**：リクエストされたファイルが存在しない場合、404エラーを返します。  

<h4>リバースプロキシ設定例</h4>  
Nginxでリバースプロキシを設定する例です。  

nginx
server {
listen 80;
server_name api.example.com;

location / {  
    proxy_pass http://127.0.0.1:3000;  
    proxy_set_header Host $host;  
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;  
}  

}

- **proxy_pass**：リクエストを**バックエンドサーバー（ポート3000）**に転送します。  
- **proxy_set_header**：元のリクエストヘッダーをバックエンドサーバーに引き渡します。  

<h3>応用例：ロードバランシング</h3>  
Nginxは**ロードバランサー**としても機能します。以下は、複数のアプリケーションサーバーにリクエストを分散する設定例です。  

nginx
upstream backend {
server 127.0.0.1:3000;
server 127.0.0.1:3001;
server 127.0.0.1:3002;
}

server {
listen 80;
server_name example.com;

location / {  
    proxy_pass http://backend;  
}  

}

- **upstream**ディレクティブで複数のサーバーを定義し、リクエストを**ラウンドロビン方式**で分散します。  

<h3>キャッシュ設定</h3>  
Nginxでは静的コンテンツのキャッシュを有効にすることで、**レスポンス速度を向上**させることが可能です。  

nginx
location ~* .(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js)$ {
expires 30d;
access_log off;
}
“`

• expires：指定された期間、ブラウザキャッシュを有効にします。

まとめ

• Apacheは動的コンテンツ処理やディレクトリ単位の設定が得意です。
• Nginxは静的ファイル配信やリバースプロキシ、ロードバランシングで優れた性能を発揮します。
  これらを適切に組み合わせることで、パフォーマンスの高いWebサーバー構成を実現できます。

まとめ

ApacheとNginxは、それぞれ異なるリクエスト処理モデルを持ち、用途や環境に応じて使い分けることでWebサイトやアプリケーションのパフォーマンスと安定性を向上させることができます。

• Apacheは動的コンテンツ処理に強く、.htaccessを使った柔軟なディレクトリ単位の設定が可能です。
• Nginxは静的ファイル配信が非常に高速で、リバースプロキシやロードバランサーとしての利用が多く、大量の同時接続処理に適しています。

適切なサーバー選定がシステム全体の効率や運用コストに大きく影響するため、用途に応じてApacheとNginxを単独または組み合わせて使用することで、最適なWebサーバー環境を構築できるでしょう。