關於CGI、FASTCGI、PHP-CGI、PHP-FPM

因爲想了解PHP的運行原理,所以瞭解到需要知道這幾個比較陌生的東西,在網上搜到很多,總說紛紜,大致做了一些總結,方便理解。

說明:以下web server以nginx爲例,語言以php爲例

1,CGI

CGI(Common Gateway Interface)公共網關接口。首先要說明的是,CGI是一個協議,與語言無關。因爲nginx和php的語言不通,因此需要一個溝通轉換的過程,而CGI就是這個溝通的協議,爲了保證web service傳遞過來的數據是標準格式的,方便CGI程序的編寫者。Web Service只是內容的分發者,他們通過這個協議來進行溝通。

比如,如果請求/index.html,那麼Web Server會去文件系統中找到這個文件,發送給瀏覽器,這裏分發的是靜態數據。好了,如果現在請求的是/index.php,根據配置文件,Nginx知道這個不是靜態文件,需要去找PHP解析器來處理,那麼他會把這個請求簡單處理後交給PHP解析器。Nginx會傳哪些數據給PHP解析器呢?url要有吧,查詢字符串也得有吧,POST數據也要有,HTTP header不能少吧,好的,CGI就是規定要傳哪些數據、以什麼樣的格式傳遞給後方處理這個請求的協議。仔細想想,你在PHP代碼中使用的用戶從哪裏來的。

當Web Server收到/index.php這個請求後,會啓動對應的CGI程序,這裏就是PHP的解析器。接下來PHP解析器會解析php.ini文件,初始化執行環境,然後處理請求,再以規定CGI規定的格式返回處理後的結果,退出進程。web server再把結果返回給瀏覽器。

2,CGI的缺點

CGI協議每次在請求後端服務時都要啓動實現CGI協議的程序,這裏就是PHP解析器。PHP解析器會解析PHP.ini文件,進行初始化工作,處理請求、返回結果。每個請求都要重新初始化,工作太冗餘。所以,FCGI應運而生。 因爲PHP是解釋型語言,因此需要解釋器去解釋PHP代碼。

3,FASTCGI

首先,Fastcgi是CGI的升級版,一種語言無關的協議,FastCGI是用來提高CGI程序性能的。

4,FASTCGI的運行原理

首先,FastCGI會先啓一個master,解析配置文件,初始化執行環境,然後再啓動多個worker。當請求過來時,master會傳遞給一個worker,然後立即可以接受下一個請求。這樣就避免了重複的勞動,效率自然是高。而且當worker不夠用時,master可以根據配置預先啓動幾個worker等着;當然空閒worker太多時,也會停掉一些,這樣就提高了性能,也節約了資源。

詳細過程:

(1),Web Server啓動時載入FastCGI進程管理器

(2),FastCGI進程管理器自身初始化,啓動多個CGI解釋器進程(可見多個php-cgi)並等待來自Web Server的連接。

(3),當客戶端請求到達Web Server時,FastCGI進程管理器選擇並連接到一個CGI解釋器。Web server將CGI環境變量和標準輸入發送到FastCGI子進程php-cgi。

(4),FastCGI子進程完成處理後將標準輸出和錯誤信息從同一連接返回Web Server。當FastCGI子進程關閉連接時,請求便告處理完成。FastCGI子進程接着等待並處理來自FastCGI進程管理器(運行在Web Server中)的下一個連接。 在CGI模式中,php-cgi在此便退出了。

5,FASTCGI的不足之處

因爲是多進程,所以比CGI多線程消耗更多的服務器內存,PHP-CGI解釋器每進程消耗7至25兆內存,將這個數字乘以50或100就是很大的內存數。

6,PHP-CGI

php-cgi是CGI協議的一個實現,它是php的解釋器,php-cgi只是個CGI程序,他自己本身只能解析請求,返回結果,不會管理進程,所以就出現了一些能夠調度php-cgi進程的程序,比如說由lighthttpd分離出來的spawn-fcgi。它的不足之處就是:php-cgi變更php.ini配置後需重啓php-cgi才能讓新的php-ini生效,不可以平滑重啓。

7,PHP-FPM

php-fpm是php提供給web serve也就是http前端服務器的fastcgi協議接口程序,它不會像php-cgi一樣每次連接都會重新開啓一個進程,處理完請求又關閉這個進程,而是允許一個進程對多個連接進行處理,而不會立即關閉這個進程,而是會接着處理下一個連接。它可以說是php-cgi的一個管理程序,是對php-cgi的改進。

php-fpm會開啓多個php-cgi程序,並且php-fpm常駐內存,每次web serve服務器發送連接過來的時候,php-fpm將連接信息分配給下面其中的一個子程序php-cgi進行處理,處理完畢這個php-cgi並不會關閉,而是繼續等待下一個連接,這也是fast-cgi加速的原理,但是由於php-fpm是多進程的,而一個php-cgi基本消耗7-25M內存,因此如果連接過多就會導致內存消耗過大,引發一些問題,例如nginx裏的502錯誤。

8,PHP-FPM的其它功能

平滑過渡配置更改,普通的php-cgi在每次更改配置後,需要重新啓動才能初始化新的配置,而php-fpm是不需要,php-fpm分將新的連接發送給新的子程序php-cgi,這個時候加載的是新的配置,而原先正在運行的php-cgi還是使用的原先的配置,等到這個連接後下一次連接的時候會使用新的配置初始化,這就是平滑過渡。

參考:
https://blog.csdn.net/belen_xue/article/details/65950658
https://blog.csdn.net/jinxingfeng_cn/article/details/51894288
http://www.php.cn/php-weizijiaocheng-377248.html

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