PHP-FPM及其三種運行方式
php-fpm和FastCGI是什麼？
fpm的基本實現
worker工作流程
fpm啓動流程部分源碼
php-fpm運行的三種模式
`static`模式：靜態模式
`ondemand` 模式：按需分配模式
`dynamic`模式：動態模式
總結
php-fpm和FastCGI是什麼？
PHP-FPM(FastCGI Process Manager)是一個PHPFastCGI進程管理器，從其英文名稱和定義可以看出，FPM的核心功能就是進程管理。
FastCGI可以理解爲一種協議，用於web服務器（nginx、Apache）和處理程序間進行通信，是一種應用層通信協議。
工作原理大致如下圖
fpm的基本實現
簡單來說，fpm的實現就是創建一個master進程，在master進程中創建worker pool並監聽socket，然後fork出多個子進程（work），這些worker在啓動後阻塞在fcgi_accept_request()上，各自accept請求，有請求到達後worker開始讀取請求數據，讀取完成後開始處理然後再返回，在這期間是不會接收其它請求的，也就是說fpm的子進程同時只能響應一個請求，只有把這個請求處理完成後纔會accept下一個請求。
fpm的master進程與worker進程之間不會直接進行通信，master通過共享內存獲取worker進程的信息，比如worker進程當前狀態、已處理請求數等，當master進程要殺掉一個worker進程時則通過發送信號的方式通知worker進程。
fpm可以同時監聽多個端口，每個端口對應一個worker pool，而每個pool下對應多個worker進程，類似nginx中server概念, 在php-fpm.conf中可以配置多個，例如：
[web1]
listen:127.0.0.1:9000
[web2]
listen:127.0.0.1:9001
大致原理如下圖
php-fpm源碼結構
struct fpm_worker_pool_s {
struct fpm_worker_pool_s *next; //指向下一個worker pool
struct fpm_worker_pool_config_s *config; //conf配置:pm、max_children、start_servers...
...
struct fpm_child_s *children; //當前pool的worker鏈表
int running_children; //已啓動的進程數
int idle_spawn_rate;//空閒率
int warn_max_children;//最大work值
struct fpm_scoreboard_s *scoreboard; //記錄worker的運行信息，比如空閒、忙碌worker數
...
}
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worker工作流程
worker的工作流程包含以下幾個步驟
等待請求：fcgi_accept_request()阻塞等待請求
接收請求：fastcgi請求到達後被worker接收並解析，一直到完全接收，然後將method、query、uri等信息保存到worker進程的fpm_scoreboard_proc_s結構中
初始化請求：php_request_startup()執行，此步驟會調用每個擴展的PHP_RINIT_FUNCTION方法，初始化一些操作
處理請求（編譯、執行）：php代碼編譯執行階段，由 php_execute_script方法完成
關閉請求：返回響應，執行php_request_shutdown方法關閉請求，然後進入第一步繼續等待請求，此步驟會執行每個擴展的PHP_RSHUTDOWN_FUNCTION進行一些收尾工作
fpm啓動流程部分源碼
int main(int argc, char *argv[])
{
...變量定義，參數初始化
//註冊SAPI
sapi_startup(&cgi_sapi_module);
...
//執行php_module_starup()
if (cgi_sapi_module.startup(&cgi_sapi_module) == FAILURE) {
return FPM_EXIT_SOFTWARE;
}
//初始化
if(0 > fpm_init(...)){
//記錄日誌並退出
return FPM_EXIT_CONFIG;
}
...
fpm_is_running = 1;//fpm運行狀態標識
fcgi_fd = fpm_run(&max_requests);//進程初始化,調用fork()創建work進程
...
fcgi_init_request(&request, fcgi_fd); //初始化請求;
//此階段的php_request_startup()會調用每個擴展的：PHP_RINIT_FUNCTION()；
if (UNEXPECTED(php_request_startup() == FAILURE)) {
...
}
...
php_fopen_primary_script(&file_handle TSRMLS_CC); //打開腳本;
...
php_execute_script(&file_handle TSRMLS_CC); //執行腳本;
...
//worker進程退出
php_module_shutdown();
...
}
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php-fpm運行的三種模式
static模式：靜態模式
該模式比較簡單，在啓動時按照配置pm.max_children啓動固定數量的的進程，這些進程阻塞進行請求的接收
方法執行流程：
fpm_run()->fpm_children_create_initial()->fpm_children_make()
啓動fpm的時候會調用fpm_run方法，而fpm_run方法內部會調用子進程初始化方法fpm_children_create_initial，
在該方法內部會調用fpm_children_make方法創建worker進程。
ondemand 模式：按需分配模式
ondemand模式，運行流程和第一步相同，不同之處是在第二個函數中不會分配work進程，而是註冊了一個事件回調函數fpm_pctl_on_socket_accept(),部分代碼如下：
if (wp->config->pm == PM_STYLE_ONDEMAND) {
wp->ondemand_event = (struct fpm_event_s *)malloc(sizeof(struct fpm_event_s));
......
memset(wp->ondemand_event, 0, sizeof(struct fpm_event_s));
fpm_event_set(wp->ondemand_event,wp->listening_socket,FPM_EV_READ|FPM_EV_EDGE,fpm_pctl_on_socket_accept, wp);
......
}
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ondemand模式work進程的創建，回調函數fpm_pctl_on_socket_accept()的部分代碼如下：
if (wp->running_children >= wp->config->pm_max_children) { //判斷進程數是否超過最大限制
......
return;
}
for (child = wp->children; child; child = child->next) {
//fpm_request_is_idle函數返回return proc->request_stage == FPM_REQUEST_ACCEPTING
if (fpm_request_is_idle(child)) {
return; // FPM_REQUEST_ACCEPTING代表處於等待請求階段
}
}
......
fpm_children_make(wp, 1, 1, 1);//創建work進程
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ondemand模式work進程的關閉
PFM註冊了一個定時事件fpm_pctl_perform_idle_server_maintenance_heartbeat檢查當前模式下work進程的運行情況，當空閒進程等待請求時間超過pm_process_idle_timeout後，會對最後一個空閒worker進程發出關閉信號，此操作由主進程進行處理，部分代碼如下：
if (wp->config->pm == PM_STYLE_ONDEMAND) {
struct timeval last, now;
if (!last_idle_child) continue;//最後一個idle進程
......
// last.tv_sec爲上次接收請求的時間
if (last.tv_sec < now.tv_sec - wp->config->pm_process_idle_timeout) {
last_idle_child->idle_kill = 1;
fpm_pctl_kill(last_idle_child->pid, FPM_PCTL_QUIT);
}
continue;
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dynamic模式：動態模式
dynamic模式，啓動時分配固定數量的work進程，然後隨着請求的增加會增加進程數，此模式下幾個重要的配置項如下：
max_children 最大進程數
pm_max_spare_servers 允許最大的空閒進程數
min_spare_servers 允許最小的空閒進程數
start_servers 啓動時的進程數
執行過程和ondemand模式類似，啓動時主進程都會創建一個定時事件來定時檢查work的運行狀況，不同的是dynamic模式初始化的時候會創建一定數量的進程，而ondemand模式不會創建，部分代碼如下：
if (idle > wp->config->pm_max_spare_servers && last_idle_child) {//空閒進程數大於配置的允許空閒最大進程數，則關閉進程
last_idle_child->idle_kill = 1;
fpm_pctl_kill(last_idle_child->pid, FPM_PCTL_QUIT);
......
}
if (idle < wp->config->pm_min_spare_servers) {//空閒進程數小於配置允許的最小進程數，則創建進程
if (wp->running_children >= wp->config->pm_max_children) {//如果達到最大上限，則不再創建
......
continue;
}
......
//此處計算出需要擴充的進程數，從wp->idle_spawn_rate, wp->config->pm_min_spare_servers – idle, wp->config->pm_max_children - wp->running_children三個中選出最小的一個作爲本次要擴充的進程數進行擴充
if (wp->idle_spawn_rate >= 8) {
zlog(ZLOG_WARNING, "[pool %s] seems busy (you may need to increase pm.start_servers, or pm.min/max_spare_servers), spawning %d children, there are %d idle, and %d total children", wp->config->name, wp->idle_spawn_rate, idle, wp->running_children);
}
if (wp->idle_spawn_rate < FPM_MAX_SPAWN_RATE) {
wp->idle_spawn_rate *= 2;//當前進程分配基數小於配置值時候，會以2的倍數進行增長
}
......
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總結
以上就是本人對php-fpm以及php-fpm的三種運行方式的理解，三種運行方式中，
static模式最簡單，但是靈活性不夠高
ondemand模式相對static模式比較複雜，會根據請求量的增加動態增加，但是處理完請求後不會立即釋放，而是由定時事件定時的檢測空閒到一定時間的進程纔會釋放
dynamic模式類似於ondemand模式，但進程的回收機制不同於ondemand模式，會根據idle數量進行增加和減少worker數量
三種運行方式各有自己的優勢，用哪種方式更合適，要根據自己的業務場景，選擇合適的運行方式
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作者：對你很有feel
來源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/njrclj/article/details/85062459
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