PHP-CGI 详解

CGI程序本身只能解析请求、返回结果,不会进程管理,所以有一个致命的缺点,那就是每处理一个请求都需要fork一个全新的进程,随着Web的兴起,高并发越来越成为常态,这样低效的方式明显不能满足需求(每一次web请求都会有启动和退出进程,也就是最为人诟病的fork-and-execute模式,这样一在大规模并发下,就死翘翘了)。就这样,FastCGI诞生了,CGI程序很快就退出了历史的舞台。

FastCGI (Fast CGI)
FastCGI,顾名思义就是更快的CGI程序,用来提高CGI程序性能,它允许在一个进程内处理多个请求,而不是一个请求处理完毕就直接结束进程,性能上有了很大的提高。

  • 提高性能?那么CGI程序的性能问题在哪呢?

PHP解析器会解析php.ini文件,初始化执行环境,就是这里了。标准的CGI程序对每个请求都会执行这些步骤(不闲累啊!启动进程很累的说!),所以处理每个请求的时间会比较长。这明显不合理嘛!首先,FastCGI会先启一个master进程,解析配置文件,初始化执行环境,然后再启动多个worker进程。当请求过来时,master会传递给一个worker,然后立即可以接受下一个请求。
这样就避免了重复的劳动,效率自然是高。而且当worker不够用时,master可以根据配置预先启动几个worker等着。当然空闲worker太多时,也会停掉一些,这样就提高了性能,也节约了资源。这就是FastCGI的对进程的管理。

PS:也有一些能够调度PHP-CGI进程的程序,比如说由lighthttpd分离出来的spawn-fcgi。好了,PHP-FPM也是这么个东东,在长时间的发展后,逐渐得到了大家的认可(要知道前几年大家可是抱怨PHP-FPM稳定性太差的),也越来越流行。

PHP-FPM(FastCGI Process Manager)

它是FastCGI协议的一个实现,任何实现了FastCGI协议的服务器都能够与之通信。FPM之于标准的FastCGI程序,也提供了一些增强功能,具体可以参考官方文档:PHP: FPM Installation

  • FPM是一个PHP进程管理器,包含master和worker两种进程。

master进程只有一个,负责监听端口,接收来自服务器的请求,而worker进程则一般有多个(具体数量根据实际需要配置),每个进程内部都嵌入了一个PHP解释器,是PHP代码真正执行的地方,下面是我本机上FPM的进程情况:1个master进程,2个worker进程。

  • 从FPM接收到请求,到处理完毕,其具体的流程如下:
  1. FPM的master进程接收到请求。
  2. master进程根据配置指派特定的worker进程进行请求处理,如果没有可用进程,返回错误,这也是我们配合Nginx遇到502错误比较多的原因
  3. worker进程处理请求,如果超时,返回504错误
  4. 请求处理结束,返回结果。
  • FPM从接收到处理请求的流程就是这样了,那么Nginx又是如何发送请求给FPM的呢?

我们知道,Nginx不仅仅是一个Web服务器,也是一个功能强大的Proxy服务器,除了进行http请求的代理,也可以进行许多其他协议请求的代理,包括本文与FPM相关的FastCGI协议。为了能够使Nginx理解FastCGI协议Nginx提供了FastCGI模块来将http请求映射为对应的FastCGI请求
Nginx的FastCGI模块提供了fastcgi_param指令来主要处理这些映射关系,下面是Nginx的一个配置文件实例,其主要完成的工作是将Nginx中的变量翻译成PHP中能够理解的变量。

除此之外,非常重要的就是fastcgi_pass指令了,这个指令用于指定FPM进程监听的地址,Nginx会把所有的PHP请求翻译成FastCGI请求之后再发送到这个地址。下面一个简单的可以工作的Nginx配置文件:

在这个配置文件中,我们新建了一个虚拟主机,监听80端口,项目根目录为 /usr/local/web/myproject/public。然后我们通过location指令,将所有的以.php结尾的请求都交给FastCGI模块处理,从而把所有的PHP请求都交给了FPM处理,从而完成Nginx到FPM的闭环。如此以来,Nginx与FPM通信的整个流程应该比较清晰了。

  • 修改了php.ini配置文件后,使用PHP-FPM为什么能平滑重启?

修改php.ini之后,PHP-CGI进程是没办法平滑重启的。PHP-FPM对此的处理机制是新的worker进程用新的配置,已经存在的worker进程处理完手上的活就可以歇着了,通过这种机制来平滑过渡。