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CGI、FastCGI和PHP-FPM關係圖解

不言
不言原創
2018-04-16 13:55:1415597瀏覽

這篇文章主要介紹的內容是關於CGI、FastCGI和PHP-FPM關係圖解，有著一定的參考價值，現在分享給大家，有需要的朋友可以參考一下


目錄

  • 基礎

  • #Module方式

  • CGI

  • FastCGI介紹

    • FastCGI簡單介紹

    • FastCGI的工作原理

  • #PHP-FPM介紹

  • 總結

  • 參考資料

#在搭建LAMP/LNMP 伺服器時，會常常遇到 PHP-FPM、FastCGI和CGI 這幾個概念。如果對它們一知半解，很難搭建高效能的伺服器。接下來我們就以圖形方式，解釋這些概念之間的關係。

基礎

在整個網站架構中，Web Server（如Apache）只是內容的分發者。舉個栗子，如果客戶端請求的是 index.html，那麼Web Server會去檔案系統中找到這個文件，發送給瀏覽器，這裡分發的是靜態資料。

如果請求的是index.php，根據設定文件，Web Server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，然後交給PHP解析器。

當Web Server收到 index.php 這個請求後，就會啟動對應的 CGI 程序，這裡就是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規定的格式傳回處理後的結果，退出進程，Web server再把結果回傳給瀏覽器。這就是一個完整的動態PHP Web存取流程，接下來再引出這些概念，就好理解多了，

  • #CGI：#是Web Server 與Web Application 之間資料交換的一種協定。

  • FastCGI：同 CGI，是一種通訊協議，但比 CGI 在效率上做了一些最佳化。同樣，SCGI 協定與 FastCGI 類似。

  • PHP-CGI：是 PHP （Web Application）對 Web Server 提供的 CGI 協定的介面程式。

  • PHP-FPM：是PHP（Web Application）對Web Server 提供的FastCGI 協定的介面程序，額外也提供了相對智能一些任務管理。

    在

WEB 中，

  • Web Server 一般指Apache、Nginx、IIS、Lighttpd、Tomcat等伺服器，

  • #Web Application 一般指PHP、Java、Asp.net等應用程式。

Module方式

在了解 CGI 之前，我們先來了解Web server 傳遞資料的另一個方法：PHP Module載入方式。以Apache 為例，在PHP Module方式中，是不是在Apache 的設定檔httpd.conf 中加上這樣幾句：

# 加入以下2句LoadModule php5_module D:/php/php5apache2_2.dllAddType application/x-httpd-php .php# 修改如下内容<IfModule dir_module>
    DirectoryIndex index.php index.html</IfModule>

上面是Windows 下安裝php和apache環境後手動配置，在linux下原始碼安裝大致上是這樣配置的：

# ./configure --with-mysql=/usr/local --with-apache=/usr/local/apache --enable-track-vars

所以，這種方式，他們的共同本質都是用LoadModule 來載入php5_module，就是把php當作apache的子模組來運行。當透過web存取php檔案時，apache就會呼叫php5_module來解析php程式碼。

那麼php5_module是怎麼來將資料傳給php解析器來解析php程式碼的呢？答案是透過sapi。

我們再來看一張圖，詳細的說說apache 與php 與sapi的關係：

CGI、FastCGI和PHP-FPM關係圖解

從上面圖中，我們看出了sapi就是這樣的一個中間過程，SAPI提供了一個和外部通訊的接口，有點類似於socket，使得PHP可以和其他應用進行交互資料（apache，nginx等）。 php預設提供了許多種SAPI，常見的提供給apache和nginx的php5_module、CGI、FastCGI，給IIS的ISAPI，以及Shell的CLI。

所以，以上的apache呼叫php執行的過程如下：

apache -> httpd -> php5_module -> sapi -> php

好了。 apache與php透過php5_module的方式就搞清楚了吧！

這種模式將php模組安裝到apache中，所以每次apache結束請求，都會產生一條進程，這個進程就完整的包括php的各種運算計算等操作。

在上圖中，我們很清楚的可以看到，apache每接收一個請求，都會產生一個進程來連接php透過sapi來完成請求，可想而知，如果一旦用戶過多，並發數過多，伺服器就會承受不住了。

而且，把mod_php編進apache時，出問題時很難定位是php的問題還是apache的問題。

CGI

CGI（Common Gateway Interface）全名為“通用網關介面”，WEB 伺服器與PHP應用進行「交談」的一種工具，其程式必須運行在網路伺服器上。 CGI可以用任何一種語言來寫，只要這種語言有標準輸入、輸出和環境變數。如php、perl、tcl等。

WEB伺服器會傳哪些資料給PHP解析器呢？ URL、查詢字串、POST資料、HTTP header都會有。所以，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定。仔細想想，你在PHP程式碼中使用的使用者從哪裡來的。

也就是說，CGI就是專門用來和 web 伺服器打交道的。 web伺服器收到使用者請求，就會把請求提交給cgi程式（如php-cgi），cgi程式根據請求提交的參數作應處理（解析php），然後輸出標準的html語句，傳回給web服伺服器， WEB伺服器再回傳給客戶端，這就是普通cgi的工作原理。

CGI的好處就是完全獨立於任何伺服器，只是做為中間分子。提供介面給apache和php。他們透過cgi搭線來完成資料傳遞。這樣做的好處了盡量減少2個的關聯，使他們2變得更獨立。

但是CGI有個蛋痛的地方，就是每一次web請求都會有啟動和退出過程，也就是最為人詬病的fork-and-execute模式，這樣一在大規模並發下，就死翹翹了。

FastCGI介紹

FastCGI簡單介紹

從根本上來說，FastCGI是用來提升CGI程式效能的。類似CGI，FastCGI也可以說是一種協定。

FastCGI像是一個常駐(long-live)型的CGI，它可以一直執行著，只要啟動後，不會每次都要花費時間去fork一次。它還支援分散式的運算, 即 FastCGI 程式可以在網站伺服器以外的主機上執行，並且接受來自其它網站伺服器來的請求。

FastCGI是語言無關的、可伸縮架構的CGI開放擴展，其主要行為是將CGI解釋器進程保持在記憶體中，並因此獲得較高的效能。眾所周知，CGI解釋器的反覆載入是CGI效能低下的主要原因，如果CGI解釋器保持在記憶體中，並接受FastCGI進程管理器調度，則可以提供良好的效能、伸縮性、Fail- Over特性等等。

FastCGI的工作原理

FastCGI介面方式採用C/S結構，可以將HTTP伺服器和腳本解析伺服器分開，同時在腳本解析伺服器上啟動一個或多個腳本解析守護程式。當HTTP伺服器每次遇到動態程式時，可以直接交付給FastCGI進程來執行，然後將得到的結果傳回瀏覽器。這種方式可以讓HTTP伺服器專一地處理靜態請求，或將動態腳本伺服器的結果傳回給客戶端，這在很大程度上提高了整個應用系統的效能。

CGI、FastCGI和PHP-FPM關係圖解

  1. Web Server啟動時載入FastCGI進程管理器（Apache Module或IIS ISAPI等)

  2. #FastCGI進程管理器本身初始化，啟動多個CGI解釋器進程(可建置多個php-cgi)，並等待來自Web Server的連線。

  3. 當客戶端請求到達Web Server時，FastCGI進程管理器選擇並連線到一個CGI解釋器。 Web server將CGI環境變數和標準輸入傳送到FastCGI子進程php-cgi。

  4. FastCGI子進程完成處理後，將標準輸出和錯誤訊息從相同連線返回Web Server。當FastCGI子程序關閉連線時，請求便告處理完成。 FastCGI子進程接著等待，並處理來自FastCGI進程管理器(運行在Web Server中)的下一個連線。在CGI模式中，php-cgi在此便退出了。

FastCGI與CGI特性：

  1. #對CGI來說，每個Web請求PHP都必須重新解析php.ini、重新載入全部擴展，並重新初始化全部資料結構。而使用FastCGI，所有這些都只在進程啟動時發生一次。一個額外的好處是，持續資料庫連線(Persistent database connection)可以運作。

  2. 由於FastCGI是多進程，所以比CGI多執行緒消耗更多的伺服器內存，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就是很大的記憶體數。

PHP-FPM介紹

要了解PHP-FPM，就得先說說PHP-CGI。

PHP-CGI就是PHP實作的自帶的FastCGI管理器。雖然是php官方出品，但是這丫的卻一點也不給力，性能太差，而且也很麻煩不人性化，主要體現在：

  1. php-cgi變更php. ini配置後，需重新啟動php-cgi才能讓新的php-ini生效，不可以平滑重啟。

  2. 直接殺死php-cgi進程，php就不能運作了。

上面2個問題，一直讓很多人病垢了很久，所以很多人還是在用 Module 方式。直到2004年一個叫Andrei Nigmatulin的屌絲發明了PHP-FPM ，這神器的出現就徹底打破了這種局面，這是一個PHP專用的CGI、FastCGI和PHP-FPM關係圖解 管理器，它很爽的克服了上面2個問題，而且，也表現在其他方面更表現強勁。

也就是說，PHP-FPM 是對於 FastCGI 協定的具體實現，他負責管理一個進程池，來處理來自Web伺服器的請求。 目前，PHP5.3版本之後，PHP-FPM是內建於PHP的。

因為PHP-CGI只是個CGI程序，他自己本身只能解析請求，回傳結果，不會進程管理。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。同樣，PHP-FPM也是用來調度管理PHP解析器php-cgi的管理程式。

PHP-FPM透過產生新的子程序可以實現php.ini修改後的平滑重啟。

總結

最後，我們來總結一下，這些技術經過不斷的升級，可以解決什麼問題（不然也不會升級嘛）。

所以，如果要建立一個高效能的PHP WEB伺服器，目前最佳的方式是Apache/Nginx FastCGI PHP-FPM( PHP-CGI)方式了，不要再使用Module載入或CGI 方式啦：)

這篇文章圖片用Vis​​io製作，原始檔案：php-fpm

原文網址：https://www.awaimai.com/371.html

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