cgi web 調用多次啟動_全面了解CGI、FastCGI、PHPFPM

一、拋個磚

1、Web Server傳遞數據的方法

正式說CGI之前，先來了解一下Web Server傳遞數據的另外一種方法：PHP Module加載方式。相信都會想起Apache吧，初學php時，在windows上安裝完php和Apache之后，為了讓Apache能夠解析php代碼，我們會在Apache的配置文件(httpd.conf)中添加如下配置：

#添加下邊兩行LoadModule php5_module D:/php/php5apache2_2.dllAddType application/x-httpd-php .php# 修改如下內容    DirectoryIndex index.php index.html

當在linux環境下源碼安裝時，大致是這樣：

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

其實原理都是，用LoadModule來加載php5_module，就是把php作為apache的一個子模塊來運行。當通過web訪問php文件時，apache就會調用php5_module來解析php代碼。?

那么，php5_module是如何將數據傳給php的解析器來解析php代碼的呢？? ?答案是：sapi

用一張圖來看apache、php、sapi三者之間的關系：?

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信的接口，使得PHP可以和其他應用進行交互數據(apache，nginx等)。php默認提供了很多種sapi，常見的提供給apache和nginx的php5_module、CGI、FastCGI，給IIS的ISAPI，以及Shell的CLI。(httpd是Apache超文本傳輸協議(HTTP)服務器的主程序。被設計為一個獨立運行的后臺進程，它會建立一個處理請求的子進程或線程池)

所以，以上的apache調用php執行的過程如下：

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

這種模式將php模塊安裝到apache中，每一次apache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，我們很清晰的可以看到，apache每接收一個請求，都會產生一個進程來連接php通過sapi來完成請求，可想而知，如果一旦用戶過多，并發數過多，服務器就會承受不住了。而且，把php當做一個模塊加載到apache中，出問題時很難定位是php的問題還是apache的問題。?

2、引出概念

在整個網站架構中，Web Server(如Apache、Nginx)只是內容的分發者。舉個栗子，如果客戶端請求的是 index.html，那么Web Server會去文件系統中找到這個文件，發送給瀏覽器，這里分發的是靜態數據。?

如果請求的是 index.php，根據配置文件，Web Server知道這個不是靜態文件，需要去找 PHP 解析器來處理，那么他會把這個請求簡單處理，然后交給PHP解析器。?

當Web Server收到index.php 這個請求后，會啟動對應的 CGI 程序，這里就是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，然后處理請求，再以規定CGI規定的格式返回處理后的結果，退出進程，Web server再把結果返回給瀏覽器。這就是一個完整的動態PHP Web訪問流程，接下來再引出這些概念，會好理解很多。

CGI：是 Web Server 與 Web Application 之間數據交換的一種協議。

FastCGI：同 CGI，是一種通信協議，但比 CGI 在效率上做了一些優化。

PHP-CGI：是 PHP (Web Application)對 Web Server 提供的 CGI 協議的接口程序。

PHP-FPM：是 PHP(Web Application)對 Web Server 提供的 FastCGI 協議的接口程序，額外還提供了相對智能一些任務管理。

(Web Server 一般指Apache、Nginx、IIS、Tomcat等服務器，Web Application 一般指PHP、Java、Asp.net等應用程序)?

二、概念

1、CGI

CGI(Common Gateway Interface)全稱是“通用網關接口”，WEB 服務器與PHP應用進行“交談”的一種工具，其程序須運行在網絡服務器上。CGI可以用任何一種語言編寫，只要這種語言具有標準輸入、輸出和環境變量。如php、perl、tcl等。

WEB服務器會傳哪些數據給PHP解析器呢？URL、查詢字符串、POST數據、HTTP header都會有。所以，CGI就是規定要傳哪些數據，以什么樣的格式傳遞給后方處理這個請求的協議。也就是說，CGI就是專門用來和 web 服務器打交道的。web服務器收到用戶請求，就會把請求提交給cgi程序(如php-cgi)，cgi程序根據請求提交的參數作應處理(解析php)，然后輸出標準的html語句，返回給web服服務器，WEB服務器再返回給客戶端，這就是普通cgi的工作原理。(cgi程序，你就可以理解成遵循cgi協議編寫的程序)

優點：

CGI的好處就是完全獨立于任何服務器，僅僅是做為中間分子。提供接口給web服務器和web應用(如提nginx和php)。他們通過cgi搭線來完成數據傳遞。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。

缺點：

但是CGI有個難受的地方，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，這樣一在大規模并發下，就死翹翹了。?

2、FastCGI

從根本上來說，FastCGI是用來提高CGI程序性能的。類似于CGI，FastCGI也可以說是一種協議。

FastCGI像是一個常駐(long-live)型的CGI，它可以一直執行著，只要激活后，不會每次都要花費時間去fork一次。

FastCGI是和語言無關的、可伸縮架構的CGI開放擴展，其主要行為是將CGI解釋器進程保持在內存中，并因此獲得較高的性能。眾所周知，CGI解釋器的反復加載是CGI性能低下的主要原因，如果CGI解釋器保持在內存中，并接受FastCGI進程管理器調度，則可以提供良好的性能、伸縮性、Fail- Over特性等等。

舉例：

當web server收到/index.php請求，看一下CGI程序和FastCGI程序分別是怎么處理的：

CGI：當收到web server請求后，會啟動對應的CGI程序，這里就是PHP的解析器(php-cgi)。接下來PHP解析器會解析php.ini文件，初始化執行環境，然后處理請求，再以規定的CGI規定的格式返回處理后的結果，退出進程。(CGI每次接收到請求都會執行這些步驟)

FastCGI：首先，FastCGI程序會先啟動一個master，解析配置環境，初始化執行環境，然后再啟動多個worker。當請求過來時，master會傳遞給一個worker，然后立即可以接受下一個請求。這樣就避免了重復的勞動，效率自然是高。而且當worker不夠用時，master可以根據配置預先啟動幾個worker等著；當然空閑worker太多時，也會停掉一些，這樣就提高了性能，也節約了資源，這就是fastcgi對進程的管理。(CGI程序和FastCGI程序，可以理解成遵循CGI協議和FastCGI協議編寫的程序)

FastCGI的工作原理：

FastCGI接口方式采用C/S結構，可以將HTTP服務器和腳本解析服務器分開，同時在腳本解析服務器上啟動一個或者多個腳本解析守護進程。當HTTP服務器每次遇到動態程序時，可以將其直接交付給FastCGI進程來執行，然后將得到的結果返回給瀏覽器。這種方式可以讓HTTP服務器專一地處理靜態請求，或者將動態腳本服務器的結果返回給客戶端，這在很大程度上提高了整個應用系統的性能。?

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

(2)FastCGI進程管理器自身初始化，啟動多個CGI解釋器進程(可建多個php-cgi)，并等待來自Web Server的連接。

(3)當客戶端請求到達Web Server時，FastCGI進程管理器選擇并連接到一個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子進程完成處理后，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子進程接著等待，并處理來自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。

CGI與FastCGI比較：

(1)對于CGI來說，每一個Web請求PHP都必須重新解析php.ini、重新載入全部擴展，并重新初始化全部數據結構。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，持續數據庫連接(Persistent database connection)可以工作。

(2)由于FastCGI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。?

3、PHP-FPM

首先要說的是：fastcgi是一個協議，php-fpm實現了這個協議。

大家都知道，PHP的解釋器是php-cgi。php-cgi只是個CGI程序，他自己本身只能解析請求，返回結果，不會進程管理，所以就出現了一些能夠調度php-cgi進程的程序，php-fpm就是這樣的一個東西。它克服了php-cgi變更php.ini配置后，需重啟php-cgi才能讓新的php-ini生效，不可以平滑重啟，直接殺死php-cgi進程，php就不能運行了的問題。修改php.ini之后，php-cgi進程的確沒辦法平滑重啟的。php-fpm對此的處理機制是新的worker用新的配置，已經存在的worker處理完手上的活就可以歇著了，通過這種機制來平滑過度。

php-fpm提供了更好的php進程管理方式，可以有效的控制內存和進程，可以平滑重載php配置。

總結一下這個升級的過程：?