Ein Artikel, der den Kommunikationsmechanismus zwischen Nginx und PHP-FPM kurz analysiert

In diesem Artikel geht es um den Kommunikationsmechanismus zwischen Nginx und PHP-FPM. Ich hoffe, er ist für alle hilfreich!

Was ist CGI?

Bevor Sie über Fastcgi sprechen, müssen Sie zunächst über CGI sprechen, um sicherzustellen, dass die vom Webserver übergebenen Daten in einem Standardformat vorliegen. Die Codedateien jeder dynamischen Sprache (PHP, Python usw.) müssen den entsprechenden Parser passieren, um vom Server erkannt zu werden, und das CGI-Protokoll wird verwendet, um dem Interpreter und dem Server die Kommunikation miteinander zu ermöglichen. Das Parsen von PHP-Dateien auf dem Server erfordert die Verwendung eines PHP-Interpreters in Verbindung mit dem entsprechenden CGI-Protokoll, damit der Server PHP-Dateien analysieren kann.

1 Der Benutzer gibt über den Client (Browser) eine URL ein, beispielsweise www.baidu.com.

2. Der Browser durchläuft eine Reihe von Prozessen (der Prozess wird hier weggelassen) und fordert den entsprechenden Server an.

3. Die Server-Netzwerkkarte sendet die Anfrage basierend auf dem überwachten Port an den entsprechenden Softwaredienst.

4. Nachdem der Webserver (Websoftware wie Nginx/Apache) die Anfrage erhalten hat, leitet er die Anfragedaten über das Fast-CGI- oder CGI-Protokoll an den PHP-FPM-Prozessmanager weiter. php-fpm sendet die Aufgabe an den folgenden inaktiven Arbeitsprozess. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der PHP-Interpreter im Arbeitsprozess mit der Verarbeitung der Datei.

5. Der PHP-Interpreter verarbeitet es und gibt die konvertierten Daten über das Fast-CGI- oder CGI-Protokoll an den Webserver zurück, und der Webserver antwortet dem Client.

Was ist FastCGI?

Fastcgi ist eine fortschrittlichere Art von CGI und wird verwendet, um die Leistung von CGI-Programmen zu verbessern. Da der CGI-Mechanismus erfordert, dass jede Anfrage verarbeitet wird, muss ein CGI-Prozess gegabelt werden und der Prozess dann abgebrochen werden, nachdem die Anfrage abgeschlossen ist, was in praktischen Anwendungen eine Verschwendung von Ressourcen darstellt. Daher ist FastCGI eine verbesserte Version von CGI Nachdem die Anfrage verarbeitet wurde, bricht FastCGI den Prozess nicht ab und verarbeitet weiterhin mehrere Anfragen, was die Effizienz erheblich verbessert.

Was ist PHP-FPM?

PHP-FPM ist PHP-FastCGI Process Manager. Es ist die Implementierung von FastCGI und bietet Prozessverwaltungsfunktionen. Der Prozess umfasst zwei Typen: Master-Prozess und Worker-Prozess; es gibt nur einen Master-Prozess, der für das Abhören des Ports und den Empfang von Anforderungen vom Server verantwortlich ist, während es im Allgemeinen mehrere Worker-Prozesse gibt (die spezifische Anzahl wird entsprechend der tatsächlichen konfiguriert). benötigt), und in jedem Prozess ist einer eingebettet. Der PHP-Interpreter ist der Ort, an dem der Code tatsächlich ausgeführt wird. Bevor es PHP-FPM gab, traten bei jeder Änderung der Konfigurationsinformationen von PHP.INI die folgenden Probleme auf:

• Sie müssen das PHP-CGI-Programm neu starten, damit die Konfigurationsdatei wirksam wird , php-cgi kann keinen reibungslosen Neustart unterstützen.

• Beim Beenden des PHP-CGI-Programms muss es neu gestartet werden, sonst funktioniert PHP nicht richtig.

Daher kann php-fpm als ein Programm verstanden werden, das das Fastcgi-Protokoll implementiert und zur Verwaltung der von Fastcgi gestarteten Prozesse verwendet wird, also ein Programm, das PHP planen kann -cgi-Prozess. PHP-FPM ist jetzt in den PHP-Kernel integriert. Verwenden Sie einfach den Kompilierungsparameter --enalbe-fpm. Darüber hinaus gibt es nach dem Ändern der Konfigurationsdatei php.ini keine Möglichkeit, reibungslos neu zu starten. Sie müssen php-fpm neu starten. Zu diesem Zeitpunkt werden die Arbeiter des neuen Forks die neue Konfiguration verwenden und die vorhandenen Arbeiter werden die anstehende Arbeit weiterhin erledigen.

Web服务器与程序解析器运行流程（Nginx与php-fpm通信机制(通信流程)）

web server（如nginx）只是内容的分发者。比如，如果请求/index.html，那么web server会去文件系统中找到这个文件，发送给浏览器，这里分发的是静态资源。如果现在请求的是/index.php，根据配置文件，nginx知道这个不是静态文件，需要去找PHP解析器来处理，那么他会把这个请求简单处理后交给PHP解析器。此时CGI便是规定了要传什么数据／以什么格式传输给php解析器的协议。当web server收到/index.php这个请求后，会启动对应的CGI程序，这里就是PHP的解析器。接下来PHP解析器会解析php.ini文件，初始化执行环境，然后处理请求，再以CGI规定的格式返回处理后的结果，退出进程。

CGI与FastCGI相比较

两者的主要差距在于性能瓶颈。前者接受到一个请求就会fork一个进程，后者则是事先启动一部分的worker进程。

CGI工作原理

CGI针对每个http请求都是fork一个新进程来进行处理，接着读取php.ini文件配置信息，初始化执行环境等。

2.然后这个进程会把处理完的数据返回给web服务器，最后web服务器把内容发送给用户。

3.刚才fork的进程也随之退出。

4.如果下次用户还请求动态资源，那么web服务器又再次fork一个新进程，周而复始的进行。

FastCGI工作原理

Fastcgi则会先fork一个master，解析配置文件，初始化执行环境,然后再fork多个worker。

2.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。

3.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。大多数Fastcgi实现都会维护一个进程池。

注：swoole作为httpserver，实际上也是类似这样的工作方式。

Nginx与php-fpm通信分析

Nginx与php-fpm通信有两种方式，一种是通过tcp socket和 unix socket。前者是通过ip:端口方式进行通信，后者是通过php启动生成的socket文件进行通信。因此tcp socket的方式可以将两者分布再不同的机器上，只要Nginx能够连接到php服务器的端口即可。后者的方式，是统一主机上进行通讯的方式，因此两者只能再同一台机器上面。

tcp socket和 unix socket两者的优缺点

由于 Unix socket 不需要经过网络协议栈，不需要打包拆包、计算校验和、维护序号和应答等，只是将应用层数据从一个进程拷贝到另一个进程。所以其效率比 tcp socket 的方式要高，可减少不必要的 tcp 开销。不过，unix socket 高并发时不稳定，连接数爆发时，会产生大量的长时缓存，在没有面向连接协议的支撑下，大数据包可能会直接出错不返回异常。而 tcp 这样的面向连接的协议，可以更好的保证通信的正确性和完整性。

如何选择tcp socket与unix socket

1.由于tcp方式相对unix的方式，并发量更高，因此针对并发量高的项目，建议采用tcp方式，现在Nginx配置示例文件默认的也是tcp方式。

2.使用unix方式，可以优化的点，就是将socket文件放在/dev/shm目录下面，至于为什么放在这个目录可以参考.https://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101818.htm。大致的意思，就是该目录下面的文件是不是存储再硬盘中的，而是存储再内存中的。至于硬盘读取和内存读取，谁快谁慢，肯定是内存最快了。

3.使用unix方式可以使用backlog，backlog的介绍，可以参考该文章。https://blog.csdn.net/raintungli/article/details/37913765。具体的配置可以参考下面。nginx 配置:

server {
  listen 80 default backlog = 100;
  }

php-fpm 配置:

listen.backlog = 1000

配置示例

Nginx与PHP通信的方式，取决于PHP启动的方式，下面直接演示两种方式的配置文件，后面记录PHP启动方式的配置 1.tcp socket

server {
        listen       80;
        server_name  laravel_demo.com;
        charset utf-8;
        access_log  logs/laravel_demo.com.access.log;
        root   /usr/local/var/www/laravel64_demo/public/;
        index  index.php index.html index.htm;

        error_page   500 502 503 504  /50x.html;

        location / {
            if (!-e $request_filename) {
                rewrite ^(.*)$  /index.php?s=$1 last;
                break;
            }
        }
        ### 此处就是Nginx与tcp socket通信配置，这里部署的同一台及其，因此IP就是127.0.0.1
        location ~ \.php$ {
                fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
                fastcgi_index  index.php;
                fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  $document_root$fastcgi_script_name;
                include        fastcgi_params;
            }
    }

2.unix socket

server {
        listen       80;
        server_name  laravel_demo.com;
        charset utf-8;
        access_log  logs/laravel_demo.com.access.log;
        root   /usr/local/var/www/laravel64_demo/public/;
        index  index.php index.html index.htm;

        error_page   500 502 503 504  /50x.html;

        location / {
            if (!-e $request_filename) {
                rewrite ^(.*)$  /index.php?s=$1 last;
                break;
            }
        }
        ### 此处就是Nginx与unix socket通信配置,我的socket文件在/usr/run/目录下
        location ~ \.php$ {
                fasrcgi_pass /usr/tmp/php-fpm.sock;
                fastcgi_index  index.php;
                fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  $document_root$fastcgi_script_name;
                include        fastcgi_params;
            }
    }

上面演示了具体的配置示例，下面演示的是PHP启动方式的配置，这里需要和上面Nginx的配置一致，如果是tcp方式就采用tcp方式启动，如果是unix方式采用socket文件的方式启动。

# tcp方式启动
listen = 127.0.0.1:9000
# unix方式启动
listen = /usr/tmp/php-fpm.sock;

采用上面的两种方式中的任意一种，直接使用php-fpm方式启动php即可。

1、tcp方式启动的效果图

2、unix方式启动的效果图

注意在演示的过程中遇到一个问题就是提示Nginx无法读取php生成的unix socket文件。这中情况是因为权限组导致的。因此再php-fpm的配置配置文件中要设置权限组，同时Nginx也需要设置权限组，再很多的集成开发环境中已经配置好了，因此可以减少此步骤。下面就是示例 Nginx配置文件：

#配置php-fpm的用户以及所属用户组
user  www www;

worker_processes auto;

error_log  /home/wwwlogs/nginx_error.log  crit;

pid        /usr/local/nginx/logs/nginx.pid;

#Specifies the value for maximum file descriptors that can be opened by this process.
worker_rlimit_nofile 51200;

php-fpm配置文件(我们平常可能更多的是配置php.ini的文件，这里需要区分两者之间的区别，php.ini是针对php的配置文件，可以简单的理解为php再编译源码时会用到这里的配置，而关于php这个应用程序执行的情况就会用到php-fpm的配置文件):

; 配置php-fpm的用户以及所属用户组
user = www
group = www

; The address on which to accept FastCGI requests.
; Valid syntaxes are:
;   'ip.add.re.ss:port'    - to listen on a TCP socket to a specific IPv4 address on
;                            a specific port;
;   '[ip:6:addr:ess]:port' - to listen on a TCP socket to a specific IPv6 address on
;                            a specific port;
;   'port'                 - to listen on a TCP socket to all addresses
;                            (IPv6 and IPv4-mapped) on a specific port;
;   '/path/to/unix/socket' - to listen on a unix socket.
; Note: This value is mandatory.
;listen = 127.0.0.1:9000
listen = /usr/tmp/php-fpm.sock;

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