一文浅析Nginx与php-fpm间的通信机制

发布日期： 2022-03-11 阅读量： 作者： 网络

本篇文章带大家聊聊nginx与php-fpm之间的通信机制，希望对大家有所帮助！

什么是CGI?

讲Fastcgi之前需要先讲CGI，CGI是为了保证web server传递过来的数据是标准格式的，它是一个协议。每种动态语言（ PHP,Python 等）的代码文件需要通过对应的解析器才能被服务器识别，而 CGI 协议就是用来使解释器与服务器可以互相通信。PHP 文件在服务器上的解析需要用到 PHP 解释器，再加上对应的 CGI 协议，从而使服务器可以解析到 PHP 文件。

1.用户通过客户端(浏览器)输入一个网址，例如www.baidu.com。

2.浏览器经过一些列的处理(这里省略其中的流程)，请求到对应服务器的。

3.服务器网卡根据监听到的端口，将请求发送给对应的软件服务。

4.web服务器(Nginx/Apache等web软件)接收请求后，通过fast-cgi或者cgi协议，将请求数据转发给php-fpm进程管理器。php-fpm将任务下发给下面空闲的work进程，此时work进程中的php解释器开始处理文件。

5.php解释器处理好，通过fast-cgi或者cgi协议，再将转换后的数据返给web服务器，web服务器再响应给客户端。

什么是FastCGI?

Fastcgi是CGI的更高级的一种方式，是用来提高CGI程序性能的。由于 CGI 的机制是每处理一个请求需要 fork 一个 CGI 进程，请求结束再kill掉这个进程，在实际应用上比较浪费资源，于是就出现了CGI 的改良版本 FastCGI，FastCGI 在请求处理完后，不会 kill 掉进程，而是继续处理多个请求，这样就大大提高了效率。

什么是php-fpm?

PHP-FPM 即 PHP-FastCGI Process Manager，它是 FastCGI 的实现，并提供了进程管理的功能。进程包含 master 进程和 worker 进程两种；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进行配置），每个进程内部都会嵌入一个 PHP 解释器，是代码真正执行的地方。在没有php-fpm之前，每当我们修改了php.ini的配置信息，都会面临着下面的几个问题:

需要重启php-cgi程序,才能使配置文件生效,同时php-cgi不支持平滑重启。
kill掉php-cgi程序时，必须重新启动，否则PHP就不能正常工作。

因此就可以把php-fpm理解为,是一个实现了Fastcgi协议的程序,用来管理Fastcgi启动的进程的,即能够调度php-cgi进程的程序。现已在PHP内核中就集成了PHP-FPM，使用--enalbe-fpm这个编译参数即可。另外，修改了php.ini配置文件后，没办法平滑重启，需要重启php-fpm才可。此时新fork的worker会用新的配置，已经存在的worker继续处理完手上的活。

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;
  }

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