CGI、FastCGI和PHP-FPM的關系

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在搭建 LAMP/LNMP 伺服器時，會經常遇到 PHP-FPM、FastCGI和CGI 這幾個概念。如果對它們一知半解，很難搭建出高性能的伺服器。接下來我們就以圖形方式，解釋這些概念之間的關系。

基礎

在整個網站架構中，Web Server（如Apache）隻是内容的分發者。舉個栗子，如果用戶端請求的是 index.html，那麼Web Server會去檔案系統中找到這個檔案，發送給浏覽器，這裡分發的是靜态資料。

如果請求的是 index.php，根據配置檔案，Web Server知道這個不是靜态檔案，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，會啟動對應的 CGI 程式，這裡就是PHP的解析器。接下來PHP解析器會解析php.ini檔案，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，退出程序，Web server再把結果傳回給浏覽器。這就是一個完整的動态PHP Web通路流程，接下來再引出這些概念，就好了解多了，

• CGI：是 Web Server 與 Web Application 之間資料交換的一種協定。
• FastCGI：同 CGI，是一種通信協定，但比 CGI 在效率上做了一些優化。同樣，SCGI 協定與 FastCGI 類似。
• PHP-CGI：是 PHP （Web Application）對 Web Server 提供的 CGI 協定的接口程式。
• PHP-FPM：是 PHP（Web Application）對 Web Server 提供的 FastCGI 協定的接口程式，額外還提供了相對智能一些任務管理。

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，我們先了解一下Web server 傳遞資料的另外一種方法：PHP Module加載方式。以 Apache 為例，在PHP Module方式中，是不是在 Apache 的配置檔案 httpd.conf 中加上這樣幾句：

# 加入以下2句
LoadModule php5_module D:/php/php5apache2_2.dll
AddType 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下源碼安裝大緻是這樣配置的：

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

是以，這種方式，他們的共同本質都是用 LoadModule 來加載 php5_module，就是把php作為apache的一個子子產品來運作。當通過web通路php檔案時，apache就會調用php5_module來解析php代碼。

那麼php5_module是怎麼來将資料傳給php解析器來解析php代碼的呢？答案是通過sapi。

我們再來看一張圖，詳細的說說apache 與 php 與 sapi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，有點類似于socket，使得PHP可以和其他應用進行互動資料（apache，nginx等）。php預設提供了很多種SAPI，常見的提供給apache和nginx的php5_module、CGI、FastCGI，給IIS的ISAPI，以及Shell的CLI。

是以，以上的apache調用php執行的過程如下：

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

好了。apache與php通過php5_module的方式就搞清楚了吧！

這種模式将php子產品安裝到apache中，是以每一次apache結束請求，都會産生一條程序，這個程序就完整的包括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，都會産生一個程序來連接配接php通過sapi來完成請求，可想而知，如果一旦使用者過多，并發數過多，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）全稱是“通用網關接口”，WEB 伺服器與PHP應用進行“交談”的一種工具，其程式須運作在網絡伺服器上。CGI可以用任何一種語言編寫，隻要這種語言具有标準輸入、輸出和環境變量。如php、perl、tcl等。

WEB伺服器會傳哪些資料給PHP解析器呢？URL、查詢字元串、POST資料、HTTP header都會有。是以，CGI就是規定要傳哪些資料，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代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，就會把請求送出給cgi程式（如php-cgi），cgi程式根據請求送出的參數作應處理（解析php），然後輸出标準的html語句，傳回給web服伺服器，WEB伺服器再傳回給用戶端，這就是普通cgi的工作原理。

CGI的好處就是完全獨立于任何伺服器，僅僅是做為中間分子。提供接口給apache和php。他們通過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有個蛋疼的地方，就是每一次web請求都會有啟動和退出過程，也就是最為人诟病的fork-and-execute模式，這樣一在大規模并發下，就死翹翹了。

FastCGI介紹

FastCGI簡單介紹

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

FastCGI像是一個常駐(long-live)型的CGI，它可以一直執行着，隻要激活後，不會每次都要花費時間去fork一次。它還支援分布式的運算, 即 FastCGI 程式可以在網站伺服器以外的主機上執行，并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開放擴充，其主要行為是将CGI解釋器程序保持在記憶體中，并是以獲得較高的性能。衆所周知，CGI解釋器的反複加載是CGI性能低下的主要原因，如果CGI解釋器保持在記憶體中，并接受FastCGI程序管理器排程，則可以提供良好的性能、伸縮性、Fail- Over特性等等。

FastCGI的工作原理

FastCGI接口方式采用C/S結構，可以将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者多個腳本解析守護程序。當HTTP伺服器每次遇到動态程式時，可以将其直接傳遞給FastCGI程序來執行，然後将得到的結果傳回給浏覽器。這種方式可以讓HTTP伺服器專一地處理靜态請求，或者将動态腳本伺服器的結果傳回給用戶端，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程序管理器（Apache Module或IIS ISAPI等)
2. FastCGI程序管理器自身初始化，啟動多個CGI解釋器程序(可建多個php-cgi)，并等待來自Web Server的連接配接。
3. 當用戶端請求到達Web Server時，FastCGI程序管理器選擇并連接配接到一個CGI解釋器。Web server将CGI環境變量和标準輸入發送到FastCGI子程序php-cgi。
4. FastCGI子程序完成處理後，将标準輸出和錯誤資訊從同一連接配接傳回Web Server。當FastCGI子程序關閉連接配接時，請求便告處理完成。FastCGI子程序接着等待，并處理來自FastCGI程序管理器(運作在Web Server中)的下一個連接配接。 在CGI模式中，php-cgi在此便退出了。

FastCGI與CGI特點：

1. 對于CGI來說，每一個Web請求PHP都必須重新解析php.ini、重新載入全部擴充，并重新初始化全部資料結構。而使用FastCGI，所有這些都隻在程序啟動時發生一次。一個額外的好處是，持續資料庫連接配接(Persistent database connection)可以工作。
2. 由于FastCGI是多程序，是以比CGI多線程消耗更多的伺服器記憶體，php-cgi解釋器每程序消耗7至25兆記憶體，将這個數字乘以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，主要展現在：

1. php-cgi變更php.ini配置後，需重新開機php-cgi才能讓新的php-ini生效，不可以平滑重新開機。
2. 直接殺死php-cgi程序，php就不能運作了。

上面2個問題，一直讓很多人病垢了很久，是以很多人一直還是在用 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 fastcgi 管理器，它很爽的克服了上面2個問題，而且，還表現在其他方面更表現強勁。

也就是說，PHP-FPM 是對于 FastCGI 協定的具體實作，他負責管理一個程序池，來處理來自Web伺服器的請求。目前，PHP5.3版本之後，PHP-FPM是内置于PHP的。

因為PHP-CGI隻是個CGI程式，他自己本身隻能解析請求，傳回結果，不會程序管理。是以就出現了一些能夠排程 php-cgi 程序的程式，比如說由lighthttpd分離出來的spawn-fcgi。同樣，PHP-FPM也是用于排程管理PHP解析器php-cgi的管理程式。

PHP-FPM通過生成新的子程序可以實作php.ini修改後的平滑重新開機。

總結

最後，我們來總結一下，這些技術經過不斷的更新，可以解決什麼問題（不然也不會更新嘛）。

是以，如果要搭建一個高性能的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加載或者 CGI 方式啦：）