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nginx+php-fpm工作原理

nginx 来源:Mr_J 22次浏览

官方解释php-fpm

官方手册:FPM(FastCGI 进程管理器)用于替换 PHP FastCGI 的大部分附加功能,对于高负载网站是非常有用的。
它的功能包括:

  • 支持平滑停止/启动的高级进程管理功能;
  • 可以工作于不同的 uid/gid/chroot 环境下,并监听不同的端口和使用不同的 php.ini 配置文件(可取代 safe_mode 的设置);
  • stdout 和 stderr 日志记录;
  • 在发生意外情况的时候能够重新启动并缓存被破坏的 opcode;
  • 文件上传优化支持;
  • “慢日志” – 记录脚本(不仅记录文件名,还记录 PHP backtrace 信息,可以使用 ptrace或者类似工具读取和分析远程进程的运行数据)运行所导致的异常缓慢;
  • fastcgi_finish_request() – 特殊功能:用于在请求完成和刷新数据后,继续在后台执行耗时的工作(录入视频转换、统计处理等);
  • 动态/静态子进程产生;
  • 基本 SAPI 运行状态信息(类似Apache的 mod_status);
  • 基于 php.ini 的配置文件。

从官方手册来看,php-fpm是一个FastCGI的进程管理器,用来管理FastCGI进程的。
那么什么是FastCGI呢?这个我们要从CGI说起。

CGI

CGI (Common Gateway Interface)是 Web Server 与后台语言交互的协议,有了这个协议,开发者可以使用任何语言处理 Web Server 发来的请求,动态的生成内容。保证了传递过来的数据是标准格式的(规定了以什么样的格式传哪些数据(URL、查询字符串、POST数据、HTTP header等等)),方便了开发者。

PHP-CGI

PHP语言对应与服务器交互的CGI程序就是PHP-CGI。
CGI程序本身只能解析请求、返回结果,不会进程管理,所以有一个致命的缺点,那就是每处理一个请求都需要fork一个全新的进程,随着Web的兴起,高并发越来越成为常态,这样低效的方式明显不能满足需求(每一次web请求都会有启动和退出进程,也就是最为人诟病的fork-and-execute模式,这样一在大规模并发下,就死翘翘了)。就这样,FastCGI诞生了,CGI程序很快就退出了历史的舞台。

FastCGI

FastCGI,顾名思义为更快的 CGI,它允许在一个进程内处理多个请求,而不是一个请求处理完毕就直接结束进程,性能上有了很大的提高。FastCGI也可以说是一种协议

  • 那么FastCGI是怎么做的呢?

首先,FastCGI会先启一个master进程,解析配置文件,初始化执行环境,然后再启动多个worker进程。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。
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。

那现在我们可以大致上想象到php-fpm是个什么东东了吧!

PHP-FPM

FPM 是一个 PHP 进程管理器,包含 master 进程和 worker 进程两种进程:master 进程只有一个,负责监听端口,接收来自 Web Server 的请求,而 worker 进程则一般有多个 (具体数量根据实际需要配置),每个进程内部都嵌入了一个 PHP 解释器,是 PHP 代码真正执行的地方,下面是我本机上FPM的进程情况:1个master进程,2个worker进程。

  • 从FPM接收到请求,到处理完毕,其具体的流程如下:

1.FPM的master进程接收到请求。
2.master进程根据配置指派特定的worker进程进行请求处理,如果没有可用进程,返回错误,这也是我们配合Nginx遇到502错误比较多的原因。
3.worker进程处理请求,如果超时,返回504错误。
4.请求处理结束,返回结果。

FPM从接收到处理请求的流程就是这样了,那么Nginx又是如何发送请求给FPM的呢?

Nginx

我们知道,Nginx 不仅仅是一个 Web 服务器,也是一个功能强大的 proxy 服务器,除了进行 http 请求的代理,也可以进行许多其他协议请求的代理,包括本文与 fpm 相关的 fastcgi 协议。为了能够使 Nginx 理解 fastcgi 协议,Nginx 提供了 fastcgi 模块来将 http 请求映射为对应的 fastcgi 请求。

Nginx的FastCGI模块提供了fastcgi_param指令来主要处理这些映射关系,下面 是Nginx的一个配置文件实例,其主要完成的工作是将Nginx中的变量翻译成PHP中能够理解的变量。

除此之外,非常重要的就是fastcgi_pass指令了,这个指令用于指定FPM进程监听的地址,Nginx会把所有的PHP请求翻译成FastCGI请求之后再发送到这个地址。下面一个简单的可以工作的Nginx配置文件:

server {
    listen 80;
    server_name www.example.com;
    root /usr/local/web/Mr_J/public;
    index index.php index.html index.htm;

    access_log /usr/local/nginx/logs/test-access.log;
    error_log  /usr/local/nginx/logs/test-error.log;

    location / {
      try_files $uri $uri/ /index.php?$query_string;
    }

    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;
    }
}

在这个配置文件中,我们新建了一个虚拟主机,监听80端口,项目根目录为 /usr/local/web/Mr_J/public。然后我们通过location指令,将所有的以.php结尾的请求都交给FastCGI模块处理,从而把所有的PHP请求都交给了FPM处理,从而完成Nginx到FPM的闭环。
如此以来,Nginx与FPM通信的整个流程应该比较清晰了。

www.example.com
        |
        |
      Nginx
        |
        |
路由到www.example.com/index.php
        |
        |
加载nginx的fast-cgi模块
        |
        |
fast-cgi监听127.0.0.1:9000地址
        |
        |
www.example.com/index.php请求到达127.0.0.1:9000
        |
        |
php-fpm 监听127.0.0.1:9000
        |
        |
php-fpm 接收到请求,启用worker进程处理请求
        |
        |
php-fpm 处理完请求,返回给nginx
        |
        |
nginx将结果通过http返回给浏览器

参考资料

Nginx+Php-fpm运行原理详解
理解 Nginx 与 PHP-FPM 通信的工作机制
CGI、FastCGI和PHP-FPM关系图解


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