基础概念PHP-FPM、FastCGI和CGI

在搭建 lamp/lnmp 服务器时，会经常遇到 php-fpm、fastcgi和cgi 这几个概念。如果对它们一知半解，很难搭建出高性能的服务器。接下来我们就以图形方式，解释这些概念之间的关系。

基础

在整个网站架构中，web server（如apache）只是内容的分发者。举个栗子，如果客户端请求的是 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，这里分发的是静态数据。

如果请求的是 index.php，根据配置文件，web server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，然后交给php解析器。

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，再以规定cgi规定的格式返回处理后的结果，退出进程，web server再把结果返回给浏览器。这就是一个完整的动态php web访问流程，接下来再引出这些概念，就好理解多了，

• cgi：是 web server 与 web application 之间数据交换的一种协议。
• fastcgi：同 cgi，是一种通信协议，但比 cgi 在效率上做了一些优化。同样，scgi 协议与 fastcgi 类似。
• php-cgi：是 php （web application）对 web server 提供的 cgi 协议的接口程序。
• php-fpm：是 php（web application）对 web server 提供的 fastcgi 协议的接口程序，额外还提供了相对智能一些任务管理。

web 中，

• web server 一般指apache、nginx、iis、lighttpd、tomcat等服务器，
• web application 一般指php、java、asp.net等应用程序。

module方式

在了解 cgi 之前，我们先了解一下web server 传递数据的另外一种方法：php module加载方式。以 apache 为例，在php module方式中，是不是在 apache 的配置文件 httpd.conf 中加上这样几句：

# 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 下安装php和apache环境后手动配置，在linux下源码安装大致是这样配置的：

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

所以，这种方式，他们的共同本质都是用 loadmodule 来加载 php5_module，就是把php作为apache的一个子模块来运行。当通过web访问php文件时，apache就会调用php5_module来解析php代码。

那么php5_module是怎么来将数据传给php解析器来解析php代码的呢？答案是通过sapi。

我们再来看一张图，详细的说说apache 与 php 与 sapi的关系：

从上面图中，我们看出了sapi就是这样的一个中间过程，sapi提供了一个和外部通信的接口，有点类似于socket，使得php可以和其他应用进行交互数据（apache，nginx等）。php默认提供了很多种sapi，常见的提供给apache和nginx的php5_module、cgi、fastcgi，给iis的isapi，以及shell的cli。

所以，以上的apache调用php执行的过程如下：

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

好了。apache与php通过php5_module的方式就搞清楚了吧！

这种模式将php模块安装到apache中，所以每一次apache结束请求，都会产生一条进程，这个进程就完整的包括php的各种运算计算等操作。

在上图中，我们很清晰的可以看到，apache每接收一个请求，都会产生一个进程来连接php通过sapi来完成请求，可想而知，如果一旦用户过多，并发数过多，服务器就会承受不住了。

而且，把mod_php编进apache时，出问题时很难定位是php的问题还是apache的问题。

cgi

cgi（common gateway interface）全称是“通用网关接口”，web 服务器与php应用进行“交谈”的一种工具，其程序须运行在网络服务器上。cgi可以用任何一种语言编写，只要这种语言具有标准输入、输出和环境变量。如php、perl、tcl等。

web服务器会传哪些数据给php解析器呢？url、查询字符串、post数据、http header都会有。所以，cgi就是规定要传哪些数据，以什么样的格式传递给后方处理这个请求的协议。仔细想想，你在php代码中使用的用户从哪里来的。

也就是说，cgi就是专门用来和 web 服务器打交道的。web服务器收到用户请求，就会把请求提交给cgi程序（如php-cgi），cgi程序根据请求提交的参数作应处理（解析php），然后输出标准的html语句，返回给web服服务器，web服务器再返回给客户端，这就是普通cgi的工作原理。

cgi的好处就是完全独立于任何服务器，仅仅是做为中间分子。提供接口给apache和php。他们通过cgi搭线来完成数据传递。这样做的好处了尽量减少2个的关联，使他们2变得更独立。

但是cgi有个蛋疼的地方，就是每一次web请求都会有启动和退出过程，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。

fastcgi介绍

fastcgi简单介绍

从根本上来说，fastcgi是用来提高cgi程序性能的。类似于cgi，fastcgi也可以说是一种协议。

fastcgi像是一个常驻(long-live)型的cgi，它可以一直执行着，只要激活后，不会每次都要花费时间去fork一次。它还支持分布式的运算, 即 fastcgi 程序可以在网站服务器以外的主机上执行，并且接受来自其它网站服务器来的请求。

fastcgi是语言无关的、可伸缩架构的cgi开放扩展，其主要行为是将cgi解释器进程保持在内存中，并因此获得较高的性能。众所周知，cgi解释器的反复加载是cgi性能低下的主要原因，如果cgi解释器保持在内存中，并接受fastcgi进程管理器调度，则可以提供良好的性能、伸缩性、fail- over特性等等。

fastcgi的工作原理

fastcgi接口方式采用c/s结构，可以将http服务器和脚本解析服务器分开，同时在脚本解析服务器上启动一个或者多个脚本解析守护进程。当http服务器每次遇到动态程序时，可以将其直接交付给fastcgi进程来执行，然后将得到的结果返回给浏览器。这种方式可以让http服务器专一地处理静态请求，或者将动态脚本服务器的结果返回给客户端，这在很大程度上提高了整个应用系统的性能。

1. web server启动时载入fastcgi进程管理器（apache module或iis isapi等)
2. fastcgi进程管理器自身初始化，启动多个cgi解释器进程(可建多个php-cgi)，并等待来自web server的连接。
3. 当客户端请求到达web server时，fastcgi进程管理器选择并连接到一个cgi解释器。web server将cgi环境变量和标准输入发送到fastcgi子进程php-cgi。
4. fastcgi子进程完成处理后，将标准输出和错误信息从同一连接返回web server。当fastcgi子进程关闭连接时，请求便告处理完成。fastcgi子进程接着等待，并处理来自fastcgi进程管理器(运行在web server中)的下一个连接。 在cgi模式中，php-cgi在此便退出了。

fastcgi与cgi特点：

1. 对于cgi来说，每一个web请求php都必须重新解析php.ini、重新载入全部扩展，并重新初始化全部数据结构。而使用fastcgi，所有这些都只在进程启动时发生一次。一个额外的好处是，持续数据库连接(persistent database connection)可以工作。
2. 由于fastcgi是多进程，所以比cgi多线程消耗更多的服务器内存，php-cgi解释器每进程消耗7至25兆内存，将这个数字乘以50或100就是很大的内存数。

php-fpm介绍

要了解php-fpm，就得先说说php-cgi。

php-cgi就是php实现的自带的fastcgi管理器。 虽然是php官方出品，但是这丫的却一点也不给力，性能太差，而且也很麻烦不人性化，主要体现在：

1. php-cgi变更php.ini配置后，需重启php-cgi才能让新的php-ini生效，不可以平滑重启。
2. 直接杀死php-cgi进程，php就不能运行了。

上面2个问题，一直让很多人病垢了很久，所以很多人一直还是在用 module 方式。 直到 2004年一个叫 andrei nigmatulin的屌丝发明了php-fpm ，这神器的出现就彻底打破了这种局面，这是一个php专用的 fastcgi 管理器，它很爽的克服了上面2个问题，而且，还表现在其他方面更表现强劲。

也就是说，php-fpm 是对于 fastcgi 协议的具体实现，他负责管理一个进程池，来处理来自web服务器的请求。目前，php5.3版本之后，php-fpm是内置于php的。

因为php-cgi只是个cgi程序，他自己本身只能解析请求，返回结果，不会进程管理。所以就出现了一些能够调度 php-cgi 进程的程序，比如说由lighthttpd分离出来的spawn-fcgi。同样，php-fpm也是用于调度管理php解析器php-cgi的管理程序。

php-fpm通过生成新的子进程可以实现php.ini修改后的平滑重启。

总结

最后，我们来总结一下，这些技术经过不断的升级，可以解决什么问题（不然也不会升级嘛）。

所以，如果要搭建一个高性能的php web服务器，目前最佳的方式是apache/nginx + fastcgi + php-fpm(+php-cgi)方式了，不要再使用 module加载或者 cgi 方式啦：）

 

引用:cgi、fastcgi和php-fpm关系图解