本篇文章帶大家聊聊nginx與php-fpm之間的通信機制，希望對大家有所幫助！
什么是CGI?
講Fastcgi之前需要先講CGI，CGI是為了保證web server傳遞過來的數據是標準格式的，它是一個協議。每種動態語言（ PHP,Python 等）的代碼文件需要通過對應的解析器才能被服務器識別，而 CGI 協議就是用來使解釋器與服務器可以互相通信。PHP 文件在服務器上的解析需要用到 PHP 解釋器，再加上對應的 CGI 協議，從而使服務器可以解析到 PHP 文件。
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1.用戶通過客戶端(瀏覽器)輸入一個網址，例如www.baidu.com。
2.瀏覽器經過一些列的處理(這里省略其中的流程)，請求到對應服務器的。
3.服務器網卡根據監聽到的端口，將請求發送給對應的軟件服務。
4.web服務器(nginx/Apache等web軟件)接收請求后，通過fast-cgi或者cgi協議，將請求數據轉發給php-fpm進程管理器。php-fpm將任務下發給下面空閑的work進程，此時work進程中的php解釋器開始處理文件。
5.php解釋器處理好，通過fast-cgi或者cgi協議，再將轉換后的數據返給web服務器，web服務器再響應給客戶端。
什么是FastCGI?
Fastcgi是CGI的更高級的一種方式，是用來提高CGI程序性能的。由于 CGI 的機制是每處理一個請求需要 fork 一個 CGI 進程，請求結束再kill掉這個進程，在實際應用上比較浪費資源，于是就出現了CGI 的改良版本 FastCGI，FastCGI 在請求處理完后，不會 kill 掉進程，而是繼續處理多個請求，這樣就大大提高了效率。
什么是php-fpm?
PHP-FPM 即 PHP-FastCGI Process Manager， 它是 FastCGI 的實現，并提供了進程管理的功能。進程包含 master 進程和 worker 進程兩種；master 進程只有一個，負責監聽端口，接收來自服務器的請求，而 worker 進程則一般有多個（具體數量根據實際需要進行配置），每個進程內部都會嵌入一個 PHP 解釋器，是代碼真正執行的地方。在沒有php-fpm之前，每當我們修改了php.ini的配置信息，都會面臨著下面的幾個問題:
-
需要重啟php-cgi程序,才能使配置文件生效,同時php-cgi不支持平滑重啟。
-
kill掉php-cgi程序時，必須重新啟動，否則PHP就不能正常工作。
因此就可以把php-fpm理解為,是一個實現了Fastcgi協議的程序,用來管理Fastcgi啟動的進程的,即能夠調度php-cgi進程的程序。現已在PHP內核中就集成了PHP-FPM，使用–enalbe-fpm這個編譯參數即可。另外，修改了php.ini配置文件后，沒辦法平滑重啟，需要重啟php-fpm才可。此時新fork的worker會用新的配置，已經存在的worker繼續處理完手上的活。
Web服務器與程序解析器運行流程（Nginx與php-fpm通信機制(通信流程)）
web server（如nginx）只是內容的分發者。比如，如果請求/index.html，那么web server會去文件系統中找到這個文件，發送給瀏覽器，這里分發的是靜態資源。如果現在請求的是/index.php，根據配置文件，nginx知道這個不是靜態文件，需要去找PHP解析器來處理，那么他會把這個請求簡單處理后交給PHP解析器。此時CGI便是規定了要傳什么數據／以什么格式傳輸給php解析器的協議。當web server收到/index.php這個請求后，會啟動對應的CGI程序，這里就是PHP的解析器。接下來PHP解析器會解析php.ini文件，初始化執行環境，然后處理請求，再以CGI規定的格式返回處理后的結果，退出進程。
CGI與FastCGI相比較
兩者的主要差距在于性能瓶頸。前者接受到一個請求就會fork一個進程，后者則是事先啟動一部分的worker進程。
CGI工作原理
CGI針對每個http請求都是fork一個新進程來進行處理，接著讀取php.ini文件配置信息，初始化執行環境等。
2.然后這個進程會把處理完的數據返回給web服務器，最后web服務器把內容發送給用戶。
3.剛才fork的進程也隨之退出。
4.如果下次用戶還請求動態資源，那么web服務器又再次fork一個新進程，周而復始的進行。
FastCGI工作原理
Fastcgi則會先fork一個master，解析配置文件，初始化執行環境,然后再fork多個worker。
2.當請求過來時，master會傳遞給一個worker，然后立即可以接受下一個請求。這樣就避免了重復的勞動，效率自然是高。
3.而且當worker不夠用時，master可以根據配置預先啟動幾個worker等著；當然空閑worker太多時，也會停掉一些，這樣就提高了性能，也節約了資源。這就是Fastcgi的對進程的管理。大多數Fastcgi實現都會維護一個進程池。
注：swoole作為httpserver，實際上也是類似這樣的工作方式。
Nginx與php-fpm通信分析
Nginx與php-fpm通信有兩種方式，一種是通過tcp socket和 unix socket。前者是通過ip:端口方式進行通信，后者是通過php啟動生成的socket文件進行通信。因此tcp socket的方式可以將兩者分布再不同的機器上，只要Nginx能夠連接到php服務器的端口即可。后者的方式，是統一主機上進行通訊的方式，因此兩者只能再同一臺機器上面。
tcp socket和 unix socket兩者的優缺點
由于 Unix socket 不需要經過網絡協議棧，不需要打包拆包、計算校驗和、維護序號和應答等，只是將應用層數據從一個進程拷貝到另一個進程。所以其效率比 tcp socket 的方式要高，可減少不必要的 tcp 開銷。不過，unix socket 高并發時不穩定，連接數爆發時，會產生大量的長時緩存，在沒有面向連接協議的支撐下，大數據包可能會直接出錯不返回異常。而 tcp 這樣的面向連接的協議，可以更好的保證通信的正確性和完整性。
如何選擇tcp socket與unix socket
1.由于tcp方式相對unix的方式，并發量更高，因此針對并發量高的項目，建議采用tcp方式，現在Nginx配置示例文件默認的也是tcp方式。
2.使用unix方式，可以優化的點，就是將socket文件放在/dev/shm目錄下面，至于為什么放在這個目錄可以參考.https://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101818.htm。大致的意思，就是該目錄下面的文件是不是存儲再硬盤中的，而是存儲再內存中的。至于硬盤讀取和內存讀取，誰快誰慢，肯定是內存最快了。
3.使用unix方式可以使用backlog，backlog的介紹，可以參考該文章。https://blog.csdn.net/raintungli/article/details/37913765。具體的配置可以參考下面。nginx 配置:
server?{ ??listen?80?default?backlog?=?100; ??}
php-fpm 配置:
listen.backlog?=?1000
配置示例
Nginx與PHP通信的方式，取決于PHP啟動的方式，下面直接演示兩種方式的配置文件，后面記錄PHP啟動方式的配置 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=$1?last; ????????????????break; ????????????} ????????} ????????###?此處就是Nginx與tcp?socket通信配置，這里部署的同一臺及其，因此IP就是127.0.0.1 ????????location?~?.php$?{ ????????????????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=$1?last; ????????????????break; ????????????} ????????} ????????###?此處就是Nginx與unix?socket通信配置,我的socket文件在/usr/run/目錄下 ????????location?~?.php$?{ ????????????????fasrcgi_pass?/usr/tmp/php-fpm.sock; ????????????????fastcgi_index??index.php; ????????????????fastcgi_param??SCRIPT_FILENAME??$document_root$fastcgi_script_name; ????????????????include????????fastcgi_params; ????????????} ????}
上面演示了具體的配置示例，下面演示的是PHP啟動方式的配置，這里需要和上面Nginx的配置一致，如果是tcp方式就采用tcp方式啟動，如果是unix方式采用socket文件的方式啟動。
#?tcp方式啟動 listen?=?127.0.0.1:9000 #?unix方式啟動 listen?=?/usr/tmp/php-fpm.sock;
采用上面的兩種方式中的任意一種，直接使用php-fpm方式啟動php即可。
1、tcp方式啟動的效果圖
2、unix方式啟動的效果圖
注意在演示的過程中遇到一個問題就是提示Nginx無法讀取php生成的unix socket文件。這中情況是因為權限組導致的。因此再php-fpm的配置配置文件中要設置權限組，同時Nginx也需要設置權限組，再很多的集成開發環境中已經配置好了，因此可以減少此步驟。下面就是示例 Nginx配置文件：
#配置php-fpm的用戶以及所屬用戶組 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(我們平常可能更多的是配置php.ini的文件，這里需要區分兩者之間的區別，php.ini是針對php的配置文件，可以簡單的理解為php再編譯源碼時會用到這里的配置，而關于php這個應用程序執行的情況就會用到php-fpm的配置文件):
;?配置php-fpm的用戶以及所屬用戶組 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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