深入理解PHP之——LANMP原理详解

LNMP的工作原理

浏览器发送http request请求到服务器（Nginx）,服务器响应并处理web请求。如果是静态文本直接返回，否则将脚本（PHP）通过接口传输协议（网关协议）PHP-FCGI（fast-cgi）传输给PHP-FPM（进程管理程序）,然后PHP-FPM调用PHP解析器的其中一个进程PHP-CGI来解析php脚本信息。【PHP-FPM在启动时启动了多个PHP-CGI子进程，并发执行。】然后将解析后的脚本返回到PHP-FPM，PHP-FPM再通过fast-cgi的形式将脚本信息传送给Nginx。服务器再通过Http response的形式传送给浏览器。浏览器再进行解析与渲染然后进行呈现。

LAMP的工作原理

浏览器向服务器发送http请求，服务器 (Apache) 接受请求,由于php作为Apache的组件模块也会一起启动，它们具有相同的生命周期。Apache会将一些静态资源保存，然后调用php去处理模块进行php脚本的处理。脚本处理完后，Apache将处理完的信息通过http response的方式发送给浏览器，浏览器解析，渲染等一系列操作后呈现整个网页。

LAMP LNMP差别

1、在LNMP中，Nginx本身对脚本不做任何的处理，而是把请求发fast-cgi管理进程处理，fast-cgi管理进程选择cgi子进程处理结果并返回，二者是相互独立的，通过管道进程通信。
2、在LAMP中，PHP是Apache的一个模块，具有相同的生命周期。两者通过共享内存的方式通信。

两者的PHP环境不相互适用
相比 Apache，Nginx 使用更少的资源，支持更多的并发连接，体现更高的效率

nginx的的优势
作为web服务器处理静态文件，索引文件，自动索引的效率非常高
作为代理服务器，可以实现无缓存的反向代理，提高网站运行速度
作为负载均衡服务器，可以在内部直接支持rails和php等
性能方面，采用epoll模型，可以支持多并发并且占用低内存
稳定方面，采取分段资源分配技术，CPU和内存占用率非常低,少量的dos攻击对nginx基本无作用，
高可用方面,支持热部署，启动迅速，可以在不间断服务的情况下，直接升级7x24小时不间容灾
nginx的模块和工作原理
nginx由内核和模块组成，模块结构分为核心模块，基础模块，第三方模块
核心模块: http模块，event模块，mail模块
基础模块: http fastCGI模块，http proxy模块，http rewrite模块
第三方模块: http upstream request hash 模块，notice模块，htttp access key 模块

Fast-CGI 介绍

cgi是通用网关接口，是外部应用程序与Web服务器之间的接口标准，cgi是为了保证web server传递过来的数据是标准格式的，方便cgi程序的编写者。

Fast-CGI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。

Fast-cgi像是一个常驻(long-live)型的cgi，是用来提高cgi程序性能的。

fast-CGI是nginx和php之间的一个通信接口，该接口实际处理过程通过启动php-fpm进程来解析php脚本，即php-fpm相当于一个动态应用服务器，从而实现nginx动态解析php。因此，如果nginx服务器需要支持php解析，需要在nginx.conf中增加php的配置；将php脚本转发到fastCGI进程监听的IP地址和端口（php-fpm.conf中指定）。同时，php安装的时候，需要开启支持fastCGI选项，并且编译安装php-fpm补丁/扩展，同时，需要启动php-fpm进程，才可以解析nginx通过fastCGI转发过来的php脚本。

Fast-CGI的工作原理

Web Server启动时载入Fast-CGI进程管理器（IIS ISAPI或Apache Module)
FastCGI进程管理器自身初始化，启动多个CGI解释器进程(可见多个php-cgi)并等待来自Web Server的连接。
当客户端请求到达Web Server时，Fast-CGI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Fast-CGI子进程php-cgi。
Fast-CGI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Fast-CGI子进程关闭连接时，请求便告处理完成。Fast-CGI子进程接着等待并处理来自Fast-CGI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。

在上述情况中，你可以想象CGI通常有多慢。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初始化全部数据结构。使用Fast-CGI，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。

Fast-CGI的不足

因为是多进程，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。

Nginx 0.8.46+PHP 5.2.14(FastCGI)服务器在3万并发连接下，开启的10个Nginx进程消耗150M内存（15M10=150M），开启的64个php-cgi进程消耗1280M内存（20M64=1280M），加上系统自身消耗的内存，总共消耗不到2GB内存。如果服务器内存较小，完全可以只开启25个php-cgi进程，这样php-cgi消耗的总内存数才500M。

上面的数据摘自Nginx 0.8.x + PHP 5.2.13(FastCGI)搭建胜过Apache十倍的Web服务器(第6版)

PHP-FPM

PHP-FPM是一个实现了Fastcgi的程序，PHP-FPM的管理对象是php-cgi。被PHP官方收了。
后来PHP内核集成了PHP-FPM之后就方便多了，使用–enalbe-fpm这个编译参数即可。

1、php-fpm是一个完全独立的程序,不依赖php-cgi,也不依赖php。因为php-fpm是一个内置了php解释器的FastCGI服务,启动时能够自行读取php.ini配置和php-fpm.conf配置.
2、一个master进程,支持多个pool,每个pool由master进程监听不同的端口,pool中有多个worker进程.
3、每个worker进程都内置PHP解释器,并且进程常驻后台,支持prefork动态增加.
4、每个worker进程支持在运行时编译脚本并在内存中缓存生成的opcode来提升性能.
5、每个worker进程支持配置响应指定请求数后自动重启,master进程会重启挂掉的worker进程.
6、每个worker进程能保持一个到MySQL/Memcached/Redis的持久连接,实现"连接池",避免重复建立连接,对程序透明.
7、master进程采用epoll模型异步接收和分发请求,listen监听端口,epoll_wait等待连接,
8、然后分发给对应pool里的worker进程,worker进程accpet请求后poll处理连接,
9、如果worker进程不够用,master进程会prefork更多进程,
A、如果prefork达到了pm.max_children上限,worker进程又全都繁忙,这时master进程会把请求挂起到连接队列backlog里(默认值是511).12345678910

PHP-CGI

php-cgi 是解释PHP脚本的程序，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

Nginx+FastCGI运行原理　

nginx不支持对外部程序的直接调用或者解析，所有的外部程序（包括PHP）必须通过FastCGI接口来调用。FastCGI接口在Linux下是socket（这个socket可以是文件socket，也可以是ip socket）。

wrapper：为了调用CGI程序，还需要一个FastCGI的wrapper（wrapper可以理解为用于启动另一个程序的程序），这个wrapper绑定在某个固定socket上，如端口或者文件socket。当Nginx将CGI请求发送给这个socket的时候，通过FastCGI接口，wrapper接收到请求，然后Fork(派生）出一个新的线程，这个线程调用解释器或者外部程序处理脚本并读取返回数据；接着，wrapper再将返回的数据通过FastCGI接口，沿着固定的socket传递给Nginx；最后，Nginx将返回的数据（html页面或者图片）发送给客户端。这就是Nginx+FastCGI的整个运作过程，

所以，我们首先需要一个wrapper，这个wrapper需要完成的工作：

1、通过调用fastcgi（库）的函数通过socket和ningx通信（读写socket是fastcgi内部实现的功能，对wrapper是非透明的） 
2、调度thread，进行fork和kill 
3、和application（php）进行通信