CGI、服务器内置模块、FastCGI、php-fpm的区别和详解

CGI、服务器内置模块、FastCGI、php-fpm的区别和详解

一、最早的Web服务器

最早的Web服务器简单地响应浏览器发来的HTTP静态文件请求,并将存储在服务器上的静态文件(例如: jpg、htm、html)返回给浏览器。如图是处理流程
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二、CGI的出现

事物总是不断发展,网站也越来越复杂,所以出现动态技术。但是服务器并不能直接运行 php/asp这样的文件,自己不能做,外包给别人吧,但是要与第三做个约定,我给你什么,然后你给我什么,就是我把请求参数发送给你,然后我接收你的处理结果再给客户端。这个约定就是 CGI(Common Gateway Interface)这个协议可以用vb/c/perl/php/python来实现。

在2000年或更早的时候,CGI比较盛行。那时,Perl是编写CGI的主流语言,以至于一般的CGI程序就是Perl程序(例如世界上80%的网站所采用的编程语言php刚开始的版本就是用Perl语言写的)。

CGI(Common Gateway Interface),公共网关接口,它是Web服务器与外部应用程序(CGI程序)之间传递信息的接口标准。通过CGI接口,Web服务器就能够获取客户端提交的信息,并转交给服务器端的CGI程序处理,最后返回结果给客户端。也就是说,CGI实际上是一个接口标准。我们通常所说的CGI是指CGI程序,即实现了CGI接口标准的程序。只要某种语言具有标准输入、输出和环境变量,如perl/PHP/C等,就可以用来编写CGI程序。CGI只是接口协议,根本不是什么语言。

1.CGI程序的工作方式

Web服务器一般只处理静态文件请求(如 jpg、htm、html),如果碰到一个动态脚本请求(如php),web服务器主进程,就fork出一个新的进程来启动CGI程序,也就是说将动态脚本请求交给CGI程序来处理。启动CGI程序需要一个过程,比如,读取配置文件,加载扩展等。CGI程序启动后,就会解析动态脚本,然后将结果返回给Web服务器,最后Web服务器再将结果返回给客户端,刚才fork的进程也会随之关闭。这样,每次用户请求动态脚本,Web服务器都要重新fork一个新进程,去启动CGI程序,由CGI程序来处理动态脚本,处理完后进程随之关闭。这种工作方式的效率是非常低下的。运行示意图如下:
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CGI程序与web服务器传递数据:
CGI程序通过标准输入(STDIN)和标准输出(STDOUT)来进行输入输出。此外CGI程序还通过环境变量来得到输入,操作系统提供了许多环境变量,它们定义了程序的执行环境,应用程序可以存取它们。Web服务器和CGI接口又另外设置了一些环境变量,用来向CGI程序传递一些重要的参 数。CGI的GET方法还通过环境变量QUERY-STRING向CGI程序传递Form中的数据。 下面是一些常用的CGI环境变量:

变量名 描述
CONTENT_TYPE 这个环境变量的值指示所传递来的信息的MIME类型。目前,环境变量CONTENT_TYPE一般都是:application/x-www-form-urlencoded,他表示数据来自于HTML表单。
CONTENT_LENGTH 如果服务器与CGI程序信息的传递方式是POST,这个环境变量即使从标准输入STDIN中可以读到的有效数据的字节数。这个环境变量在读取所输入的数据时必须使用。
HTTP_COOKIE 客户机内的 COOKIE 内容。
HTTP_USER_AGENT 提供包含了版本数或其他专有数据的客户浏览器信息。
PATH_INFO 这个环境变量的值表示紧接在CGI程序名之后的其他路径信息。它常常作为CGI程序的参数出现。
QUERY_STRING 如果服务器与CGI程序信息的传递方式是GET,这个环境变量的值即是所传递的信息。这个信息经跟在CGI程序名的后面,两者中间用一个问号?分隔,多个参数用&号连接。
REMOTE_ADDR 这个环境变量的值是发送请求的客户机的IP地址,例如上面的192.168.1.67。这个值总是存在的。而且它是Web客户机需要提供给Web服务器的唯一标识,可以在CGI程序中用它来区分不同的Web客户机。
REMOTE_HOST 这个环境变量的值包含发送CGI请求的客户机的主机名。如果不支持你想查询,则无需定义此环境变量。
REQUEST_METHOD 提供脚本被调用的方法。对于使用 HTTP/1.0 协议的脚本,仅 GET 和 POST 有意义。
SCRIPT_FILENAME CGI脚本的完整路径
SCRIPT_NAME CGI脚本的的名称
SERVER_NAME 这是你的 WEB 服务器的主机名、别名或IP地址。
SERVER_SOFTWARE 这个环境变量的值包含了调用CGI程序的HTTP服务器的名称和版本号。例如,上面的值为Apache/2.2.14(Unix)。

2.web服务器内置模块

后来,出现了一种比较高效的方式:Web服务器内置模块。例如,apache的mod_php模块。将php解释器做成模块,然后加载到apache服务器中。

这样,apache服务器在启动的时候,就会同时启动php模块。当客户端请求php文件时,apache服务器就不用再fork出一个新进程来启动php解释器,而是直接将php文件交给运行中的php模块处理。显然,这种方式下,效率会比较高。

由于在apache服务器启动时,才会读取php的配置文件,加载php模块,在apache的运行过程中 ,不会再重新读取php的配置文件。所以,每次我们修改了php的配置文件后,必须重启apache,新的php配置文件才会生效。运行示意图如下:
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3.FastCGI

FastCGI就像是一个常驻(long-live)型的CGI程序,它可以一直运行着。FastCGI程序也可以和Web服务器分别部署在不同的主机上,它还可以接受来自其他Web服务器的请求。

FastCGI也是语言无关的。其主要行为是将CGI解释器进程保持在内存中并因此获得高效的性能。众所周知,CGI解释器的反复加载是CGI性能低下的主要原因。

FastCGI是一种进程管理工具,它可以在内存中管理CGI进程。

FastCGI进程管理器需要单独启动。启动FastCGI后,会生成一个FastCGI主进程和多个子进程(子进程其实就是CGI解释器进程)。

当客户端请求Web服务器上的动态脚本时,Web服务器会将动态脚本通过TCP协议交给FastCGI主进程,FastCGI主进程根据情况,安排一个空闲的子进程来解析动态脚本,处理完成后将结果返回给Web服务器,Web服务器再将结果返回给客户端。该客户端请求处理完毕后,FastCGI子进程并不会随之关闭,而是继续等待主进程安排工作任务。由此可知,FastCGI的工作效率是非常高的。运行示意图如下:
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4.php-fpm

fpm是FastCGI Process Manager的缩写,那么,fpm就是FastCGI进程管理器的简称。php-fpm就是php中的FastCGI进程管理器。对于php5.3之前的版本来说,php-fpm是一个第三方的补丁包,旨在将FastCGI进程管理整合进PHP包中。在php5.3之后的版本中,php-fpm不再是第三方的包,它已经被集成到php的源码中了。php-fpm提供了更好的PHP进程管理方式,可以有效控制内存和进程、可以平滑重载PHP配置,比spawn-fcgi具有更多优点,所以php-fpm被PHP官方收购了。

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