Nginx FastCGI的运行原理

Nginx FastCGI的运行原理

一、FastCGI

1.介绍

CGI全称通用网关接口 Commmon Gateway Interface 用于HTTP服务上的程序服务通信交流的一种工具,CGI程序须运行在网络服务器上。 传统CGI接口方式性能较差,由于每次HTTP服务器遇到动态程序需要重启解析器来执行解析,然后结果被返回给HTTP服务器。这在处理高并发时,几乎是不可能的,因此诞生了FastCGI。另外传统的CGI接口方式安全性也很差 一个可伸缩地。高速地在HTTP服务器和动态脚本语言间通信的接口

接口在linux下是socket(这个socket可以是文件socket也可以是ip socket) 主要优点把动态语言和HTTP服务器分离开来。多数流行的HTTP服务器都支持FsatCGI包括Apache/Nginx/lighttpd等 支持语言比较流行的是PHP,接口方式采用C/S架构,可以将HTTP服务器和脚本解析器分开,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。

2. 配置文件注释

vim /application/nginx/conf/fastcgi.conf
fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME    $document_root$fastcgi_script_name;#脚本文件请求的路径
fastcgi_param  QUERY_STRING       $query_string; #请求的参数;如?app=123
fastcgi_param  REQUEST_METHOD     $request_method; #请求的动作(GET,POST)
fastcgi_param  CONTENT_TYPE       $content_type; #请求头中的Content-Type字段
fastcgi_param  CONTENT_LENGTH     $content_length; #请求头中的Content-length字段。
 
fastcgi_param  SCRIPT_NAME        $fastcgi_script_name; #脚本名称
fastcgi_param  REQUEST_URI        $request_uri; #请求的地址不带参数
fastcgi_param  DOCUMENT_URI       $document_uri; #与$uri相同。
fastcgi_param  DOCUMENT_ROOT      $document_root; #网站的根目录。在server配置中root指令中指定的值
fastcgi_param  SERVER_PROTOCOL    $server_protocol; #请求使用的协议,通常是HTTP/1.0或HTTP/1.1。 
 
fastcgi_param  GATEWAY_INTERFACE  CGI/1.1;#cgi 版本
fastcgi_param  SERVER_SOFTWARE    nginx/$nginx_version;#nginx 版本号,可修改、隐藏
 
fastcgi_param  REMOTE_ADDR        $remote_addr; #客户端IP
fastcgi_param  REMOTE_PORT        $remote_port; #客户端端口
fastcgi_param  SERVER_ADDR        $server_addr; #服务器IP地址
fastcgi_param  SERVER_PORT        $server_port; #服务器端口
fastcgi_param  SERVER_NAME        $server_name; #服务器名,域名在server配置中指定的server_name
 
#fastcgi_param  PATH_INFO           $path_info;#可自定义变量
 
# PHP only, required if PHP was builtwith --enable-force-cgi-redirect
#fastcgi_param  REDIRECT_STATUS    200;

在php可打印出上面的服务环境变量

如:echo$_SERVER['REMOTE_ADDR']

3.FastCGI的重要特点总结:

1)是HTTP服务器和动态脚本语言间通信的接口或者工具!

2)优点就是把动态语言解析和HTTP服务器分离了开来!

3)Nginx、Apache、lighttpd以及多数动态语言都支持FastCGI。

  1. 接口方式采用C/S结构,分为HTTP服务器(客户端)和动态语言解析服务器(服务端)

5)PHP动态语言服务端可以启动多个FastCGI的守护进程例如:php-fpm(fcgi process mangemnt))

6)http服务器通过例(Nginx fastgi_pass)FastCGI客户端和动态语言FastCGI服务端通信(例如:php-fpm)

二、Nginx FastCGI的运行原理

  Nginx 不支持对外部动态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)。为了调用CGI程序,还需要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,warpper接収到请求,然后派出一个新的线程,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socket传递给Nginx;最后,nginx将返回的数据发送给客户端,这就是Nginx+fastcgi的整个运行过程。

可以作为一个面试题:一个项目如何在nginx和php配合下完成访问

nginx fastcgi访问php

1、用户发送http请求报文给nginx服务器
2、nginx会根据文件url和后缀来判断请求
3、如果请求的是静态内容,nginx会将结果直接返回给用户
4、如果请求的是动态内容,nginx会将请求交给fastcgi客户端,通过fastcgi_pass将这个请求发送给php-fpm 
5、php-fpm会将请求交给wrapper
6、wrapper收到请求会生成新的线程调用php动态程序解析服务器
7、如果用户请求的是博文、或者内容、PHP会请求MySQL查询结果
8、如果用户请求的是图片、附件、PHP会请求nfs存储查询结果
9、php会将查询到的结果交给Nginx
10、nginx会生成一个响应报文返还给用户

fastCGI原理

1、Web Server启动时载入FastCGI进程管理器(IIS ISAPI或Apache Module)

2、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。
启动php-cgi FastCGI进程时,可以配置以TCP和UNIX套接字(socket)两种方式启动。

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。
当客户端请求到达Web Server时,Web Server将请求采用TCP协议或方式转发到FastCGI主进程,FastCGI主进程选择并连接到一个CGI解释器(子进程php-cgi.exe)。Web server将CGI和标准输入发送到FastCGI子进程php-cgi.exe。

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。

  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。

FastCGI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。

PHP的FastCGI的优点:

1.php脚本运行速度更快,php解释程序被载入内存而不是每次需要时从读取,极大提升了依靠脚本运行站点的性能。

2.需要使用的系统资源更少,由于不用在每次需要时都载入解释程序,你可以将站点的传输速度提升很多而不必增加cpu负担 FastCGI是一个可伸缩的,高速地在HTTP server和动态脚本语言间的接口

FastCGI优点 这种方式可以让HTTP服务器专一的处理静态请求或者将动态脚本服务器返回给客户端,很大程度上提高了应用系统的性能

FastCGI作用 Nginx不支持对外程序的直接调用或者解析,所有的对外程序必须通过FastCGI接口调用

知识补充:

网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换,这个连接的一端称为一个socket。

  • Socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为BSDUNIX的进程通信机制,取后一种意思。通常也称作"套接字",用于描述IP地址和端口,是一个通信链的句柄,可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件,同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket,并绑定到一个端口上,不同的端口对应于不同的服务。Socket正如其英文原意那样,像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间,每个插座有一个编号,有的插座提供220伏交流电,有的提供110伏交流电,有的则提供有线电视节目。客户软件将插头插到不同编号的插座,就可以得到不同的服务。

胡梦旭博客
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