Nginx与PHP的交互

FastCGI模块模块允许nginx同FastCGI协同工作，并且控制哪些参数将被安全传递。

一、CGI和FastCGI简介

1、什么是CGI

CGI 是Web 服务器运行时外部程序的规范接口，按CGI 编写的程序可以扩展服务器功能。CGI 应用程序能与浏览器进行交互，还可通过数据库API 与数据库服务器等外部数据源进行通信，从数据库服务器中获取数据。格式化为HTML文档后，发送给浏览器，也可以将从浏览器获得的数据放到数据库中。几乎所有服务器都支持CGI,可用任何语言编写CGI。---引自百度

传统CGI接口方式的主要缺点是性能很差，因为每次HTTP服务器遇到动态程序时都需要重新启动脚本解析器来执行解析，然后将结果返回给HTTP服务器。这在处理高并发访问时几乎是不可用的，另外传统的CGI接口方式安全性也很差，现在已经很少使用了。

2、什么是 FastCGI

FastCGI是一个可伸缩地、高速地在HTTP server和动态脚本语言间通信的接口。多数流行的HTTP server都支持FastCGI，包括Apache、Nginx和lighttpd等。同时FastCGI也被许多脚本语言支持，其中就有PHP。FastCGI是从CGI发展改进而来的。

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。

这种方式的优点：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。

二、Nginx+FastCGI运行原理

1、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，如图1-3所示。

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

Nginx是个轻量级的HTTP server，必须借助第三方的FastCGI处理器才可以对PHP进行解析，因此其实这样看来nginx是非常灵活的，它可以和任何第三方提供解析的处理器实现连接从而实现对PHP的解析(在nginx.conf中很容易设置)。

FastCGI接口方式在脚本解析服务器上启动一个或者多个守护进程对动态脚本进行解析，这些进程就是FastCGI进程管理器，或者称为FastCGI引擎。 spawn-fcgi与PHP-FPM就是支持PHP的两个FastCGI进程管理器。因此HTTPServer完全解放出来，可以更好地进行响应和并发处理。

FastCGI 的主要优点是把动态语言和HTTP Server分离开来，所以Nginx与PHP/PHP-FPM经常被部署在不同的服务器上，以分担前端Nginx服务器的压力，使Nginx专一处理静态请求和转发动态请求，而PHP/PHP-FPM服务器专一解析PHP动态请求。

2、Nginx+PHP-FPM

PHP-FPM是管理FastCGI的一个管理器，它作为PHP的插件存在，在安装PHP要想使用PHP-FPM时在老php的老版本（php5.3.3之前）就需要把PHP-FPM以补丁的形式安装到PHP中，而且PHP要与PHP-FPM版本一致，这是必须的）

PHP-FPM其实是PHP源代码的一个补丁，旨在将FastCGI进程管理整合进PHP包中。必须将它patch到你的PHP源代码中，在编译安装PHP后才可以使用。

PHP5.3.3已经集成php-fpm了，不再是第三方的包了。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，所以被PHP官方收录了。

在./configure的时候带 –enable-fpm参数即可开启PHP-FPM。fastcgi已经在php5.3.5的core中了，不必在configure时添加 --enable-fastcgi了。老版本如php5.2的需要加此项。

3、配置信息

关于fastcgi的配置文件，目前fastcgi的配置文件一般放在nginx.conf同级目录下，配置文件形式，一般有两种：fastcgi.conf 和 fastcgi_params。不同的nginx版本会有不同的配置文件，这两个配置文件有一个非常重要的区别：

fastcgi_parames文件中缺少下列配置：
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME fastcgi_script_name;

我们可以打开fastcgi_parames文件加上上述行，也可以在要使用配置的地方动态添加。使得该配置生效。

当我们安装Nginx和PHP-FPM完后，配置信息：

PHP-FPM的默认配置php-fpm.conf：

listen_address 127.0.0.1:9000 #这个表示php的fastcgi进程监听的ip地址以及端口
start_servers
min_spare_servers
max_spare_servers

Nginx配置运行php： 编辑nginx.conf加入如下语句：

location ~ \.php$ { 
    root html; 
    fastcgi_pass 127.0.0.1:9000; #指定了fastcgi进程侦听的端口,nginx就是通过这里与php交互的 
    fastcgi_index index.php;
    include fastcgi_params; 
    fastcgi_param SCRIPT_FILENAME /usr/local/nginx/html$fastcgi_script_name; 
}

Nginx通过location指令，将所有以php为后缀的文件都交给127.0.0.1:9000来处理，而这里的IP地址和端口就是FastCGI进程监听的IP地址和端口。

输入命令 netstat -nlpt|grep php-fpm 会得到：
tcp 0 0 127.0.0.1:9000 0.0.0.0:* LISTEN 1057/php-fpm
这里的127.0.0.1:9000 就是监听本机9000端口的意思。

4、整体工作流程：

1)、FastCGI进程管理器php-fpm自身初始化，启动主进程php-fpm和启动start_servers个CGI 子进程。主进程php-fpm主要是管理fastcgi子进程，监听9000端口。fastcgi子进程等待来自Web Server的连接。

2)、当客户端请求到达Web Server Nginx是时，Nginx通过location指令，将所有以php为后缀的文件都交给127.0.0.1:9000来处理，即Nginx通过location指令，将所有以php为后缀的文件都交给127.0.0.1:9000来处理。

3）FastCGI进程管理器PHP-FPM选择并连接到一个子进程CGI解释器。Web server将CGI环境变量和标准输入发送到FastCGI子进程。

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。

5)、FastCGI子进程接着等待并处理来自FastCGI进程管理器（运行在 WebServer中）的下一个连接。

简单来说，当需要处理php请求时，nginx的worker进程会将请求移交给php-fpm的worker进程进行处理，也就是最开头所说的nginx调用了php，其实严格得讲是nginx间接调用php。

5、Nginx和PHP-FPM的通信方式

Nginx和PHP-FPM的进程间通信有两种方式

一种是TCP
一种是UNIX Domain Socket.

其中TCP是IP加端口，可以跨服务器。而UNIX Domain Socket不经过网络，只能用于Nginx跟PHP-FPM都在同一服务器的场景。

用哪种取决于你的PHP-FPM配置:

方式1:
php-fpm.conf: listen = 127.0.0.1:9000
nginx.conf: fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;

方式2:
php-fpm.conf: listen = /tmp/php-fpm.sock
nginx.conf: fastcgi_pass unix:/tmp/php-fpm.sock;

其中php-fpm.sock是一个文件，由php-fpm生成，类型是srw-rw----。

UNIX Domain Socket可用于两个没有亲缘关系的进程，是目前广泛使用的IPC机制，比如X Window服务器和GUI程序之间就是通过UNIX Domain Socket通讯的。这种通信方式是发生在系统内核里而不会在网络里传播。UNIX Domain Socket和长连接都能避免频繁创建TCP短连接而导致TIME_WAIT连接过多的问题。对于进程间通讯的两个程序，UNIX Domain Socket的流程不会走到TCP那层，直接以文件形式，以stream socket通讯。如果是TCP Socket，则需要走到IP层，对于非同一台服务器上，TCP Socket走的就更多了。

三、参考

1、Nginx解析PHP脚本的过程
2、Nginx 配置实现web解析php代码 过程记录
3、Nginx的模块与工作原理
4、实战Nginx与PHP（FastCGI）的安装、配置与优化
5、nginx FastCGI模块（FastCGI）配置
6、Nginx HTTP FastCGI 模块
7、Nginx中fastcgi_pass的配置问题
8、Nginx-->进阶-->原理-->Nginx+php+fastcgi的原理与关系
9、Nginx FastCGI的运行原理
10、linux系统配置nginx支持PHP解析
11、nginx+php的配置与原理
12、Nginx工作原理和优化、漏洞