CGI,fast-cgi,PHP-FPM的工作原理和区别

CGI：

工作原理：用户请求->服务器->创建新的进程php-cgi->php脚本执行->服务器返回给用户端->销毁php-cgi进程

优点：简单，跨语言(任何语言都可以实现)；进程隔离，安全；兼容性好

缺点：每个请求都会创建一个进程，开销大；并发高时，系统资源耗尽；无法共享数据库连接等资源；

fast-cgi:

Fast-cgi：是cgi的增强版本

工作原理：

fast-cgi进程池(进程池在内存中)，进程池内有很多进程，比如进程1（处理A请求），进程2（空闲），进程3（处理B请求）

用户请求->服务器->通过socket（或TCP）与fastcgi进行通信->fastcgi进程池中空闲的进程处理请求->返回结果，进程等待下一个请求

优点：

进程服用，性能大幅度提升；支持持久连接；可以处理大量并发

缺点：

实现复杂，需要管理进程池；内存占用增加；配置复杂

 

一般情况下，FastCGI的整个工作流程是这样的：

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。

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。

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。

 

l Php-fpm：

是fastcgi的一种协议体现，内置了进程管理，调度优化，状态监控等功能

Php-fpm进程管理方式及优缺点：

(1) 静态模式：

固定的worker进程数量，适合高负载且负载稳定的场景配置：

pm = static

pm.max_children = 50

工作原理:

进程数始终保持max_children个，不增加也不销毁

优点：

①　性能最稳定：进程数固定，无创建无销毁；响应时间可预测；适合高并发场景

②　无调度开销：不需要判断是否需要创建/销毁；CPU更稳定

③　避免进程抖动：不会因为负载波动频繁的创建/销毁进程

缺点：

①　内存占用高：即使空闲也在占用内存；小内存服务器不适合。

②　配置要求精准：max_children如果设置过小，请求排队，响应慢。

③　资源浪费：低峰期大量空闲进程占用内存浪费资源

(2) 动态模式(dynamic)-最常用:

根据负载动态调整进程数，适合负载波动大的场景。配置：

pm = dynamic

pm.max_children = 50 #最大进程数 注：核心参数决定最大并发

pm.start_servers = 10 #启动时进程数 注：设置过小启动时性能差

pm.min_spare_servers = 5 #最小空闲进程数 注：设置过小突发请求会卡顿

pm.max_spare_servers = 10 #最大空闲进程数 注：设置过大会浪费内存

pm.max_requests = 500 # 每个进程处理请求数后重启(防止内存泄露)

工作原理：

初始启动时创建10个(start_servers配置的)进程数

⬇

当负载上升时（空闲进程<最小空闲进程数(min_spare_servers)）：创建新的进程数(直到max_children)。

⬇

当负载下降时（空闲进程>最大空闲进程数(max_spare_servers)）：销毁多余空闲进程(直到最大空闲进程数)

⬇

始终保持最小空闲进程数

优点：

①　资源利用率高：根据负载调整；低峰期节省内存，高峰期支撑并发

②　灵活性好：应对突发流量能力强

③　容错性好：max_request自动重启，防止内存泄露

缺点：

①　有一定调度开销：需要监控进程数；频繁创建/销毁进程有性能消耗

②　配置较为复杂：5个参数配置需要配合调整；参数设置不合理会影响性能

③　响应时间有波动：创建进程需要时间。突发请求时首次响应可能比较慢

 

(3) 按需模式（ondemand）:

空闲时进程数为0，有请求才创建。适合低负载，内存敏感的场景。配置:

pm = ondemand

pm.max_children = 50

pm.process_idle_timeout = 10s #进程空闲最大时间（超过这个时间后销毁）

工作原理：

启动0个进程数，请求进来的时候没有空闲进程，立即创建一个进程，请求完成后进入进程空闲状态，空闲时间超过process_idle_timeout时销毁进程，最终回到0个进程数

优点:

①　内存占用极低：无进程时几乎为0；启动后根据需要创建进程数；适合小内存服务器（节省成本）

②　按资源分配：不会浪费资源；适合低频访问的应用

缺点：

①　首次请求慢：需要创建进程

②　突发流量性能差：比如100个请求同时到达需要创建100个进程，创建进程会消耗CPU和内存，可能会导致服务雪崩

③　无空闲进程缓冲：无法应对瞬间流量；每个请求都可能触发进程创建

 

总结：

CGI每次都会启动新的进程；fast-cgi定义进程常驻进程池，请求复用的通信方式；php-fpm是fast-cgi的管理器，包含进程管理，配置优化，状态监控；

默认场景使用 dynamic（最通用）；高并发场景选 static（性能优先）；低负载场景选 ondemand（内存优先）。

注：max_children计算公式：（总内存-系统内存-其他服务内存）/单个进程内存

Php-fpm与nginx的通信：在nginx.conf里面配置：

#可以跨机器

fastcgi_pass 127.0.0.1:9000

fastcgi_index index.php

fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;    

include fastcgi_params;