CGI、FastCGI和PHP-FPM关系图解

基础
WEB中

Web Server 一般指Apache、Nginx、IIS、Lighttpd、Tomcat等服务器，
Web Application 一般指PHP、Java、Asp.net等应用程序。
在整个网站架构中，Web Server（如Apache）只是内容的分发者。举个栗子，如果客户端请求的是 index.html，那么Web Server会去文件系统中找到这个文件，发送给浏览器，这里分发的是静态数据。

如果请求的是 index.php，根据配置文件，Web Server知道这个不是静态文件，需要去找 PHP 解析器来处理，那么他会把这个请求简单处理，然后交给PHP解析器。

当Web Server收到 index.php 这个请求后，会启动对应的 CGI 程序，这里就是PHP的解析器。接下来PHP解析器会解析php.ini文件，初始化执行环境，然后处理请求，再以CGI规定的格式返回处理后的结果，退出进程，Web server再把结果返回给浏览器。这就是一个完整的动态PHP Web访问流程，接下来再引出这些概念，就好理解多了，
CGI（Common Gateway Interface）：是 Web Server 与 Web Application 之间数据交换的一种协议。
FastCGI：同CGI，是一种通信协议，但比CGI在效率上做了一些优化。同样，SCGI协议与 FastCGI 类似。
PHP-CGI程序：是PHP对 Web Server 提供的 CGI 协议的接口程序。
PHP-FPM：是PHP对 Web Server 提供的 FastCGI 协议的接口程序，是PHP实现的FastCGI管理器。

Module
了解 CGI 之前，先了解一下Web server 传递数据的另外一种方法：PHP Module加载方式。
以 Apache 为例，在PHP Module方式中，是不是在 Apache 的配置文件 httpd.conf 中加上这样几句：

# 加入以下2句
LoadModule php5_module D:/php/php5apache2_2.dll
AddType application/x-httpd-php .php

# 修改如下内容
<IfModule dir_module>
    DirectoryIndex index.php index.html
</IfModule>

上面是 Windows 下安装php和apache环境后手动配置，在linux下源码安装大致是这样配置的：

# ./configure --with-mysql=/usr/local \
--with-apache=/usr/local/apache \
--enable-track-vars

所以，这种方式，他们的共同本质都是用 LoadModule 来加载 php5_module，就是把php作为apache的一个子模块来运行。
当通过web访问php文件时，apache就会调用php5_module来解析php代码。

那么php5_module是怎么来将数据传给php解析器来解析php代码的呢？答案是通过sapi。
我们再来看一张图，详细的说说apache 与 php 与 sapi的关系：

从上面图中，我们看出了sapi就是这样的一个中间过程，SAPI提供了一个和外部通信的接口，有点类似于socket，使得PHP可以和其他应用进行交互数据(apache，nginx等)。

php默认提供了很多种SAPI,常见的提供给apache和nginx的php5_module、CGI、FastCGI，给IIS的ISAPI,以及Shell的CLI。

所以，以上的apache调用php执行的过程如下：

apache -> httpd -> php5_module -> sapi -> php

这种模式将php模块安装到apache中，所以每一次apache接受请求，都会产生一条进程，这个进程就完整的包括php的各种运算计算等操作。

在上图中，我们很清晰的可以看到，apache每接收一个请求，都会产生一个进程来连接php通过sapi来完成请求，可想而知，如果一旦用户过多，并发数过多，服务器就会承受不住了。

而且，把mod_php编进apache时，出问题时很难定位是php的问题还是apache的问题。

CGI

CGI（Common Gateway Interface）全称是“通用网关接口”，是 Web Server 与 Web Application 之间数据交换的一种协议，其程序须运行在网络服务器上。

CGI可以用任何一种语言编写，只要这种语言具有标准输入、输出和环境变量。如php、perl、tcl等。

WEB服务器会传哪些数据给PHP解析器呢？URL、查询字符串、POST数据、HTTP header都会有。

所以，CGI就是规定要传哪些数据，以什么样的格式传递给后方处理这个请求的协议。仔细想想，你在PHP代码中使用的用户从哪里来的。

普通cgi的工作原理

服务器收到请求->请求提交给cgi程序(如php-cgi)，cgi程序根据请求提交的参数作应处理（解析php）-> 然后输出标准的html语句 -> 返回给web服服务器，WEB服务器再返回给客户端

优点：完全独立于任何服务器，仅仅是做为中间分子。提供接口给apache和php。他们通过cgi搭线来完成数据传递。这样做的好处了尽量减少2个的关联，使他们2变得更独立。

缺点：每一次web请求都会有启动和退出过程，也就是最为人诟病的fork-and-execute模式，这样一在大规模并发下，就死翘翘了。

FastCGI介绍

从根本上来说，FastCGI是用来提高CGI程序性能的。类似于CGI，FastCGI也可以说是一种协议。

FastCGI像是一个常驻(long-live)型的CGI，它可以一直执行着，只要激活后，不会每次都要花费时间去fork一次。

它还支持分布式的运算, 即 FastCGI 程序可以在网站服务器以外的主机上执行，并且接受来自其它网站服务器来的请求。

FastCGI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。

FastCGI管理器的工作原理

Web Server启动时载入FastCGI进程管理器（Apache Module或IIS ISAPI等)
FastCGI进程管理器自身初始化，启动多个CGI解释器进程(可建多个php-cgi)，并等待来自Web Server的连接。
当客户端请求到达Web Server时，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（如php-cgi）。
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。

FastCGI程序与CGI程序的特点：

CGI：每一个Web请求PHP都必须重新解析php.ini、重新载入全部扩展，并重新初始化全部数据结构。

FastCGI：

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。

PHP-CGI

是对于 CGI 协议的具体实现，用于解析php.ini、载入全部扩展，初始化全部数据结构，php官方出品。

缺点：

php-cgi变更php.ini配置后，需重启php-cgi才能让新的php-ini生效，不可以平滑重启。
直接杀死php-cgi进程，php就不能运行了。

PHP-FPM介绍

是对于 FastCGI 协议的具体实现，是PHP专用的 FastCGI管理器，用于调度管理PHP解析器 php-cgi 的管理程序，解决了php-cgi的问题。

于2004年由Andrei Nigmatulin(安德烈·尼格马图林)发明，目前，PHP5.3版本之后，PHP-FPM是内置于PHP的。

因为PHP-CGI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。所以就出现了一些能够调度 php-cgi 进程的程序，比如说由lighthttpd分离出来的spawn-fcgi。

PHP-FPM通过生成新的子进程可以实现php.ini修改后的平滑重启。

总结

所以，如果要搭建一个高性能的PHP WEB服务器，目前最佳的方式是Apache/Nginx + FastCGI + PHP-FPM(+PHP-CGI)