CGI、FCGI、php-cgi、php-fpm的概念详解

我们在学习PHP编程或者使用PHP进行项目开发的时候，经常会遇到这几个名词：CGI、FCGI、php-cgi、php-fpm，那么这几个名词具体是什么意思？到底该如何理解这些名词在PHP开发环境中的用途？今天我们来一个个了解一下。

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2020-07-18 07:28:23

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CGI、FCGI、php-cgi、php-fpm概念解析

一、网关背景知识

我们在使用浏览器请求服务器的时候，最终执行请求处理的是 WEB服务器如：nginx、tomcat、iis、apache等；如果我们在浏览器中请求的是静态的网页如：index.html、w3capi.html等，则WEB服务器可以直接将静态页面进行响应返回到浏览器中，但是如果请求的是动态脚本如：idex.php、index.aspx、index.jsp等，WEB服务器会根据配置发现我们请求的不是静态文件资源，而是动态文件资源，需要请求其他相关的后端服务对此动态文件进行解析并返回。那么，WEB服务器在请求相关后端服务时，需要以什么样的格式、什么样的方式、发送给后端服务什么样的数据呢？在PHP执行环境中，其实是通过CGI进行处理的。CGI就是定义文件格式、数据内容的接口协议。

CGI 就是WEB服务器如：nginx、tomcat、iis、apache，跟动态脚本语言如：PHP、.Net、Java等，通信的协议接口。下面我们针对这几个名词进行一一解析。

二、CGI

CGI是通用网关接口（Common Gateway Interface）是一种重要的互联网技术，可以让一个客户端，从网页浏览器向执行在网络服务器上的程序请求数据。CGI描述了服务器和请求处理程序之间传输数据的一种标准。

CGI使外部程序与Web服务器之间交互成为可能。CGI程序运行在独立的进程中，并对每个Web请求建立一个进程，这种方法非常容易实现，但效率很差，难以扩展。面对大量请求，进程的大量建立和消亡使操作系统性能大大下降。此外，由于地址空间无法共享，也限制了资源重用。

对于PHP来说，使用CGI协议的WEB服务器，每次在请求后端服务解析动态文件时，都要启动实现CGI协议的程序，这里就是PHP解析器。PHP解析器会解析PHP.ini文件，进行初始化工作，处理请求、返回结果。由于每个请求都要重新初始化，执行效率太低。所以，FCGI应运而生。因为PHP是解释型语言，因此需要解释器去解释PHP代码。

三、FCGI：fast common gateway interface 快速通用网关接口

快速通用网关接口（Fast Common Gateway Interface）是一种让交互程序与Web服务器通信的协议。FastCGI是早期通用网关接口（CGI）的增强版本。FastCGI致力于减少网页服务器与CGI程序之间互动的开销，从而使服务器可以同时处理更多的网页请求。

与为每个请求创建一个新的进程不同，FastCGI使用持续的进程来处理一连串的请求。这些进程由FastCGI服务器管理，而不是web服务器。当进来一个请求时，web服务器把环境变量和这个页面请求通过一个socket比如FastCGI进程与web服务器(都位于本地）或者一个TCP connection（FastCGI进程在远端的server farm）传递给FastCGI进程。

FCGI协议的应用程序的实现原理，它首先会启动一个master进程，master基础用来解析PHP.ini文件，进行初始化工作。然后再启动多个worker进程，worker进程用来处理具体的请求。这样将初始化和处理具体的请求就分离了。这样也就需要一个程序来管理master和worker，所以PHP-FPM就出现了。

FCGI采用C/S架构方式。将WEB服务器与脚本解析服务器分离开来。使得WEB服务器只需要处理静态资源，对于动态文件资源则请求后端脚本解析服务器，将解析服务器返回的数据返回给浏览器。
WEB服务器，如nginx则不支持对外部程序如PHP程序，的直接调用或者解析，因此必须通过CGI接口来调用。这是其实需要将CGI进行一个封装，形成一个wrapper，其实就是PHP-FPM。nginx调用PHP-FPM，PHP-FPM再调用后端的PHP代码，然后PHP-FPM返回结果给nginx进行请求响应。
现在PHP-FPM已经被集成到PHP内核中。
PHP-FPM与nginx经常会部署在不同服务器上，以减轻前端nginx处理静态资源，转发动态请求的压力。
FCGI也比CGI要安全。

四、PHP-FPM：PHP-Fast CGI Process Manager

如果修改了php.ini文件，PHP-CGI是无法平滑过渡的。也就是，必须要重启PHP-CGI程序才能使用这些新的配置。

如果修改了php.ini文件，PHP-FPM可以实现平滑过渡。对于修改之前的worker，当处理完这次请求之后，会对其进行销毁，新生成的worker可以使用新的配置。这样也就实现了平滑过渡。而且，如果PHP-CGI进程挂了，PHP也就不能运行了。PHP-FPM没有这个问题，守护进程会平滑重新启动一个子进程。

PHP-FPM在出现之前，其实有个从lighthttpd发展来的spawn-fcgi。PHP-FPM可以在初始化时创建多个worker，当有worker空闲时，可以对worker进行回收。spawn-fcgi在高并发时会出现内存泄漏、甚至自动重启FCGI的问题。

php-cgi与php-fpm一样，也是一个fastcgi进程管理器，php-cgi的问题在于 1、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；2、直接杀死php-cgi进程，php就不能运行了。(PHP-FPM和Spawn-FCGI就没有这个问题,守护进程会平滑从新生成新的子进程。）针对php-cgi的不足，php-fpm应运而生。

五、CGI概念总结

CGI 和 FastCGI 是一种通信协议规范，不是一个实体
CGI 程序和FastCGI程序，是指实现这两个协议的程序，可以是任何语言实现这个协议的。（PHP-CGI 和 PHP-FPM就是实现FastCGI的程序）
FastCGI为了提高CGI的效率而存在的
PHP-CGI是PHP自带的FastCGI管理器
PHP-FPM 的管理对象是php-cgi。使用PHP-FPM来控制PHP-CGI的FastCGI进程
php-cgi是CGI协议的实现，PHP-FPM是FCGI协议的实现

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