一、什么是 FastCGI
FastCGI是一個可伸縮地、高速地在HTTP server和動態(tài)腳本語言間通信的接口。多數(shù)流行的HTTP server都支持FastCGI，包括Apache、Nginx和lighttpd等，同時，F(xiàn)astCGI也被許多腳本語言所支持，其中就有PHP。
FastCGI是從CGI發(fā)展改進而來的。傳統(tǒng)CGI接口方式的主要缺點是性能很差，因為每次HTTP服務器遇到動態(tài)程序時都需要重新啟動腳本解析器來執(zhí)行解析，然后結(jié)果被返回給HTTP服務器。這在處理高并發(fā)訪問時，幾乎是不可用的。另外傳統(tǒng)的CGI接口方式安全性也很差，現(xiàn)在已經(jīng)很少被使用了。
FastCGI接口方式采用C/S結(jié)構(gòu)，可以將HTTP服務器和腳本解析服務器分開，同時在腳本解析服務器上啟動一個或者多個腳本解析守護進程。當HTTP服務器每次遇到動態(tài)程序時，可以將其直接交付給FastCGI進程來執(zhí)行，然后將得到的結(jié)果返回給瀏覽器。這種方式可以讓HTTP服務器專一地處理靜態(tài)請求或者將動態(tài)腳本服務器的結(jié)果返回給客戶端，這在很大程度上提高了整個應用系統(tǒng)的性能。

二、Nginx+FastCGI運行原理
Nginx不支持對外部程序的直接調(diào)用或者解析，所有的外部程序（包括PHP）必須通過FastCGI接口來調(diào)用。FastCGI接口在Linux下是socket，（這個socket可以是文件socket，也可以是ip socket）。為了調(diào)用CGI程序，還需要一個FastCGI的wrapper（wrapper可以理解為用于啟動另一個程序的程序），這個wrapper綁定在某個固定socket上，如端口或者文件socket。當Nginx將CGI請求發(fā)送給這個socket的時候，通過FastCGI接口，wrapper接納到請求，然后派生出一個新的線程，這個線程調(diào)用解釋器或者外部程序處理腳本并讀取返回數(shù)據(jù)；接著，wrapper再將返回的數(shù)據(jù)通過FastCGI接口，沿著固定的socket傳遞給Nginx；最后，Nginx將返回的數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶端，這就是Nginx+FastCGI的整個運作過程。詳細的過程，如圖1所示。
 
 

圖1 Nginx+FastCGI運行原理

三、spawn-fcgi與PHP-FPM

前面介紹過，F(xiàn)astCGI接口方式在腳本解析服務器上啟動一個或者多個守護進程對動態(tài)腳本進行解析，這些進程就是FastCGI進程管理器，或者稱之為FastCGI引擎， spawn-fcgi與PHP-FPM就是支持PHP的兩個FastCGI進程管理器。
下面簡單介紹spawn-fcgi與PHP-FPM的異同。
 

spawn-fcgi是HTTP服務器lighttpd的一部分，目前已經(jīng)獨立成為一個項目，一般與lighttpd配合使用來支持PHP，但是ligttpd的spwan-fcgi在高并發(fā)訪問的時候，會出現(xiàn)內(nèi)存泄漏甚至自動重啟FastCGI的問題。
 

Nginx是個輕量級的HTTP server，必須借助第三方的FastCGI處理器才可以對PHP進行解析，因此Nginx+spawn-fcgi的組合也可以實現(xiàn)對PHP的解析，這里不過多講述。
 

PHP-FPM也是一個第三方的FastCGI進程管理器，它是作為PHP的一個補丁來開發(fā)的，在安裝的時候也需要和PHP源碼一起編譯，也就是說PHP-FPM被編譯到PHP內(nèi)核中，因此在處理性能方面更加優(yōu)秀；同時它在處理高并發(fā)方面也比spawn-fcgi引擎好很多，因此，推薦Nginx+PHP/PHP-FPM這個組合對PHP進行解析。
 

FastCGI 的主要優(yōu)點是把動態(tài)語言和HTTP Server分離開來，所以Nginx與PHP/PHP-FPM經(jīng)常被部署在不同的服務器上，以分擔前端Nginx服務器的壓力，使Nginx專一處理靜態(tài)請求和轉(zhuǎn)發(fā)動態(tài)請求，而PHP/PHP-FPM服務器專一解析PHP動態(tài)請求。

四、 PHP與PHP-FPM的安裝及優(yōu)化

1.下載安裝包
從www.官方網(wǎng)站下載PHP源碼包，這里下載的是穩(wěn)定版php-5.2.13.tar.gz。
從http:///downloads/下載對應的PHP-FPM源碼包，這里下載的是php-5.2.13-fpm-0.5.13.diff.gz。
需要注意，在下載軟件包版本時，盡量使PHP和PHP-FPM版本一致，如果版本之間相差太大，可以會出現(xiàn)兼容問題。

2.配置安裝環(huán)境
安裝PHP需要下面軟件包的支持，如果沒有安裝，請自行安裝。

gcc gcc-c++ libxml2 libxml2-devel autoconf libjpeg libjpeg-devel libpng libpng-devel freetype freetype-devel  zlib zlib-devel glibc glibc-devel glib2 glib2-devel   

由于各個Linux系統(tǒng)版本的不確定性，讀者也可以在安裝PHP過程中，根據(jù)錯誤提示信息，安裝對應的軟件庫。

3.開始編譯安裝PHP和PHP-FPM
編譯安裝PHP和PHP-FPM很簡單，下面是安裝過程：

[root@localhost local]#tar zxvf php-5.2.13.tar.gz  
[root@localhost local]#gzip -cd php-5.2.13-fpm-0.5.13.diff.gz | patch -d php-5.2.13 -p1  
[root@localhost local]#cd php-5.2.13  
[root@localhost php-5.2.13]#./configure  --prefix=/usr/local/php --enable-fastcgi --enable-fpm  
[root@localhost php-5.2.13]#make  
[root@localhost php-5.2.13]#make install  
[root@localhost php-5.2.13]cp php.ini-dist /usr/local/php/lib/php.ini  

其中，第二步將PHP-FPM作為補丁加入PHP源碼中。
在“./configure”編譯選項中，指定將PHP安裝到/usr/local下，“--enable-fastcgi”是啟用對PHP的FastCGI支持，“--enable-fpm”是激活對FastCGI模式的fpm支持。
在編譯PHP時可以加入很多編譯選項，但是這里為了介紹PHP的FastCGI功能沒有加入更多的編譯選項。

4.配置與優(yōu)化PHP-FPM
PHP的全局配置文件是php.ini，在上面的步驟中，已經(jīng)將此文件復制到了/usr/local/php/lib/php.ini下。可以根據(jù)每個應用需求的不同，對php.ini進行相應的配置。
下面重點介紹PHP-FPM引擎的配置文件。
 

根據(jù)上面指定的安裝路徑，PHP-FPM的默認配置文件為/usr/local/php/etc/php-fpm.conf。
php-fpm.conf是一個XML格式的純文本文件，其內(nèi)容很容易看明白。這里重點介紹幾個重要的配置標簽：
 

標簽listen_address是配置fastcgi進程監(jiān)聽的IP地址以及端口，默認是127.0.0.1:9000。
<value name="listen_address">127.0.0.1:9000</value>
 

標簽display_errors用來設(shè)置是否顯示PHP錯誤信息，默認是0，不顯示錯誤信息，設(shè)置為1可以顯示PHP錯誤信息。
<value name="display_errors">0</value>
 

標簽user和group用于設(shè)置運行FastCGI進程的用戶和用戶組。需要注意的是，這里指定的用戶和用戶組要和Nginx配置文件中指定的用戶和用戶組一致。
<value name="user">nobody</value>
<value name="group">nobody</value>
 

標簽max_children用于設(shè)置FastCGI的進程數(shù)。根據(jù)官方建議，小于2GB內(nèi)存的服務器，可以只開啟64個進程，4GB以上內(nèi)存的服務器可以開啟200個進程。
<value name="max_children">5</value>
 

標簽request_terminate_timeout用于設(shè)置FastCGI執(zhí)行腳本的時間。默認是0s，也就是無限執(zhí)行下去，可以根據(jù)情況對其進行修改。
<value name="request_terminate_timeout">0s</value>
 

標簽rlimit_files用于設(shè)置PHP-FPM對打開文件描述符的限制，默認值為1024。這個標簽的值必須和Linux內(nèi)核打開文件數(shù)關(guān)聯(lián)起來，例如要將此值設(shè)置為65535，就必須在Linux命令行執(zhí)行'ulimit -HSn 65536'。
<value name="rlimit_files">1024</value>
 

標簽max_requests指明了每個children最多處理多少個請求后便會被關(guān)閉，默認的設(shè)置是500。
<value name="max_requests">500</value>
 

標簽allowed_clients用于設(shè)置允許訪問FastCGI進程解析器的IP地址。如果不在這里指定IP地址，Nginx轉(zhuǎn)發(fā)過來的PHP解析請求將無法被接受。
<value name="allowed_clients">127.0.0.1</value>

5.管理FastCGI進程
在配置完php-fpm后，就可以啟動FastCGI進程了。啟動fastcgi進程有兩種方式：

/usr/local/php/bin/php-cgi --fpm   
或者  
/usr/local/php/sbin/php-fpm  start  

建議采用第二種方式啟動FastCGI進程。
 /usr/local/php/sbin/php-fpm還有其他參數(shù)，具體為start|stop|quit|restart|reload|logrotate。
每個啟動參數(shù)的含義如下：

 start，啟動PHP的FastCGI進程。  
 stop，強制終止PHP的FastCGI進程。  
 quit，平滑終止PHP的FastCGI進程。  
 restart， 重啟PHP的FastCGI進程。  
 reload， 重新加載PHP的php.ini。  
 logrotate， 重新啟用log文件。  

reload是個很重要的參數(shù)，它可以在PHP的FastCGI進程不中斷的情況下重新加載改動過的php.ini，因此通過php-fpm可以平滑變更FastCGI模式下的PHP設(shè)置。

在FastCGI進程啟動后，其監(jiān)聽的IP地址和端口也隨即啟動，可以通過ps和netstat查看相關(guān)信息。

 [root@localhost php]# netstat -antl|grep 9000  
tcp        0      0 127.0.0.1:9000              0.0.0.0:*                   LISTEN    
[root@localhost php]# ps -ef|grep php-cgi  
root      3567     1     0  17:06 ?       00:00:00 /usr/local/php/bin/php-cgi --fpm --fpm-config /usr/local/php/etc/php-fpm.conf  
nobody    3568  3567  0  17:06 ?        00:00:00 /usr/local/php/bin/php-cgi --fpm --fpm-config /usr/local/php/etc/php-fpm.conf  
nobody    3569  3567  0  17:06 ?        00:00:00 /usr/local/php/bin/php-cgi --fpm --fpm-config /usr/local/php/etc/php-fpm.conf  
nobody    3570  3567  0  17:06 ?        00:00:00 /usr/local/php/bin/php-cgi --fpm --fpm-config /usr/local/php/etc/php-fpm.conf  
nobody    3571  3567  0  17:06 ?        00:00:00 /usr/local/php/bin/php-cgi --fpm --fpm-config /usr/local/php/etc/php-fpm.conf  
nobody    3572  3567  0  17:06 ?        00:00:00 /usr/local/php/bin/php-cgi --fpm --fpm-config /usr/local/php/etc/php-fpm.conf  
root      3583  3524  0 17:09 pts/1    00:00:00 grep php-cgi  

五、配置Nginx來支持PHP
Nginx的安裝特別簡單，前面已經(jīng)對此進行了詳細介紹，這里不再進行講述。下面重點介紹Nginx如何通過php-fpm的FastCGI進程對PHP進行解析處理。
由于Ｎginx本身不會對PHP進行解析，因此要實現(xiàn)Nginx對PHP的支持，其實是將對PHP頁面的請求交給fastCGI進程監(jiān)聽的IP地址及端口。如果把php-fpm當做動態(tài)應用服務器，那么Nginx其實就是一個反向代理服務器。Nginx通過反向代理功能實現(xiàn)對PHP的解析，這就是Nginx實現(xiàn)PHP動態(tài)解析的原理。
這里假定Nginx的安裝目錄為/usr/local，則Nginx配置文件的路徑為/usr/local/nginx/conf/nginx.conf。下面是在Nginx下支持PHP解析的一個虛擬主機配置實例。

        server {  
 include port.conf;  
 server_name www. ;  
 
  location / {  
 index index.html index.php;  
 root /web/www/www.;  
 }  
 
 location ~ \.php$ {  
            root           html;  
            fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;  
            fastcgi_index  index.php;  
            fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  html$fastcgi_script_name;  
            include        fastcgi_params;  
        }  
}  
 

通過location指令，將所有以php為后綴的文件都交給127.0.0.1:9000來處理，而這里的IP地址和端口就是FastCGI進程監(jiān)聽的IP地址和端口。
fastcgi_param指令指定放置PHP動態(tài)程序的主目錄，也就是$fastcgi_script_name前面指定的路徑，這里是/usr/local/nginx/html目錄，建議將這個目錄與Nginx虛擬主機指定的根目錄保持一致，當然也可以不一致。
fastcgi_params文件是FastCGI進程的一個參數(shù)配置文件，在安裝Nginx后，會默認生成一個這樣的文件，這里通過include指令將FastCGI參數(shù)配置文件包含了進來。
接下來，啟動nginx服務。
/usr/local/nginx/sbin/nginx
到此為止，Nginx+PHP已經(jīng)配置完成。

六、測試Nginx對PHP的解析功能
這里在/usr/local/nginx/html目錄下創(chuàng)建一個phpinfo.php文件，內(nèi)容如下：
<?php phpinfo(); ?>
然后通過瀏覽器訪問http://www./index.html，默認會在瀏覽器顯示“Welcome to Nginx!”表示Nginx正常運行。
接著在瀏覽器中訪問http://www./phpinfo.php，如果PHP能夠正常解析，會出現(xiàn)PHP安裝配置以及功能列表統(tǒng)計信息。

七、實例講解Nginx中FastCGI參數(shù)的優(yōu)化
在配置完成Nginx+FastCGI之后，為了保證Nginx下PHP環(huán)境的高速穩(wěn)定運行，需要添加一些FastCGI優(yōu)化指令。下面給出一個優(yōu)化實例，將下面代碼添加到Nginx主配置文件中的HTTP層級。

fastcgi_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=1:2 keys_zone=TEST:10m inactive=5m;    
fastcgi_connect_timeout 300;    
fastcgi_send_timeout 300;    
fastcgi_read_timeout 300;    
fastcgi_buffer_size 64k;    
fastcgi_buffers 4 64k;    
fastcgi_busy_buffers_size 128k;    
fastcgi_temp_file_write_size 128k;    
fastcgi_cache TEST;    
fastcgi_cache_valid 200 302 1h;    
fastcgi_cache_valid 301 1d;    
fastcgi_cache_valid any 1m;     

下面是對上述代碼的含義進行介紹。
第一行代碼是為FastCGI緩存指定一個文件路徑、目錄結(jié)構(gòu)等級、關(guān)鍵字區(qū)域存儲時間和非活動刪除時間。
fastcgi_connect_timeout指定連接到后端FastCGI的超時時間。
fastcgi_send_timeout指定向FastCGI傳送請求的超時時間，這個值是已經(jīng)完成兩次握手后向FastCGI傳送請求的超時時間。
fastcgi_read_timeout指定接收FastCGI應答的超時時間，這個值是已經(jīng)完成兩次握手后接收FastCGI應答的超時時間。

fastcgi_buffer_size用于指定讀取FastCGI應答第一部分需要用多大的緩沖區(qū)，這個值表示將使用1個64KB的緩沖區(qū)讀取應答的第一部分（應答頭），可以設(shè)置為fastcgi_buffers選項指定的緩沖區(qū)大小。

fastcgi_buffers指定本地需要用多少和多大的緩沖區(qū)來緩沖FastCGI的應答請求。如果一個PHP腳本所產(chǎn)生的頁面大小為256KB，那么會為其分配4個64KB的緩沖區(qū)來緩存；如果頁面大小大于256KB，那么大于256KB的部分會緩存到fastcgi_temp指定的路徑中，但是這并不是好方法，因為內(nèi)存中的數(shù)據(jù)處理速度要快于硬盤。一般這個值應該為站點中PHP腳本所產(chǎn)生的頁面大小的中間值，如果站點大部分腳本所產(chǎn)生的頁面大小為256KB，那么可以把這個值設(shè)置為“16 16k”、“4 64k”等。

fastcgi_busy_buffers_size的默認值是fastcgi_buffers的兩倍。

fastcgi_temp_file_write_size表示在寫入緩存文件時使用多大的數(shù)據(jù)塊，默認值是fastcgi_buffers的兩倍。

fastcgi_cache表示開啟FastCGI緩存并為其指定一個名稱。開啟緩存非常有用，可以有效降低CPU的負載，并且防止502錯誤的發(fā)生，但是開啟緩存也會引起很多問題，要視具體情況而定。
fastcgi_cache_valid、fastcgi用來指定應答代碼的緩存時間，實例中的值表示將200和302應答緩存一個小時，將301應答緩存1天，其他應答均緩存1分鐘。
 

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