PHP工作原理及五大运行模式：包括cgi fast-cgicliisapiWeb模块模式

Posted 2021-03-12 alliancehacker

php的五大运行模式

 

1）CGI（ Common Gateway Interface）：即通用网关接口，

 

2）FastCGI（ Long-Live CGI）：即常驻型通用网关接口

 

3）CLI（ Command Line Interface）：即命令行运行接口

 

4）Web模块模式（Apache等Web服务器运行的模式） 

 

5）ISAPI（Internet Server Application Program Interface）

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 CGI是一种让客户端（web浏览器）与Web服务器（nginx等）程序进行通信（数据传输）的协议。

1）用来规范web服务器传输到php解释器中的数据类型以及数据格式，包括URL、查询字符串、POST数据、HTTP header等，也就是为了保证web server传递过来的数据是标准格式的。

2）CGI可以用任何一种具有标准输入、输出和环境变量的语言编写，如php、perl、tcl等。不同类型语言写的程序只要符合cgi标准，就能作为一个cgi程序与web服务器交互，早期的cgi大多都是c或c++编写的。

3）一般说的CGI指的是用各种语言编写的能实现该功能的程序。

1.2.CGI程序的工作原理

1）每次当web server收到index.php这种类型的动态请求后，会启动对应的CGI程序（PHP的解析器）；
2）PHP解析器会解析php.ini配置文件，初始化运行环境，然后处理请求，处理完成后将数据按照CGI规定的格式返回给web server然后退出进程；
3）最后web server再把结果返回给浏览器。

1.3 fpm进程管理器是什么？

进程管理器，顾名思义就是管理进程的一个“进程”；

什么意思呢？当我们接到一个请求时，webserver需要和php进行通信；

通信时会成一个主进程,我们把它理解为一个工厂，主进程下会生成子进程去做具体的运算，我们把它理解为工人；

也就是说，工厂的作用是调度，是给工人提供工作的一个平台，工人的作用是去做工作。

1.4 CGI程序的特点

1）高并发时的性能较差：
     CGI程序的每一次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（每次HTTP服务器遇到动态请求时都需要重新启动脚本解析器来解析php.ini，重新载入全部DLL扩展并重初始化全部数据结构，然后把结果返回给HTTP服务器），很明显，这样的接口方式会导致php的性能很差，在处理高并发访问时，几乎是不可用的。
2）传统的CGI接口方式安全性较差

3）CGI对php.ini的配置很敏感，在开发和调试的时候相当方便

 

CGI已经是比较老的模式了，这几年都很少用了。 CGI为每一次请求增加一个进程，效率很低，所以基本已经不在生产部署时采用。但由于CGI对php配置的敏感性，通常被用在开发和调试阶段。

通过CGI程序的工作原理可以看出：CGI程序性能较差，安全性较低，为了解决这些问题产生了FastCGI。

 

php为例，我将一次动态请求相关的概念大致都简单解释一遍。

1. cgi：它是一种协议。通过cgi协议，web server可以将动态请求和相关参数发送给专门处理动态内容的应用程序。
2. fastcgi：也是一种协议，只不过是cgi的优化版。cgi的性能较烂，fastcgi则在其基础上进行了改进。
3. php-cgi：fastcgi是一种协议，而php-cgi实现了这种协议。不过这种实现比较烂。它是单进程的，一个进程处理一个请求，处理结束后进程就销毁。
4. php-fmp：是对php-cgi的改进版，它直接管理多个php-cgi进程/线程。也就是说，php-fpm是php-cgi的进程管理器因此它也算是fastcgi协议的实现。在一定程度上讲，php-fpm与php的关系，和tomcat对java的关系是类似的。
5. cgi进程/线程：在php上，就是php-cgi进程/线程。专门用于接收web server的动态请求，调用并初始化zend虚拟机。
6. cgi脚本：被执行的php源代码文件。
7. zend虚拟机：对php文件做词法分析、语法分析、编译成opcode，并执行。最后关闭zend虚拟机。
8. cgi进程/线程和zend虚拟机的关系：cgi进程调用并初始化zend虚拟机的各种环境。

以php-fpm为例，web server从转发动态请求到结束的过程大致如下：

 

 

 

而每个php-cgi进程的作用大致包括：(有些功能分类错误，请无视，知道大致功能就够了)

 

 

 

注意，尽管php-fpm的全称为PHP FastCGI Process Manager，但严格地讲，php-fpm不是fastcgi的进程管理器，而是php fastcgi即php-cgi的进程管理器。fastcgi只是一种协议，不是进程。就像http协议一样，apache对它的实现是httpd，nginx对它的实现就叫nginx。

再次说明，cgi和fastcgi是一种协议。各种支持和WEB交互的编程语言对cgi/fastcgi协议都做了各自的实现(当然，任何一种语言都能写cgi脚本)，而php上的php-cgi和php-fpm正是php对fastcgi协议的实现。

 

使用CGI模式时

使用CGI模式时，当动态请求到达，httpd临时启动一个cgi解释器，并通过cgi协议转发要运行的内容。当cgi脚本运行结束后，将结果返回给httpd，然后cgi解释器进程自我销毁。当多个动态请求到达时，将先后启动多个cgi解释器。因此，这种方法效率极低。

在注释掉php5_module的LoadModule相关行后，使用action指令指定要使用cgi运行的类型。但注意，action指令是mod_action提供的，所以必须已经加载该模块。

例如：指定MIME类型为image/gif的请求使用images.cgi运行。显然，images.cgi脚本你必须先写好。

Action image/gif /cgi-bin/images.cgi

还可以通过添加handler来复合文件类型，再使用某个cgi脚本去运行这个handler中的任意类型。

AddHandler my-file-type .xyz
Action my-file-type "/cgi-bin/program.cgi"

对于php来说，则可以使用安装php时bin目录下提供的php-cgi程序作为cgi程序。

[root@xuexi php]# ls /usr/local/php/bin/
pear  peardev  pecl  phar  phar.phar  php  php-cgi  php-config  phpize

# 复制到apache默认的cgi-bin目录下，方便管理
[root@xuexi php]# cp /usr/local/php/bin/php-cgi /usr/local/apache/cgi-bin/

# 在httpd.conf中添加以下行
Action application/x-httpd-php /usr/local/php/bin/cgi-bin/php-cgi

 

使用模块方式时

在编译php时，将php5_module模块编译到apache中，例如在编译php时在./configure配置中加上"--with-apxs2=/usr/local/apache/bin/apxs"。

这种交互模式下，httpd在启动时加载并激活php_module。也就是说，php-cgi常驻在httpd进程内部。当动态请求到达时，httpd不用再生成cgi解释器，而是直接将动态请求转发给它内部php-cgi。

配置实用这种交互模式非常简单，只需使用LoadModule加载php_module，再添加对应的MIME处理器即可。

LoadModule php5_module modules/libphp5.so

# 在mime模块中添加对应的类型
<IfModule mime_module>
AddType application/x-httpd-php .php
AddType applicaiton/x-httpd-php-source .phps
</IfModule>

 

使用php-fpm方式时

前面说了，php-fpm是php-cgi的进程管理器。这种交互方式实际上是让php-cgi以独立于httpd的方式存在，目前基本使用php-fpm的方式管理php-cgi进程。也就是说，这种模式下，php-cgi和httpd已经分离了，它们的分离意味着请求的动静分离变为可能：httpd和php-fpm分别运行在不同服务器上。动静分离后，压力也分散到各自的服务器上。

要让php-fpm以这种方式运行，需要在编译的./configure配置选项中添加"--enable-fpm"选项。当然，还得启动php-fpm服务。例如：

service php-fpm start

这样php-cgi进程就开放着端口(默认9000)等待httpd转发动态请求。要让httpd能够转发请求到php-cgi上，需要在httpd.conf中关闭正向代理，并设置fastcgi协议代理参数。例如，转发到192.168.100.54主机上的php-fpm。

# 加载代理模块
LoadModule proxy_module modules/mod_proxy.so
LoadModule proxy_fcgi_module modules/mod_proxy_fcgi.so

# 添加MIME类型
AddType application/x-httpd-php .php
AddType application/x-httpd-php-source .phps

# 在需要转发的虚拟主机中配置转发代理
ProxyRequests off
ProxyPassMatch ^/(.*.php)$ fcgi://192.168.100.54:9000/usr/local/apache/htdocs/$1

 

随着技术的不断升级，单纯的Apache加php模块的方式已不再主流，而是替换为Apache加php_cgi，以及后来的php_fcgi和nginx加php-fpm的方法，可以看下图

 

 

2.1 CLI模式 

   PHP-CLI是PHP Command Line Interface的简称，如同它名字的意思，就是PHP在命令行运行的接口，区别于在Web服务器上运行的PHP环境（PHP-CGI，ISAPI等）。 也就是说，PHP不单可以写前台网页，它还可以用来写后台的程序。 PHP的CLI Shell脚本适用于所有的PHP优势，使创建要么支持脚本或系统甚至与GUI应用程序的服务端，在Windows和Linux下都是支持PHP-CLI模式的。   

【优点】 

1）使用多进程，子进程结束以后，内核会负责回收资源； 

2）使用多进程，子进程异常退出不会导致整个进程Thread退出，父进程还有机会重建流程； 

3）一个常驻主进程，只负责任务分发，逻辑更清楚。 

   我们在Linux下经常使用"php –m"查找PHP安装了那些扩展就是PHP命令行运行模式；有兴趣的同学可以输入"php –h"去深入研究该运行模式。