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你确定?你真的懂Nginx与PHP的交互?!

2017-07-26 17:42 Pangee

Nginx是俄国人最早开发的Webserver,现在已经风靡全球,相信大家并不陌生。PHP也通过二十多年的发展来到了7系列版本,更加关注性能。这对搭档在最近这些年,叱咤风云,基本上LNMP成了当下的标配。


可是,你用了这么多年的Nginx+PHP的搭配,你真正知道他们之间是怎么交互怎么通信的么?


作为一道常常用来面试的考题,从过往经验看,情况并不乐观。更多的同学是知道PHP-FPM、知道FastCGI,但不晓得Nginx、PHP这对老搭档具体的交互细节。


那么,今天我们就来一起学习一下,做一回认真的PHP工程师。




01

 

前菜


为了讲解的有理有据,我们先来准备一个纯净精简的Nginx+PHP环境,这里我们使用Docker拉取Centos最新版本环境,来快速通过编译安装方式搭建一个Nginx+PHP环境。(图1,通过docker启动一台CentOS机器并进入)



有了Linux环境,我们来源码编译安装Nginx、PHP,这个过程网络里有很多的教程,我们就不细说了。当然你也可以安装lnmp一键安装包来快速搭建。通过安装nginx、php,我们的Linux环境里就有了今天的这两位主角了。我们稍加配置,让Nginx可以接收请求并转发给PHP-FPM,我们目标是输出一个phpinfo()的信息。

图2,phpinfo()的输出内容



我们通过对Nginx新增Server配置实现了nginx与PHP的一次通信,配置文件非常简单,如下图:

(图3,一份nginx server配置)



有了上面的一个sample示例,我们开始深入Nginx与FastCGI协议。




02

 

主食


从上图的Nginx配置中可以注意到 fastcgi* 开头的一些配置,以及引入的 fastcgi.conf 文件。其实在fastcgi.conf中,也是一堆fastcgi*的配置项,只是这些配置项相对不常变,通常单独文件保管可以在多处引用。


(图4,fastcgi.conf文件中的内容)



可以看到在fastcgi.conf中,有很多的fastcgi_param配置,结合nginx server配置中的fastcgi_pass、fastcgi_index,通常我们的同学已经能够想到Nginx与PHP之间打交道就是用的FastCGI,但再深问FastCGI是什么?它起到衔接Nginx、PHP的什么作用?等等深入的问题的时候,很多同学就卡壳了。


那么,我们就来一探究竟。CGI是通用网关协议,FastCGI则是一种常住进程的CGI模式程序。我们所熟知的PHP-FPM的全称是PHP FastCGI Process Manager,即PHP-FPM会通过用户配置来管理一批FastCGI进程,例如在PHP-FPM管理下的某个FastCGI进程挂了,PHP-FPM会根据用户配置来看是否要重启补全,PHP-FPM更像是管理器,而真正衔接Nginx与PHP的则是FastCGI进程。


(图5,FastCGI在请求流中的位置)



如上图所示,FastCGI的下游,是CGI-APP,在我们的LNMP架构里,这个CGI-APP就是PHP程序。而FastCGI的上游是Nginx,他们之间有一个通信载体,即图中的socket。


在我们上文图3的配置文件中,fastcgi_pass所配置的内容,便是告诉Nginx你接收到用户请求以后,你该往哪里转发,在我们图3中是转发到本机的一个socket文件,这里fastcgi_pass也常配置为一个http接口地址(这个可以在php-fpm.conf中配置)。而上图5中的Pre-fork,则对应着我们PHP-FPM的启动,也就是在我们启动PHP-FPM时便会根据用户配置启动诸多FastCGI触发器(FastCGI Wrapper)。


对FastCGI在Nginx+PHP的模式中的定位有了一定了解后,我们再来了解下Nginx中为何能写很多fastcgi_*的配置项。这是因为Nginx的一个默认内置module实现了FastCGI的Client。


关于Module ngx_http_fastcgi_module的详细文档可以查看这里:   http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_fastcgi_module.html 。


我们关心一下我们图4中的这些fastcgi_param都是些什么吧,详细描述见下图。


(图6,nginx模块中fastcgi_param的介绍)


从图6中可以看到,fastcgi_param所声明的内容,将会被传递给“FastCGI server”,那这里指的就是fastcgi_pass所指向的server,也就是我们Nginx+PHP模式下的PHP-FPM所管理的FastCGI进程,或者说是那个socket文件载体。


这时,有的同学会问:“为什么PHP-FPM管理的那些FastCGI进程要关心这些参数呢?”,好问题,我们一起想想我们做PHP应用开发时候有没有用到 $_SERVER 这个全局变量,它里面包含了很多服务器的信息,比如包含了用户的IP地址。


同学们不想想我们的PHP身处socket文件之后,为什么能得到远端用户的IP呢?聪明的同学应该注意到图4中的一个fastcgi_param配置 REMOTE_ADDR,这不正是我们在PHP

$_SERVER[‘REMOTE_ADDR’] 取到的用户IP么。 


的确,Nginx这个模块里fastcgi_param参数,就是考虑后端程序有时需要获取Webserver外部的变量以及服务器情况,那么ngx_http_fastcgi_module就帮我们做了这件事。真的是太感谢它啦!


那么我们已经说清了FastCGI是个什么东东,并且它在Nginx+PHP中的定位。我们回到前面提出的问题,“它起到衔接Nginx、PHP的什么作用?”。


对PHP有一定了解的同学,应该会知道PHP提供SAPI面向Webserver来提供扩展编程。但是这样的方式意味着你要是自主研发一套Webserver,你就需要学习SAPI,并且在你的Webserver程序中实现它。这意味着你的Webserver与PHP产生了耦合。在互联网的大趋势下,一般大家都不喜欢看到耦合。譬如Nginx在最初研发时候也不是为了和PHP组成黄金搭档而研发的,相信早些年的Nginx后端程序可能是其他语言开发。那么解决耦合的办法,比较好的方式是有一套通用的规范,上下游都兼容它。那么CGI协议便成了Nginx、PHP都愿意接受的一种方式,而FastCGI常住进程的模式又让上下游程序有了高并发的可能。那么,FastCGI的作用是Nginx、PHP的接口载体,就像插座与插销,让流行的WebServer与“世界上最好的语言”有了合作的可能。


有了这些基础背景知识与他们的缘由,我们就可以举一反三的做更多有意思的事情。譬如我在前年曾实现了Java程序中按照FastCGI Client的方式(替代Nginx)与PHP-FPM通信,实现Java项目+PHP的一种组合搭配,解决的问题是Java程序一般来说在代码调整后需要编译过程,而PHP可以随时调整代码随时生效,那么让Java作为项目外壳,一些易变的代码由PHP实现,在需要的时候Java程序通过FastCGI与PHP打交道就好。这套想法也是基于对Nginx+PHP交互模式的理解之上想到的。


网络中也有一些借助FastCGI的尝试与实践,譬如《Writing Hello World in FCGI with C++》这篇文章,用C++实现一个FastCGI的程序,外部依然是某款Webserver来处理HTTP请求,但具体功能则有C++来实现,他们的中间交互同样适用的FastCGI。同学们有兴趣了也可以做些Geek尝试。



(图7,C++实现一个FastCGI程序)



03


甜品


通过本文的讲解,我们希望让大家看到,Nginx+PHP的工程模式下,两位主角分工明确。


Nginx负责承载HTTP请求的响应与返回,以及超时控制记录日志等HTTP相关的功能,而PHP则负责处理具体请求要做的业务逻辑,它们俩的这种合作模式也是常见的分层架构设计中的一种。


在它们各有专注面的同时,FastCGI又很好的将两块衔接,保障上下游通信交互,这种通过某种协议或规范来衔接好上下游的模式,在我们日常的PHP应用开发中也有这样的思想落地,譬如我们所开发的高性能API,具体的Client到底是PC、APP还是某个其他程序,我们不关心,而这些PC、APP、第三方程序也不关心我们的PHP代码实现,他们按照API的规范来请求做处理即可。


同学们是不是发现技术思想是可以在各个环节融会贯通的,是不是很兴奋?很刺激?哈,同学们开心就好,祝大家在工作学习过程中,能挖掘到更多的好知识,提升自己的同时造福身边小伙伴!

作者介绍


Pangee,他是第二届全球PHP大会讲师,与PHP之父Rasmus、PHP大神Laruence同台分享,也是诸多技术会议的分享嘉宾。曾就职于百度、新浪等一线互联网公司,现就职某行业第一的互联网公司中负责大数据工程团队,擅长PHP、Golang,熟悉Java开发,对移动项目速度优化、平台服务建设、数据工程架构具有丰富经验


他是技术圈的大拿,国内第一家云计算平台SAE早期PHP攻城狮、手机百度项目初期服务端研发工程师。喜欢一切新特奇技术, 2017年翻译并出版了《高性能PHP7》一书,希望把技术做到极致。


推荐作者在慕课网的教程《高性能 高价值的PHP API接口》

感兴趣可点击下图阅读原文学习




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