浅谈Nginx工作原理

时间：2022-10-27 21:52:07

Nginx

工作原理

    Nginx由内核和模块组成，其中，内核的设计非常微小和简洁，完成的工作也非常简单，
    仅仅通过查找配置文件将客户端请求映射到一个location block（location是Nginx配置中的一个指令，用于URL匹配），而在这个location中所配置的每个指令将会启动不同的模块去完成相应的工作。
因此模块可以看做Nginx真正的劳动工作者。通常一个location会涉及一个handler模块和多个filter模块。handler模块负责处理请求，完成响应内容的生成，而filter模块对响应内容进行处理。

进程模型

Nginx在启动后，会有一个master进程和多个worker进程。
    master进程：主要用来管理worker进程，包含：接收来自外界的信号，
    向各worker进程发送信号，监控worker进程的运行状态，当worker进程退出后(异常情况下)，会自动重新启动新的worker进程。
他们同等竞争来自客户端的请求，各进程互相之间是独立的。一个请求，只可能在一个worker进程中处理，一个worker进程，不可能处理其它进程的请求。

FastCGI

    FastCGI是一个可伸缩地、高速地在HTTPserver和动态脚本语言间通信的接口(协议)。多数流行的HTTPserver都支持FastCGI，包括Apache、Nginx和lighttpd等。同时，FastCGI也被许多脚本语言支持，其中就有PHP。
    FastCGI的主要优点是把动态语言和HTTPServer分离开来，所以Nginx与PHP/PHP-FPM经常被部署在不同的服务器上，以分担前端Nginx服务器的压力，使Nginx专一处理静态请求和转发动态请求，而PHP/PHP-FPM服务器专一解析PHP动态请求。

一般情况下，FastCGI的整个工作流程是这样的：   
1、FastCGI进程管理器php-fpm自身初始化，启动主进程php-fpm和启动多个CGI子进程。
    主进程php-fpm主要是管理fastcgi子进程，监听9000端口。
    fastcgi子进程等待来自Web Server的连接。
2、当客户端请求到达Web Server Nginx时，Nginx通过location指令，
    将所有动态请求(以php为后缀的文件)都交给127.0.0.1:9000来处理。
3、FastCGI进程管理器PHP-FPM接收到请求，选择并连接到一个子进程CGI解释器。
    Web server将CGI环境变量和标准输入发送到FastCGI子进程。
4、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。
5、FastCGI子进程接着等待并处理来自FastCGI进程管理器(运行在WebServer中)的下一个连接。

CGI/FastCGI/PHP-FPM

  • CGI：CGI是Common Gateway Interface(公共网管接口)的缩写，是为了保证web server传递给其他服务器上的程序的数据是标准格式的，方便CGI程序的编写者。
web server（比如说nginx）只是内容的分发者。比如，如果请求index.html，那么nginx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。
好了，如果请求的是index.php，根据配置文件，nginx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后交给PHP解析器。
Nginx会传哪些数据给PHP解析器呢？url要有吧，查询字符串也得有吧，POST数据也要有，HTTP header不能少吧，好的，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一个协议。

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。
  • FastCGI：FastCGI是用来提高CGI程序性能的。
提高性能，那么CGI程序的性能问题在哪呢？"PHP解析器会解析php.ini文件，初始化执行环境"，就是这里了。标准的CGI对每个请求都会执行这些步骤，所以处理每个请求的时间会比较长。那么FastCGI是怎么做的呢？
首先，FastCGI会先启一个master，解析配置文件，初始化执行环境，然后再启动多个worker。当请求过来时，master会传递给一个worker，然后立即可以接受下一个请求。
这样就避免了重复的劳动，效率自然是高。而且当worker不够用时，master可以根据配置预先启动几个worker等着；当然空闲worker太多时，也会停掉一些，这样就提高了性能，也节约了资源。这就是FastCGI的对进程的管理。
  • PHP-FPM：PHP-FPM是一个实现了FastCGI的程序，被PHP官方收了。
PHP的解释器是php-cgi。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。其中PHP-FPM就是这么个东西，在长时间的发展后，逐渐得到了大家的认可，也越来越流行，在PHP5.3之后纳入PHP内核(之前是一个PHP扩展)，使用--enable-fpm这个编译参数即可。
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