什么是CGI、FastCGI、PHP-CGI、PHP-FPM、Spawn-FCGI 什么是CGI

一、什么是CGI、FastCGI、PHP-CGI、PHP-FPM、Spawn-FCGI
什么是CGI
　　CGI全称是“公共网关接口”(Common Gateway Interface)，HTTP服务器与你的或其它机器上的程序进行“交谈”的一种工具，其程序须运行在网络服务器上。
　　CGI可以用任何一种语言编写，只要这种语言具有标准输入、输出和环境变量。如php,perl,tcl等
　　什么是FastCGI
　　FastCGI像是一个常驻(long-live)型的CGI，它可以一直执行着，只要激活后，不会每次都要花费时间去fork一次(这是 CGI最为人诟病的fork-and-execute 模式)。它还支持分布式的运算, 即 FastCGI 程序可以在网站服务器以外的主机上执行并且接受来自其它网站服务器来的请求。
　　FastCGI是语言无关的、可伸缩架构的CGI开放扩展，其主要行为是将CGI解释器进程保持在内存中并因此获得较高的性能。众所周知，CGI解释器的反复加载是CGI性能低下的主要原因，如果CGI解释器保持在内存中并接受FastCGI进程管理器调度，则可以提供良好的性能、伸缩性、Fail- Over特性等等。
　　FastCGI与CGI特点
　　1、如CGI，FastCGI也具有语言无关性.
　　2、如CGI, FastCGI在进程中的应用程序，独立于核心web服务器运行,提供了一个比API更安全的环境。(APIs把应用程序的代码与核心的web服务器链接 在一起，这意味着在一个错误的API的应用程序可能会损坏其他应用程序或核心服务器; 恶意的API的应用程序代码甚至可以窃取另一个应用程序或核心服务器的密钥。)
　　3、FastCGI技术目前支持语言有：C/C++、Java、Perl、Tcl、Python、SmallTalk、Ruby等。相关模块在Apache, ISS, Lighttpd等流行的服务器上也是可用的。
　　4、如CGI，FastCGI的不依赖于任何Web服务器的内部架构，因此即使服务器技术的变化, FastCGI依然稳定不变。
　　FastCGI的工作原理
　　
　　1、Web Server启动时载入FastCGI进程管理器（IIS ISAPI或Apache Module)
　　
　　2、FastCGI进程管理器自身初始化，启动多个CGI解释器进程(可见多个php-cgi)并等待来自Web Server的连接。
　　
　　3、当客户端请求到达Web Server时，FastCGI进程管理器选择并连接到一个CGI解释器。Web server将CGI环境变量和标准输入发送到FastCGI子进程php-cgi。
　　
　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。FastCGI子进程接着等待并处理来自FastCGI进程管理器(运行在Web Server中)的下一个连接。 在CGI模式中，php-cgi在此便退出了。
　　
　　在上述情况中，你可以想象CGI通常有多慢。每 一个Web请求PHP都必须重新解析php.ini、重新载入全部扩展并重初始化全部数据结构。使用FastCGI，所有这些都只在进程启动时发生一次。 一个额外的好处是，持续数据库连接(Persistent database connection)可以工作。
　　FastCGI的不足
　　因为是多进程，所以比CGI多线程消耗更多的服务器内存，PHP-CGI解释器每进程消耗7至25兆内存，将这个数字乘以50或100就是很大的内存数。
　　
　Nginx 0.8.46+PHP 5.2.14(FastCGI)服务器在3万并发连接下，开启的10个Nginx进程消耗150M内存（15M10=150M），开启的64个php- cgi进程消耗1280M内存（20M64=1280M），加上系统自身消耗的内存，总共消耗不到2GB内存。如果服务器内存较小，完全可以只开启25 个php-cgi进程，这样php-cgi消耗的总内存数才500M。
　　什么是PHP-CGI
　　PHP-CGI是PHP自带的FastCGI管理器。
　　启动PHP-CGI，使用如下命令：
1 php-cgi -b 127.0.0.1:9000
　　PHP-CGI的不足
　　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。）
　　什么是PHP-FPM
　　PHP-FPM是一个PHP FastCGI管理器，是只用于PHP的,可以在 http://php-fpm.org/download下载得到.
　　PHP-FPM其实是PHP源代码的一个补丁，旨在将FastCGI进程管理整合进PHP包中。必须将它patch到你的PHP源代码中，在编译安装PHP后才可以使用。
　　现在我们可以在最新的PHP 5.3.2的源码树里下载得到直接整合了PHP-FPM的分支，据说下个版本会融合进PHP的主分支去。相对Spawn-FCGI，PHP-FPM在 CPU和内存方面的控制都更胜一筹，而且前者很容易崩溃，必须用crontab进行监控，而PHP-FPM则没有这种烦恼。
　　PHP5.3.3已经集成php-fpm了，不再是第三方的包了。PHP-FPM提供了更好的PHP进程管理方式，可以有效控制内存和进程、可 以平滑重载PHP配置，比spawn-fcgi具有更多有点，所以被PHP官方收录了。在./configure的时候带 ?enable-fpm参数即可开启PHP-FPM。
　　使用PHP-FPM来控制PHP-CGI的FastCGI进程
12345678 /usr/local/php/sbin/php-fpm{start|stop|quit|restart|reload|logrotate} --start 启动php的fastcgi进程 --stop 强制终止php的fastcgi进程 --quit 平滑终止php的fastcgi进程 --restart 重启php的fastcgi进程 --reload 重新平滑加载php的php.ini --logrotate 重新启用log文件
　　
什么是Spawn-FCGI
　　Spawn-FCGI是一个通用的FastCGI管理服务器，它是lighttpd中的一部份，很多人都用Lighttpd的Spawn- FCGI进行FastCGI模式下的管理工作，不过有不少缺点。而PHP-FPM的出现多少缓解了一些问题，但PHP-FPM有个缺点就是要重新编译，这 对于一些已经运行的环境可能有不小的风险(refer)，在php 5.3.3中可以直接使用PHP-FPM了。
　　Spawn-FCGI目前已经独成为一个项目，更加稳定一些，也给很多Web 站点的配置带来便利。已经有不少站点将它与nginx搭配来解决动态网页。
　　最新的lighttpd也没有包含这一块了(http://www.lighttpd.net/search?q=Spawn-FCGI)，但 可以在以前版本中找到它。在lighttpd-1.4.15版本中就包含了(http://www.lighttpd.net/download /lighttpd-1.4.15.tar.gz)
　　目前Spawn-FCGI的下载地址是http://redmine.lighttpd.net/projects/spawn-fcgi，最 新版本是http://www.lighttpd.net/download/spawn-fcgi-1.6.3.tar.gz
　　注：最新的Spawn-FCGI可以到lighttpd.net网站搜索“Spawn-FCGI”找到它的最新版本发布地址
　　下面我们就可以使用Spawn-FCGI来控制php-CGI的FastCGI进程了
1 /usr/local/bin/spawn-fcgi -a 127.0.0.1 -p 9000 -C 5 -u www-data -g www-data -f /usr/bin/php-CGI
　　参数含义如下:
　　-f 指定调用FastCGI的进程的执行程序位置，根据系统上所装的PHP的情况具体设置
　　-a 绑定到地址addr
　　-p 绑定到端口port
　　-s 绑定到unix socket的路径path
　　-C 指定产生的FastCGI的进程数，默认为5(仅用于PHP)
　　-P 指定产生的进程的PID文件路径
　　-u和-g FastCGI使用什么身份(-u 用户 -g 用户组)运行，Ubuntu下可以使用www-data，其他的根据情况配置，如nobody、apache等
　　
PHP-FPM与spawn-CGI对比测试
　　PHP-FPM的使用非常方便,配置都是在PHP-FPM.ini的文件内，而启动、重启都可以从php/sbin/PHP-FPM中进行。更 方便的是修改php.ini后可以直接使用PHP-FPM reload进行加载，无需杀掉进程就可以完成php.ini的修改加载
结果显示使用PHP-FPM可以使php有不小的性能提升。PHP-FPM控制的进程cpu回收的速度比较慢,内存分配的很均匀。
　　Spawn-FCGI控制的进程CPU下降的很快,而内存分配的比较不均匀。有很多进程似乎??分配到,而另外一些却占用很高。可能是由于进程任务分配的不均匀导致的.而这也导致了总体响应速度的下降。而PHP-FPM合理的分配，导致总体响应的提到以及任务的平均。
　　PHP-FPM与Spawn-FCGI功能比较
　　http://php-fpm.org/about/
　　PHP-FPM、Spawn-FCGI都是守护php-cgi的进程管理器。
fcgi原理和异步模型
由于CGI解释器的反复加载会使CGI性能低下，FastCGI可以将CGI解释器保持在内存中， 提高性能
相关地址：https://fastcgi-archives.github.io
2. Fastcgi特点：
• 性能
• 简单，容易移植
• 语言无关
• 进程隔离
• 通用性，主流WebServer都支持，nginx、apache都支持
• 支持分布式计算，FastCGI提供远程运行应用程序的功能，这对于分发负载和管理外部Web站点非常有用（这点待验证是否好用，我希望的能支持异步处理）
3. 原理

1. 简单来说，利用后面说的spawn-fcgi（fastcgi的管理程序）启动fastcgi，支持启动多实例，并通过socket进行数据绑定
2. WebServer（如：nginx）在收到请求后，根据配置中配置要转发的fastcgi地址，发到固定的地址，例如：fastcgi绑定的是127.0.0.1：8088
3. fastcgi Accept并处理数据后，将响应数据通过Socket返回给WebServer，并断开连接，这时表示一次处理完成
   管理程序 – spawn-fcgi
   下载地址：http://redmine.lighttpd.net/projects/spawn-fcgi/wiki
   -f 指定调用 FastCGI的进程的执行程序位置
   -a 绑定到 地址addr。
   -p 绑定到 端口 port。
   -s 绑定到 unix domain socket
   -C 指定产 生的FastCGI的进程数， 默认为 5。 （ 仅用 于PHP）
   -P 指定产 生的进程的PID文件路径。
   -F 指定产 生的FastCGI的进程数（ C的CGI用 这个）
   例子：./spawn-fcgi -a 127.0.0.1 -p 8088 -F 500 -f cgi（启动500个cgi程序，监听的端口为8088，绑定地址为127.0.0.1）
4. nginx如何配置
5. fastcgi_pass
   fastcgi_pass address;
   address为后端的fastcgi server的地址
   可用位置：location,if in location
6. fastcgi_index
   fastcgi_index name;
   fastcgi默认的主页资源
   示例：fastcgi_index index.php;
7. fastcgi_param
   fastcgi_param parameter value [if_not_empty];
   设置传递给FastCGI服务器的参数值，可以是文本，变量或组合
8. 阻塞与非阻塞模式
   fastcgi示例 – 阻塞模式
   #include “fcgi_stdio.h”
   #include <stdlib.h>

void main(void)
{
int count = 0;
while(FCGI_Accept() >= 0)
printf(“Content-type: text/html\r\n”
“\r\n”
“”
“

FastCGI Hello!

”
“Request number %d running on host %s\n”,
++count, getenv(“SERVER_NAME”));
}
fastcgi示例 – 生产者，消费者模式（可实现非阻塞）
非阻塞的实现，将会话状态与requests进行binding即可
ZEN_Message_Queue_Deque<ZEN_MT_SYNCH, uint32_t> t_que(100000);

// 这步非常关键，因为FCGX_Accept_r中的数据流绑定是直接和request的ptr进行绑定的
// 所以在未处理完数据的前提下，requests的生命周期要和会话的生命周期一致
FCGX_Request requests[1000];
uint32_t use_idx[1000];

void *do_session(void *arg)
{
int ret = 0;

while (1)
{
    uint32_t idx = 0;
    ret = t_que.try_dequeue(idx);

    if (ret != 0)
    {
        // no data sleep 1ms
        usleep(1000);
        continue;
    }

    FCGX_Request &request = requests[idx];
    std::string out = "Content-type:application/json\r\n\r\n";
    Json::Value root;
    root["ret"] = 1000;
    root["t_id"] = (int)gettid();
    out.append(root.toStyledString());
    FCGX_FPrintF(request.out, out.c_str());
    FCGX_Finish_r(&request);
    use_idx[idx] = 0;
}

return NULL;

}

int get_free()
{
static uint32_t idx = 0;

for (; idx < 1000; idx ++)
{
    if (use_idx[idx] == 0)
    {
        use_idx[idx] = 1;
        return idx;
    }
}

return -1;

}

int main(int argc, char **argv)
{
pthread_t pthread_id;
int iThreadNum = 10;

for (int index = 0; index != iThreadNum; ++ index)
{
   pthread_create(&pthread_id, NULL, do_session, NULL);
}

memset(use_idx, 0, sizeof(use_idx));
int ret = FCGX_Init();

if (ret != 0)
{
    printf("init fail\n");
    return -1;
}

while (1)
{
    int idx = get_free();

    if (idx < 0)
    {
        continue;
    }

    FCGX_Request &request = requests[idx];
    ret = FCGX_InitRequest(&request, 0, 0);

    if (ret != 0)
    {
        printf("init fail\n");
        return -1;
    }

    ret = FCGX_Accept_r(&request);

    if (ret < 0)
    {
        continue;
    }

    t_que.enqueue(idx);
}

return 0;

}

作者：动静之逸
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来源：简书
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