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一、lnmp集群——基础知识篇
1.1 什么是lnmp?
LNMP是目前网站主流架构之一,LNMP中L
指linux系统平台
,N
是nginx指网站的前端程序
,发布静态页面和调用外部程序解析动态页面,M
是mysql指网站的后台数据库
,P
是PHP指网页编程语言
,是作为一个独立服务存在的,这个服务叫做php-fpm
,Nginx直接处理静态请求,动态请求会转发给php-fpm
。
与LNMP对应的是LAMP,LAMP是指Linux、Apache、MySQL和PHP的结构体系。
1.2 lnmp工作原理
首先,浏览器发送http request请求到服务器(Nginx)
,服务器响应并处理web请求,将一些静态资源(CSS,图片,视频等)保存服务器上,然后将php脚本通过接口转输协议(网关协议)PHP-FCGI(fast-cgi)
转输给PHP-FPM(进程管理程序)
,PHP-FPM不做处理,然后PHP-FPM调用PHP解析器进程,PHP解析器解析脚本信息。PHP解析器进程可以启动多个,进行并发执行。然后将解析后的脚本返回到PHP-FPM,PHP-FPMM再通过fast-cgi的形式将脚本信息转送给Nginx,服务器再通过Http response的形式转送给浏览器。浏览器再进行解析与渲染然后进行呈现。
通俗的说, 客户端的所有的页面请求先到达lnmp结构中的nginx,nginx根据自己的判断哪些是静态页面,哪些是动态页面,如果是静态页面直接由nginx自己处理就可以返回结果给客户端了,如果*.php动态页面nginx需要调用php中间件服务器处理,在处理PHP页面的过程中可能需要调用mysql数据库的数据完成页面编译,编译完成后的页面返回给nginx,nginx再返回给客户端。
-
LAMP工作原理:
浏览器向服务发送http请求,服务器(Apache)接受请求,由于php作为Apache的组件模块也会一起启动,它们具有相同的生命周期。Apache会将一些静态资源保存,然后去调用php处理模块进行php脚本的处理。脚本处理完成后,Apache将处理完的信息通过http response的形式转送给浏览器。浏览器再进行解析与渲染然后进行呈现。 -
两者的区别 :
在LNMP
中,Nginx本身对脚本不做任何的处理,而是去调用一个PHP-FPM的进程,二者是相互独立的。nginx是把http请求变量转发给php进程,即php独立进程,与ngnix通信,这种方式叫做FastCGI运行方式。
在LAMP
中,PHP是Apache的一个模块,具有相同的生命周期。
所以,apache所编译的php不能用于ngnix。
1.3 什么是Fast-CGI?
cgi
是 通用网关接口,是外部应用程序与Web服务器之间的接口标准,是为了保证web server传递过来的数据是标准格式的,方便cgi程序的编写者。
Fast-CGI
像是一个常驻(long-live)型的cgi
,是用来提高cgi程序性能的,是语言无关的、可伸缩架构的CGI开放扩展,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。
Fast-CGI是nginx和php之间的一个通信接口,该接口实际处理过程通过启动php-fpm进程来解析php脚本,即php-fpm相当于一个动态应用服务器,从而实现nginx动态解析php。 因此,如果nginx服务器需要支持php解析,需要在nginx.conf中增加php的配置;将php脚本转发到fastCGI进程监听的IP地址和端口(php-fpm.conf中指定)。同时,php安装的时候,需要开启支持fastCGI选项,并且编译安装php-fpm补丁/扩展,同时,需要启动php-fpm进程,才可以解析nginx通过fastCGI转发过来的php脚本。
1.4 Fast-CGI的工作原理
-
Web Server启动时载入
Fast-CGI进程管理器(IIS ISAPI或Apache Module)
-
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。 -
当客户端请求到达Web Server时,
Fast-CGI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Fast-CGI子进程php-cgi。 -
Fast-CGI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Fast-CGI子进程关闭连接时,请求便告处理完成。Fast-CGI子进程接着等待并处理来自Fast-CGI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Fast-CGI,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。
1.5 PHP-FPM是什么?
php-fpm:支持解析php的一个fastCGI进程管理器/引擎,是一个实现了Fastcgi的程序,管理对象是php-cgi。被PHP官方收了。后来PHP内核集成了PHP-FPM之后就方便多了,使用–enalbe-fpm
这个编译参数即可。
1、php-fpm是一个完全独立的程序,不依赖php-cgi,也不依赖php。因为php-fpm是一个内置了php解释器的FastCGI服务,启动时能够自行读取php.ini配置和php-fpm.conf配置.
2、一个master进程,支持多个pool,每个pool由master进程监听不同的端口,pool中有多个worker进程.
3、每个worker进程都内置PHP解释器,并且进程常驻后台,支持prefork动态增加.
4、每个worker进程支持在运行时编译脚本并在内存中缓存生成的opcode来提升性能.
5、每个worker进程支持配置响应指定请求数后自动重启,master进程会重启挂掉的worker进程.
6、每个worker进程能保持一个到MySQL/Memcached/Redis的持久连接,实现"连接池",避免重复建立连接,对程序透明.
7、master进程采用epoll模型异步接收和分发请求,listen监听端口,epoll_wait等待连接,
8、然后分发给对应pool里的worker进程,worker进程accpet请求后poll处理连接,
9、如果worker进程不够用,master进程会prefork更多进程,
A、如果prefork达到了pm.max_children上限,worker进程又全都繁忙,这时master进程会把请求挂起到连接队列backlog里(默认值是511).
1.6 PHP-CGI是什么?
php-cgi 是解释PHP脚本的程序,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
1.7 Nginx+FastCGI运行原理
nginx不支持对外部程序的直接调用或者解析,所有的外部程序(包括PHP)必须通过FastCGI接口来调用。FastCGI接口
在Linux下是socket(这个socket可以是文件socket,也可以是ip socket)
。
wrapper: 为了调用CGI程序,还需要一个FastCGI的wrapper(wrapper可以理解为用于启动另一个程序的程序)
,这个wrapper绑定在某个固定socket上,如端口或者文件socket。当Nginx将CGI请求
发送给这个socket
的时候,通过FastCGI接口
,wrapper
接收到请求,然后 Fork(派生) 出一个新的线程,这个线程调用解释器或者外部程序
处理脚本并读取返回数据;接着,wrapper再将返回的数据通过FastCGI接口,沿着固定的socket传递给Nginx;最后,Nginx将返回的数据(html页面或者图片)发送给客户端。
这就是Nginx+FastCGI的整个运作过程:
所以,我们首先需要一个wrapper,这个wrapper需要完成的工作:
1、通过调用fastcgi(库)的函数通过socket和ningx通信(读写socket是fastcgi内部实现的功能,对wrapper是非透明的)
2、调度thread,进行fork和kill
3、和application(php)进行通信