Nginx 与 PHP-FPM 的协作机制

作为现在被很多大公司采用的Nginx + PHP-FPM，它们是怎么样做到协同合作呢？

FastCGI 协议

要搞明白这个问题，首先得说 CGI (Common Gateway Interface) 和 FastCGI 这两个协议。

CGI 是 Web Server 与后台语言交互的协议，有了这个协议，开发者可以使用任何语言处理 Web Server 发来的请求，动态的生成内容。但 CGI 有一个致命的缺点，那就是每处理一个请求都需要 fork 一个全新的进程，并且重新启动脚本解析器来执行解析，随着 Web 的兴起，高并发越来越成为常态，这样低效的方式明显不能满足需求。就这样，FastCGI 诞生了，CGI 很快就退出了历史的舞台。FastCGI，顾名思义为更快的 CGI，它允许在一个进程内处理多个请求，而不是一个请求处理完毕就直接结束进程，性能上有了很大的提高。

PHP-FPM

至于 FPM (FastCGI Process Manager)，它是 FastCGI 的实现，任何实现了 FastCGI 协议的 Web Server 都能够与之通信。FPM 之于标准的 FastCGI，也提供了一些增强功能。

FastCGI进程管理器php-fpm自身初始化，启动主进程 master 和启动start_servers（配置项） 个 worker子进程。主进程主要是监听9000端口，同时管理着子进程，子进程等待来自Web Server的连接。 每个进程内部都有一个 PHP 解释器，是 PHP 代码真正执行的地方。

从 FPM 接收到请求，到处理完毕，其具体的流程如下：

1、FPM 的 master 进程接收到请求
2、master 进程根据配置指派特定的 worker 进程进行请求处理，如果没有可用进程，返回错误，这也是我们配合 Nginx 遇到502错误比较多的原因。
3、worker 进程处理请求，如果超时，返回504错误
4、请求处理结束，返回结果

更多介绍：http://blog.csdn.net/STFPHP/article/details/52922371

FPM 从接收、处理到返回的整个流程已经清楚了，那么 Nginx 又是如何发送请求给 fpm 的呢？这就需要从 Nginx 层面来说明了。

Nginx

Nginx是一款轻量级的 Web服务器、反向代理服务器以及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器。

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。

Nginx的模块从结构上分为核心模块、基础模块和第三方模块：

1、核心模块：HTTP模块、EVENT模块和MAIL模块
2、基础模块：HTTP Access模块、HTTP FastCGI模块、HTTP Proxy模块和HTTP Rewrite模块，
3、第三方模块：HTTP Upstream Request Hash模块、Notice模块和HTTP Access Key模块。

Nginx的模块从功能上分为如下三类:

1、Handlers（处理器模块）。此类模块直接处理请求，并进行输出内容和修改headers信息等操作。Handlers处理器模块一般只能有一个。
2、Filters （过滤器模块）。此类模块主要对其他处理器模块输出的内容进行修改操作，最后由Nginx输出。
3、Proxies （代理类模块）。此类模块是Nginx的HTTP Upstream之类的模块，这些模块主要与后端一些服务比如FastCGI等进行交互，实现服务代理和负载均衡等功能。 

Nginx本身做的工作实际很少，当它接到一个HTTP请求时，它仅仅是通过查找配置文件将此次请求映射到一个location block，而此location中所配置的各个指令则会启动不同的模块去完成工作，因此模块可以看做Nginx真正的劳动工作者。通常一个 location 中的指令会涉及一个handler模块和多个filter模块（当然，多个location可以复用同一个模块）。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。

上图是Nginx的架构，这个架构类似于Apache的Worker工作状态。

所有实际上的业务处理逻辑都在worker进程。worker进程中有一个函数，执行无限循环，不断处理收到的来自客户端的请求，并进行处理，直到整个nginx服务被停止。Worker中这个函数执行内容如下：

1、操作系统提供的机制（例如epoll, kqueue等）产生相关的事件。
2、接收和处理这些事件，如是接受到数据，则产生更高层的request对 象。
3、处理request的header和body。
4、产生响应，并发送回客户端。
5、完成request的处理。
6、重新初始化定时器及其他事件。 

Nginx 与 PHP-FPM如何协作：

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。

当客户端请求到达Web Server Nginx时，Nginx通过location指令，将所有以php为后缀的文件都交给 PHP-FPM来处理，从而完成 Nginx 到 fpm 的闭环。

这里，Nginx 可以通过 TCP/IP连接 PHP-FPM，也可以通过 UNIX与套接字来连接 PHP-FPM。然后将CGI环境变量和标准输入发送给 PHP-FPM。

检测到来自 Nginx 的请求后，PHP-FPM主进程选择并连接到一个子进程，并由该子进程来接收这次请求。

PHP-FPM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 Nginx。当 PHP-FPM子进程关闭连接时，请求便处理完成。

PHP-FPM子进程接着等待并处理由主进程分配的下一个连接。