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了解PHP-FPM
在服務器上，當我們查看php進程時，全都是php-fpm進程，大家都知道這個就是php的運行環境，那麼，它到底是個什麼東西呢？
PHP-FPM，就是PHP的FastCGI管理器，用於替換PHP FastCGI的大部分附加功能，在PHP5.3.3後已經成為了PHP的標配。
有小夥伴要問了，FastCGI又是什麼鬼？CGI程序又叫做“通用網關接口”，就是讓Web服務器和你的應用程序進行交互的一個接口。就像nginx中需要配置的fastcgi_pass，一般我們會使用127.0.0.1:9000或者unix:/tmp/php-cgi.sock來配置這個參數。它的意思就是告訴nginx，過來的請求使用tcp:9000端口的監聽程序來處理或者使用unix/socket來處理。它們都是指向的PHP運行程序。
再說得通俗一點，我們運行php腳本用的是
php-fpm就相當於是這個php命令。nginx通過fastcgi_pass來運行php $nginx_root(nginx配置文件中網站根目錄root配置)下的index.php。所以，如果你用的是python或者其他什麼語言，都可以用它們的cgi程序來讓nginx調用。
FastCGI和CGI又有什麼不同呢？FastCGI是啟動一個socket接口，服務器應用不需要自己去運行php，只需要向這個socket接口提交請求就可以了。
php-fpm在編譯php時需要添加–enable-fpm。一些通用的集成安裝包如lnmp、phpStudy等都會默認編譯並使用php-fpm，畢竟是標配。
上文中說過nginx可以使用127.0.0.1:9000和unix:/tmp/php-cgi.sock這兩種方式來調用php-fpm。它們有什麼區別呢？
前者，一般帶9000端口號的，是tcp形式的調用。也就是php-fpm啟動了一個監聽進程對9000端口進行監聽。它會調起一個tcp/ip服務，nginx在調用的時候會走一次tcp請求流程，也就是3次握手4次揮手，會走到網絡七層中的第四層傳輸層。相對來說這種方式性能會稍差一點，啟動php-fpm後使用nestat查看端口中會出現9000端口的佔用。
後者，使用的是unix套接字socket服務，通過sock文件來交換信息，性能相對好一些，因為它沒有tcp連接過程，也不會有9000端口的佔用。
對於高負載大訪問量的網站還是推薦使用unix方式，對於普通小網站來說，無所謂使用哪個都可以，tcp方式反而更容易配置和理解，也是php-fpm.conf中默認的監聽方式。
php-fpm.conf配置中的listen屬性用來配置監聽，這裡的配置要和nginx中的一致，使用tcp的就監聽127.0.0.1:9000，使用unix的就設置成/tmp/php-cgi-56.sock。
以下內容摘自官方文檔：
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php-fpm的工作機制
概括來說，fpm 的實現就是創建一個 master 進程，在 master 進程中創建並監聽 socket，然後 fork 出多個子進程，這些子進程各自 accept 請求，子進程的處理非常簡單，它在啟動後阻塞在 accept 上，有請求到達後開始讀取請求數據，讀取完成後開始處理然後再返回，在這期間是不會接收其它請求的，也就是說 fpm 的子進程同時只能響應一個請求，只有把這個請求處理完成後才會 accept 下一個請求，這一點與 nginx 的事件驅動有很大的區別，nginx 的子進程通過 epoll 管理套接字，如果一個請求數據還未發送完成則會處理下一個請求，即一個進程會同時連接多個請求，它是非阻塞的模型，只處理活躍的套接字。
fpm 的 master 進程與 worker 進程之間不會直接進行通信，master 通過共享內存獲取 worker 進程的信息，比如 worker 進程當前狀態、已處理請求數等，當 master 進程要殺掉一個 worker 進程時則通過發送信號的方式通知 worker 進程。
fpm 可以同時監聽多個端口，每個端口對應一個 worker pool，而每個 pool 下對應多個 worker 進程，類似 nginx 中 server 概念。
在 php-fpm.conf 中通過[pool name]聲明一個 worker pool：
啟動 fpm 後查看進程：
具體實現上 worker pool 通過fpm_worker_pool_s這個結構表示，多個 worker pool 組成一個單鏈表
接下來看下 fpm 的啟動流程，從main()函數開始：
fpm_init()主要有以下幾個關鍵操作：
(1) fpm_conf_init_main():
解析 php-fpm.conf 配置文件，分配 worker pool 內存結構並保存到全局變量中：fpm_worker_all_pools，各 worker pool 配置解析到fpm_worker_pool_s-config中。
(2)fpm_scoreboard_init_main():
分配用於記錄 worker 進程運行信息的共享內存，按照 worker pool 的最大 worker 進程數分配，每個 worker pool 分配一個fpm_scoreboard_s結構，pool 下對應的每個 worker 進程分配一個fpm_scoreboard_proc_s結構。
(3)fpm_signals_init_main():
這裡會通過socketpair()創建一個管道，這個管道並不是用於 master 與 worker 進程通信的，它只在 master 進程中使用，具體用途在稍後介紹 event 事件處理時再作說明。另外設置 master 的信號處理 handler，當 master 收到 SIGTERM、SIGINT、SIGUSR1、SIGUSR2、SIGCHLD、SIGQUIT 這些信號時將調用sig_handler()處理：
(4)fpm_sockets_init_main()
創建每個 worker pool 的 socket 套接字。
(5)fpm_event_init_main():
啟動 master 的事件管理，fpm 實現了一個事件管理器用於管理 IO、定時事件，其中 IO 事件通過 kqueue、epoll、poll、select 等管理，定時事件就是定時器，一定時間後觸發某個事件。
在fpm_init()初始化完成後接下來就是最關鍵的fpm_run()操作了，此環節將 fork 子進程，啟動進程管理器，另外 master 進程將不會再返回，只有各 worker 進程會返回，也就是說fpm_run()之後的操作均是 worker 進程的。
在 fork 後 worker 進程返回了監聽的套接字繼續 main() 後面的處理，而 master 將永遠阻塞在fpm_event_loop()，接下來分別介紹 master、worker 進程的後續操作。
fpm_run()執行後將 fork 出 worker 進程，worker 進程返回main()中繼續向下執行，後面的流程就是 worker 進程不斷 accept 請求，然後執行 PHP 腳本並返回。整體流程如下：
worker 進程一次請求的處理被劃分為 5 個階段：
worker 處理到各個階段時將會把當前階段更新到fpm_scoreboard_proc_s-request_stage，master 進程正是通過這個標識判斷 worker 進程是否空閑的。
接下來我們來看下 master 是如何管理 worker 進程的，首先介紹下三種不同的進程管理方式：
前面介紹到在fpm_run()中 master 進程將進入fpm_event_loop()：
這就是 master 整體的處理，其進程管理主要依賴註冊的幾個事件，接下來我們詳細分析下這幾個事件的功能。
(1)sp[1]管道可讀事件：
在 fpm_init() 階段 master 曾創建了一個全雙工的管道：sp，然後在這裡創建了一個 sp[0] 可讀的事件，當 sp[0] 可讀時將交由 fpm_got_signal() 處理，向 sp[1] 寫數據時 sp[0] 才會可讀，那麼什麼時機會向 sp[1] 寫數據呢？前面已經提到了：當 master 收到註冊的那幾種信號時會寫入 sp[1] 端，這個時候將觸發 sp[0] 可讀事件。
這個事件是 master 用於處理信號的，我們根據 master 註冊的信號逐個看下不同用途：
具體處理邏輯在 fpm_got_signal() 函數中，這裡不再羅列。
(2)fpm_pctl_perform_idle_server_maintenance_heartbeat():
這是進程管理實現的主要事件，master 啟動了一個定時器，每隔 1s 觸發一次，主要用於 dynamic、ondemand 模式下的 worker 管理，master 會定時檢查各 worker pool 的 worker 進程數，通過此定時器實現 worker 數量的控制，處理邏輯如下：
(3)fpm_pctl_heartbeat():
這個事件是用於限制 worker 處理單個請求最大耗時的，php-fpm.conf 中有一個request_terminate_timeout的配置項，如果 worker 處理一個請求的總時長超過了這個值那麼 master 將會向此 worker 進程發送kill -TERM信號殺掉 worker 進程，此配置單位為秒，默認值為 0 表示關閉此機制，另外 fpm 打印的 slow log 也是在這裡完成的。
除了上面這幾個事件外還有一個沒有提到，那就是 ondemand 模式下 master 監聽的新請求到達的事件，因為 ondemand 模式下 fpm 啟動時是不會預創建 worker 的，有請求時才會生成子進程，所以請求到達時需要通知 master 進程，這個事件是在fpm_children_create_initial()時註冊的，事件處理函數為fpm_pctl_on_socket_accept()，具體邏輯這裡不再展開，比較容易理解。
原文出處：
服務器程序源代碼分析之二：php-fpm
php作為排名top2 互聯網開發工具，非常流行，可以參考：中國最大的25個網站採用技術選型方案
php這個名稱實際上有兩層含義
直接定義：
php-fpm從php5.3.3開始已經進入到php源代碼包，之前是作為patch存在的
很少人會去讀php本身源代碼，我6年前解決php內存泄露問題的時候做了些研究,最近再查看了一番，發現php的開發者很有誠意，這是一款非常出色的服務器軟件，支持如下
在linux服務器上，如果不設置 events.mechanism ,那麼默認就是採用epoll，所以
php-fpm的IO模型並發處理能力和nginx是完全一致
nginx以性能卓越聞名，大部分程序員都認為php效率低下，看了源代碼，才知道這是傳奇啊
在高性能部署的時候，大家往往會針對性的優化nginx 。我自己之前部署php程序也犯了錯誤，8G內存的server，php-fpm的max children都會設置128+，現在看來太多了，參考nginx的部署:
php-fpm配置為 3倍 cpu core number就可以了
php-fpm穩定性比nginx稍差 這是因為php-fpm內置了一個php解析器,php-fpm進程就和php程序捆綁了，如果php腳本寫得不好，有死循環或者阻塞在某個遠端資源上，會拖累加載它的php-fpm進程
而nginx和後端應用服務器之間通過網絡連接，可以設置timeout，不容易堵死的
php-fpm的fastcgi是短連接 我原以為是長連接的，看了代碼才知道也是短連接，處理一個request就關閉掉
php-fpm接口採用fastcgi 非常遺憾，php-fpm和fastcgi完全綁定了，無法獨立使用 。只能部署在支持http-fcgi協議轉換程序背後(nginx）。其實可以考慮在php-fpm代碼包裡面引入http協議支持，這樣php-fpm可以獨立運行，讓nodejs無話可說
php-fpm等同於OpenResty OpenResty是一個國人開發的nginx模塊，就是在nginx引入lua解釋器. 實際上，它和php-fpm的唯一差別就是一個採用php語法，一個用lua，所以OpenResty要作為nginx增強包使用還可以，要選擇它作為一個主要編程工具，沒有任何必要
從架構上來說，php-fpm已經做到最好，超過大多數 python部署工具，我再也不黑它了
PHP進程管理三種模式
ondemand：按請示創建進程數；
dynamic:初始化啟動number進程數；
static：固定啟動進程數；
php-fpm進程管理一共有三種模式： ondemand、static、dynamic ，我們可以在同一個fpm的master配置三種模式，看下圖1。php-fpm的工作模式和nginx類似，都是一個master，多個worker模型。每個worker都在accept本pool內的監聽套接字（linux已不存在驚群現象）。
ondemand
在php-fpm啟動的時候，不會給這個pool啟動任何一個worker，是按需啟動，當有連接過來才會啟動。
配置文件（我的配置文件地址為：/usr/local/php/etc/php-fpm.conf）
當前pool的名字為test
原理
ondemand原理圖
1. 從上圖可以看出，新建worker的觸發條件是連接的到來，而不是實際的請求（例如，只進行連接比如telnet，不發請求數據也會新建worker）
2. worker的數量受限於pm.max_children配置，同時受限全局配置process.max（準確的說，三種模式都受限於全局配置）
3.1秒定時器作用
找到空閑worker，如果空閑時間超過pm.process_idle_timeout大小，關閉。這個機制可能會關閉所有的worker。
配置項要求
1. pm.max_children 0
2. pm.process_idle_timeout 0，如果不設置，默認10s
優缺點
優點：按流量需求創建，不浪費系統資源（在硬件如此便宜的時代，這個優點略顯雞肋）
缺點：由於php-fpm是短連接的，所以每次請求都會先建立連接，建立連接的過程必然會觸發上圖的執行步驟，所以，在大流量的系統上master進程會變得繁忙，佔用系統cpu資源，不適合大流量環境的部署
dynamic
在php-fpm啟動時，會初始啟動一些worker，在運行過程中動態調整worker數量，worker的數量受限於pm.max_children配置，同時受限全局配置process.max
當前pool的名字為test
原理
dynamic原理圖
1. 1秒定時器作用
檢查空閑worker數量，按照一定策略動態調整worker數量，增加或減少。增加時，worker最大數量=max_children· =全局process.max；減少時，只有idle pm.max_spare_servers時才會關閉一個空閑worker。
idle pm.max_spare_servers，關閉啟動時間最長的一個worker，結束本次處理
idle = pm.max_children，打印WARNING日誌，結束本次處理
idle pm.max_children，計算一個num值，然後啟動num個worker，結束本次處理
配置項要求
1. pm.min_spare_servers/pm.max_spare_servers有效範圍(0,pm.max_children]
2. pm.max_children 0
3. pm.min_spare_servers=pm.max_spare_servers
4. pm.start_servers有效範圍[pm.min_spare_servers,pm.max_spare_servers]如果沒有配置，默認pm.min_spare_servers + (pm.max_spare_servers – pm.min_spare_servers) / 2
優缺點
優點：動態擴容，不浪費系統資源，master進程設置的1秒定時器對系統的影響忽略不計；
缺點：如果所有worker都在工作，新的請求到來只能等待master在1秒定時器內再新建一個worker，這時可能最長等待1s；
static
php-fpm啟動採用固定大小數量的worker， 在運行期間也不會擴容，雖然也有1秒的定時器，僅限於統計一些狀態信息，例如空閑worker個數，活動worker個數，網絡連接隊列長度等信息。
當前pool的名字為test
原理
配置項要求
1、pm.max_children 0 必須配置，且只有這一個參數生效
優缺點
如果配置成static，只需要考慮max_children的數量，數量取決於cpu的個數和應用的響應時間，我司配置的是50。
我司不考慮動態的增加減少那麼十幾個或者幾十個worker，我們的內存沒有緊張到這個程度，所以，我們一步到位，把worker數配置到支持最大流量，（哈哈，50也是隨便定的，足矣足矣呢）
最後我們再介紹下worker的工作流程
fastcgi與php-fpm的關係一句話解讀：fastcgi只是通信應用協議，php-fpm就是實現了fastcig協議，並嵌入了一個 PHP 解釋器。
長鏈接、短鏈接與連接池
在了解連接池之前，我們需要對長、短鏈接建立初步認識。我們都知道，網絡通信大部分都是基於 TCP/IP 協議，數據傳輸之前，雙方通過“ 三次握手 ”建立連接，當數據傳輸完成之後，又通過“ 四次揮手 ”釋放連接，以下是“三次握手”與“四次揮手”示意圖：
三次握手建立連接示意圖：
四次揮手釋放連接示意圖：
長、短連接是相對通信時間而言的。長連接相對短連接而言，多了一個 保持連接 的過程，可以在一個連接上可以連續發送多個數據包，在連接保持期間，如果沒有數據包發送，需要雙方發鏈路檢測包。
短連接的操作步驟是：
建立連接——數據傳輸——關閉連接…建立連接——數據傳輸——關閉連接
client向server發起連接請求，server接到請求，然後雙方建立連接。client向server發送消息，server回應client，然後一次請求就完成了。這時候雙方任意都可以發起close操作，不過一般都是client先發起close操作。上述可知，短連接一般只會在 client/server間傳遞一次請求操作。
短連接的優點是：管理起來比較簡單，存在的連接都是有用的連接，不需要額外的控制手段。
長連接的操作步驟是：
建立連接——數據傳輸…（保持連接）…數據傳輸——關閉連接
client向server發起連接，server接受client連接，雙方建立連接，client與server完成一次請求後，它們之間的連接並不會主動關閉，後續的讀寫操作會繼續使用這個連接。
TCP長連接保持的兩種辦法：
自定義心跳消息頭.，一般客戶端主動發送到服務端，服務器接收後進行回應(也可以不回應)，以便能夠偵測連接是否異常斷開。
通過設置TCP keepalive的屬性，並設置發送底層心跳包的時間間隔。TCP keepalive是在底層定時發送心跳報文，服務器端接收到底層的心跳報文直接丟棄，不關心其內容。
HTTP協議是無狀態的，在HTTP/1.0中默認使用短連接，客戶端和服務器每進行一次HTTP操作，瀏覽器就會重新建立一個HTTP會話。
而從HTTP/1.1起，默認使用長連接，用以保持連接特性，使用長連接的HTTP協議，會在響應頭加入這行代碼：
在使用長連接的情況下，當一個網頁打開完成後，客戶端和服務器之間用於傳輸HTTP數據的TCP連接不會關閉，客戶端再次訪問這個服務器時，會繼續使用這一條已經建立的連接。Keep-Alive不會永久保持連接，它有一個保持時間，可以在不同的服務器軟件中設定這個時間。實現長連接需要客戶端和服務端都支持長連接。
HTTP協議的長連接和短連接，實質上是TCP協議的長連接和短連接。
基於TCP/IP協議，我們可以知道，頻繁的連接創建和銷毀都需要消耗資源，而連接池是將已經創建好的連接保存在池中，當有請求來時，直接使用已經創建好的連接進行訪問，這樣省略了創建連接和銷毀連接的過程。這樣性能上得到了提高。
以數據庫連接池為例，基本原理如下：
連接池技術帶來的好處：
由於連接得到重用，避免了頻繁創建、釋放連接引起的大量性能開銷。在減少系統消耗的基礎上，另一方面也增進了系統運行環境的平穩性（減少內存碎片以及臨時進程/線程的數量）。
連接池在初始化過程中，往往已經創建了若干連接置於池中備用。此時連接的初始化工作均已完成。對於業務請求處理而言，直接利用現有可用連接，避免了連接初始化和釋放過程的時間開銷，從而縮減了系統整體響應時間。
在較為完備的連接池實現中，可根據預先的連接佔用超時設定，強制收回被佔用連接。從而避免了常規連接操作中可能出現的資源泄漏。
以PHP開發為例，基於PHP-FPM機制實現的Web服務，並不容易實現連接池，而常駐內存的開發框架，例如workerman、swoole 則可以簡單實現連接池功能。PHP-FPM機制下的連接池需要藉助第三方Proxy實現，例如：
原創文章，作者：小藍，如若轉載，請註明出處：https://www.506064.com/zh-hant/n/285219.html
