CGI
早期的Web服務(wù)器诞外，只能響應(yīng)瀏覽器發(fā)來的HTTP靜態(tài)資源的請求澜沟，并將存儲在服務(wù)器中的靜態(tài)資源返回給瀏覽器。隨著Web技術(shù)的發(fā)展峡谊，逐漸出現(xiàn)了動態(tài)技術(shù)茫虽，但是Web服務(wù)器并不能夠直接運行動態(tài)腳本，為了解決Web服務(wù)器與外部應(yīng)用程序（CGI程序）之間數(shù)據(jù)互通既们，于是出現(xiàn)了CGI（Common Gateway Interface）通用網(wǎng)關(guān)接口濒析。簡單理解，可以認(rèn)為CGI是Web服務(wù)器和運行其上的應(yīng)用程序進(jìn)行“交流”的一種約定啥纸。
CGI是Web服務(wù)器和一個獨立的進(jìn)程之間的協(xié)議号杏，它會把HTTP請求Request的Header頭設(shè)置成進(jìn)程的環(huán)境變量，HTTP請求的Body正文設(shè)置成進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸入斯棒，進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)置為HTTP響應(yīng)Response盾致，包含Header頭和Body正文。
CGI 程序
CGI只是一個接口規(guī)范或協(xié)議荣暮，它的實現(xiàn)則與具體的編程語言相關(guān)庭惜。在2000年以前，CGI通用網(wǎng)關(guān)接口盛行穗酥，那個時候护赊，Perl是編寫CGI的主流語言惠遏，以至于一般的CGI程序都是Perl程序。
通過CGI接口骏啰，Web服務(wù)器就能夠獲取客戶端傳遞的數(shù)據(jù)节吮，并轉(zhuǎn)交給服務(wù)器端的CGI程序處理，然后返回結(jié)果給客戶端器一。簡單來說课锌，CGI實際上是一個接口標(biāo)準(zhǔn)。而通常所說的CGI指代其實是CGI程序祈秕，也就是實現(xiàn)了CGI接口標(biāo)準(zhǔn)的程序渺贤，只要編程語言具有標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出和環(huán)境變量请毛，就可以用來編寫CGI程序志鞍。
CGI程序通過標(biāo)準(zhǔn)輸入（STDIN）和標(biāo)準(zhǔn)輸出（STDOUT）進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出，此外CGI程序還通過環(huán)境變量來得到輸入方仿，操作系統(tǒng)提供了許多環(huán)境變量固棚，它們定義了程序的執(zhí)行環(huán)境，應(yīng)用程序可以存取它們仙蚜。Web服務(wù)器和CGI接口又另外設(shè)置了一些環(huán)境變量此洲，用來向CGI程序傳遞一些重要的參數(shù)。CGI的GET方法還通過環(huán)境變量QUERY_STRING向CGI程序傳遞Form表單中的數(shù)據(jù)委粉。
對于一個CGI程序呜师，主要的工作是從環(huán)境變量和標(biāo)準(zhǔn)輸入中讀取數(shù)據(jù)，然后處理數(shù)據(jù)贾节，最后向標(biāo)準(zhǔn)輸出中輸出數(shù)據(jù)汁汗。
- 環(huán)境變量
環(huán)境變量中存儲的叫做Request Meta-Variables，也就是諸如QUERY_STRING栗涂、PATH_INFO之類的知牌，這些都是由Web服務(wù)器通過環(huán)境變量傳遞給CGI程序的，CGI程序也是從環(huán)境變量中讀取的斤程。 - 標(biāo)準(zhǔn)輸出
中存放的往往是用戶通過PUTS或POST提交的數(shù)據(jù)角寸，這些數(shù)據(jù)也是由Web服務(wù)器傳遞過來的。
為了處理動態(tài)請求暖释，Web服務(wù)器會根據(jù)請求的內(nèi)容袭厂，F(xiàn)ork創(chuàng)建一個新進(jìn)程來運行外部C程序或Perl腳本等，這個進(jìn)程會把處理完的數(shù)據(jù)返回給Web服務(wù)器球匕，然后Web服務(wù)器把內(nèi)容發(fā)送給用戶纹磺，F(xiàn)ork創(chuàng)建出來的進(jìn)程也會隨之退出。如果下次用戶請求為動態(tài)腳本亮曹，那么Web服務(wù)器會再次Fork創(chuàng)建一個新進(jìn)程橄杨，如此周而復(fù)始的運行秘症。
以Nginx接收HTTP請求為例，Nginx接收一個HTTP請求后Fork創(chuàng)建出一個進(jìn)程式矫，將HTTP請求帶來的參數(shù)作為輸入乡摹，執(zhí)行完程序處理后輸出，最終會摧毀這個Fork出來的進(jìn)程采转，并將輸出返回給客戶端聪廉。這種方式雖然簡單，但是需要不斷地Fork進(jìn)程和銷毀進(jìn)程故慈。
CGI程序的工作原理
Web服務(wù)器一般只用來處理靜態(tài)文件請求板熊，一旦碰到動態(tài)腳本請求，Web服務(wù)器主進(jìn)程就會Fork創(chuàng)建出一個新的進(jìn)程來啟動CGI程序察绷，也就是將動態(tài)腳本交給CGI程序來處理。啟動CGI程序需要一個過程拆撼，如讀取配置文件容劳、加載擴(kuò)展等。當(dāng)CGI程序啟動后會去解析動態(tài)腳本闸度，然后將結(jié)果返回給Web服務(wù)器竭贩，最后由Web服務(wù)器將結(jié)果返回給客戶端，之前Fork出來的進(jìn)程也隨之關(guān)閉莺禁。這樣娶视，每次用戶請求動態(tài)腳本，Web服務(wù)器都要重新Fork創(chuàng)建一個新進(jìn)程去啟動CGI程序睁宰，由CGI程序來處理動態(tài)腳本，處理完成后進(jìn)程隨之關(guān)閉寝凌，其效率是非常低下的柒傻。
PHP-CGI
CGI是一個協(xié)議，PHP語言對CGI接口規(guī)范的實現(xiàn)也就是PHP-CGI较木，也就是PHP的解釋器红符。隨著技術(shù)的發(fā)展，PHP-CGI的性能問題逐漸暴露伐债，不是那么盡如人意预侯。PHP在運行的時候是依賴配置文件php.ini的，所以每當(dāng)PHP-CGI開始工作的時候峰锁，它完全是一個新進(jìn)程萎馅，需要重新加載PHP配置文件并初始化，這就造成了很大的資源和時間的浪費虹蒋。
每當(dāng)客戶端請求CGI時糜芳，Web服務(wù)器就會請求操作系統(tǒng)生成一個新的CGI解釋器進(jìn)程php-cgi.exe飒货，CGI的一個進(jìn)程處理完一個請求后退出，下一個請求來時在先操作系統(tǒng)申請創(chuàng)建新進(jìn)程峭竣。在訪問量較少沒有并發(fā)的情況下這樣做是沒有問題的塘辅，一旦出現(xiàn)訪問量增大，并發(fā)出現(xiàn)時這種方式就不再合適了皆撩，于是便出現(xiàn)了FastCGI扣墩。
Web服務(wù)器內(nèi)置模塊
后來出現(xiàn)了一種比較高效的方式：Web服務(wù)器內(nèi)置模塊。例如扛吞，Apache的mod_php模塊呻惕，將PHP解釋器做成模塊加載到Apache服務(wù)器中。這樣喻粹，Apache服務(wù)器在啟動的時候蟆融，就會同時啟動PHP模塊。當(dāng)客戶端請求PHP文件時守呜，Apache就不用再Fork創(chuàng)建出一個新進(jìn)程來啟動PHP解釋器型酥，而是直接將PHP文件交給運行中的PHP模塊處理。顯然這種方式下查乒，效率會比較高弥喉。由于在Apache服務(wù)器啟動時，才會讀取PHP的配置文件玛迄，加載PHP模塊由境。在Apache運行過程中，不會在重新讀取PHP配置文件蓖议。所以虏杰，每次修改PHP的配置文件php.ini后，必須重啟Apache勒虾，新的PHP配置文件才會生效纺阔。
FastCGI
FastCGI是Web服務(wù)器與處理程序之間通信的一種協(xié)議，是CGI的改進(jìn)版本修然。由于CGI程序反復(fù)加載CGI而造成性能低下笛钝，如果CGI程序保持在內(nèi)存中并接收FastCGI進(jìn)程管理器調(diào)度，則可以提供良好的性能愕宋、伸縮性玻靡、Fail-Over特性等。
FastCGI就是常駐型的CGI中贝，可以一直運行囤捻。在請求到達(dá)時不會耗費時間去Fork創(chuàng)建一個進(jìn)程來處理。FastCGI是語言無關(guān)的雄妥、可伸縮架構(gòu)的CGI開放擴(kuò)展最蕾，它將CGI解釋器進(jìn)程保持在內(nèi)存中依溯，因此獲得較高的性能。
FastCGI的工作流程
1.Web服務(wù)器啟動時載入FastCGI進(jìn)程管理瘟则，如IIS的ISAPI黎炉、Apache的Module...
- FastCGI進(jìn)程管理器自身初始化，并啟動多個CGI解釋器進(jìn)程
php-cgi并等待Web服務(wù)器的連接醋拧。 - 當(dāng)客戶端請求到達(dá)Web服務(wù)器時慷嗜，F(xiàn)astCGI進(jìn)程管理器選擇并連接一個CGI解釋器，Web服務(wù)器將CGI環(huán)境變量和標(biāo)準(zhǔn)輸入發(fā)送到FastCGI子進(jìn)程PHP-CGI丹壕。
- FastCGI子進(jìn)程完成處理后將標(biāo)準(zhǔn)輸出和錯誤信息庆械，從同一連接返回給Web服務(wù)器。當(dāng)FastCGI子進(jìn)程關(guān)閉連接時請求便處理完畢菌赖。FastCGI子進(jìn)程接著等待并處理來自FastCGI進(jìn)程管理器（運行在Web服務(wù)器中）的下一個連接缭乘。在CGI模式中，PHP-CGI在此便退出了琉用。
PHP-FPM
FastCGI是一個協(xié)議堕绩，PHP-FPM實現(xiàn)了這個協(xié)議。FastCGI是CGI的改進(jìn)版邑时，它是一個常駐內(nèi)存的CGI服務(wù)奴紧。常用的PHP-FPM就是在這種模式下運行的，PHP-FPM負(fù)責(zé)Fork多個進(jìn)程晶丘，每個進(jìn)程都運行著PHP解釋器黍氮。
在Nginx+PHP-FPM的組合中，Nginx負(fù)責(zé)接收HTTP請求并將請求封裝好交給PHP-FPM浅浮，PHP-FPM將請求按照一定的規(guī)則交給一個子進(jìn)程去處理沫浆，這個子進(jìn)程中的PHP解釋器會加載PHP代碼，也是因為這個原因滚秩，傳統(tǒng)的PHP只能作為Web服務(wù)器件缸。我們發(fā)現(xiàn)，Nginx+PHP-FPM的組合和Reactor+Worker子進(jìn)程的組合非常類似叔遂。
PHP的解釋器PHP-CGI只是一個CGI程序，它本身只能解析請求并返回結(jié)果争剿，不會對進(jìn)程進(jìn)行管理已艰，所以就出現(xiàn)了一些能夠調(diào)度PHP-CGI進(jìn)程的程序。PHP-FPM是PHP對FastCGI的一種具體實現(xiàn)蚕苇，是fast-cgi進(jìn)程管理工具哩掺。PHP-FPM啟動后會創(chuàng)建多個CGI子進(jìn)程，然后主進(jìn)程負(fù)責(zé)管理子進(jìn)程涩笤，同時對外提供一個socket嚼吞，那么Web服務(wù)器當(dāng)要轉(zhuǎn)發(fā)一個動態(tài)請求時盒件，只需要按照FastCGI協(xié)議要求的格式將數(shù)據(jù)發(fā)往socket即可。PHP-FPM創(chuàng)建的子進(jìn)程去爭奪socket連接舱禽，誰搶到誰處理并將結(jié)果返回給Web服務(wù)器炒刁。當(dāng)其中一個子進(jìn)程異常退出時，PHP-FPM主進(jìn)程會去監(jiān)控誊稚，一旦發(fā)現(xiàn)CGI子進(jìn)程就會又啟動一個翔始。
Swoole
以Swoole作為HTTP服務(wù)器為例城瞎，首先Swoole內(nèi)部實現(xiàn)了HTTP服務(wù)器，也就不需要使用Nginx作為HTTP服務(wù)器疾瓮，當(dāng)然Swoole并不是為了取代Nginx脖镀，實際上Swoole當(dāng)前實現(xiàn)的HTTP的功能非常有限，比如說只支持GET和POST狼电，所以往往Swoole前面還要運行一個Nginx作為前端的代理服務(wù)器蜒灰。
Swoole是常駐內(nèi)存的，這一點和PHP-FPM不同漫萄，PHP-FPM中常駐的是PHP解釋器卷员，PHP解釋器會重復(fù)加載PHP代碼并初始化環(huán)境。而Swoole只是在啟動的時候加載腾务。如此一來性能自然會提高毕骡，這一點在開發(fā)中體現(xiàn)的比較明顯，例如在PHP-FPM下修改PHP代碼是會即時生效的岩瘦，而在Swoole中式需要重啟Swoole的服務(wù)器才能使代碼生效未巫。
