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

在这里插入图片描述首先，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。

在这里插入图片描述

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：
在这里插入图片描述所以，我们首先需要一个wrapper，这个wrapper需要完成的工作：