FastCGI介紹及Nginx fastcgi配置優化

FastCGI介紹

      FastCGI是從CGI發展改進而來的。傳統CGI接口方式的主要缺點是性能不好，由於每次HTTP服務器遇到動態程序時都須要從新啓動腳本解析器來執行解析，而後結果被返回給HTTP服務器。這在處理高併發訪問時，幾乎是不可用的。另外傳統的CGI接口方式安全性也不好，如今已經不多被使用了。

    FastCGI接口方式採用C/S結構，能夠將HTTP服務器和腳本解析服務器分開，同時在腳本解析服務器上啓動一個或者多個腳本解析守護進程。當HTTP服務器每次遇到動態程序時，能夠將其直接交付給FastCGI進程來執行，而後將獲得的結果返回給瀏覽器。這種方式可讓HTTP服務器專注地處理靜態請求或者將動態腳本服務器的結果返回給客戶端，這在很大程度上提升了整個應用系統的性能。

    Nginx不支持對外部程序的直接調用或者解析，全部的外部程序（包括PHP）必須經過FastCGI接口來調用。FastCGI接口在Linux下是socket，（這個socket能夠是文件socket，也能夠是ip socket）。爲了調用CGI程序，還須要一個FastCGI的wrapper（wrapper能夠理解爲用於啓動另外一個程序的程序），這個wrapper綁定在某個固定socket上，如端口或者文件socket。當Nginx將CGI請求發送給這個socket的時候，經過FastCGI接口，wrapper接納到請求，而後派生出一個新的線程，這個線程調用解釋器或者外部程序處理腳本並讀取返回數據；接着，wrapper再將返回的數據經過FastCGI接口，沿着固定的socket傳遞給Nginx；最後，Nginx將返回的數據發送給客戶端，這就是Nginx+FastCGI的整個運做過程。詳細的過程，如圖所示

快速通用網關接口（Fast Common Gateway Interface／FastCGI）是通用網關接口（CGI）的改進，描述了客戶端和服務器程序之間傳輸數據的一種標準。FastCGI致力於減小Web服務器與CGI程式之間互動的開銷，從而使服務器能夠同時處理更多的Web請求。與爲每一個請求建立一個新的進程不一樣，FastCGI使用持續的進程來處理一連串的請求。這些進程由FastCGI進程管理器管理，而不是web服務器。

當進來一個請求時，Web 服務器把環境變量和這個頁面請求經過一個unix domain socket(都位於同一物理服務器）或者一個IP Socket（FastCGI部署在其它物理服務器）傳遞給FastCGI進程。

•  step1. Web 服務器啓動時載入初始化FastCGI執行環境 。 例如IIS ISAPI、apache mod_fastcgi、nginx ngx_http_fastcgi_module、lighttpd mod_fastcgi
•  step2. FastCGI進程管理器自身初始化，啓動多個CGI解釋器進程並等待來自Web 服務器的鏈接。啓動FastCGI進程時，能夠配置以ip和UNIX 域socket兩種方式啓動。 
•  step3. 當客戶端請求到達Web 服務器時， Web 服務器將請求採用socket方式轉發到 FastCGI主進程，FastCGI主進程選擇並鏈接到一個CGI解釋器。Web 服務器將CGI環境變量和標準輸入發送到FastCGI子進程。
•   step4. FastCGI子進程完成處理後將標準輸出和錯誤信息從同一socket鏈接返回Web 服務器。當FastCGI子進程關閉鏈接時，請求便處理完成。
•   step5. FastCGI子進程接着等待並處理來自Web 服務器的下一個鏈接。

因爲 FastCGI 程序並不須要不斷的產生新進程，能夠大大下降服務器的壓力而且產生較高的應用效率。它的速度效率最少要比CGI 技術提升 5 倍以上。它還支持分佈式的部署， 即 FastCGI 程序能夠在web 服務器之外的主機上執行。

CGI 就是所謂的短生存期應用程序，FastCGI 就是所謂的長生存期應用程序。FastCGI像是一個常駐(long-live)型的CGI，它能夠一直執行着，不會每次都要花費時間去fork一次(這是CGI最爲人詬病的fork-and-execute 模式)。

nginx配置示例

fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;

這個配置的意思是 在瀏覽器中訪問的.php文件，實際讀取的是 $document_root(網站根目錄)下的.php文件 -- 也就是說當訪問127.0.0.1/index.php的時候，須要讀取網站根目錄下面的index.php文件

include fastcgi_params; fastcgi_params 文件中含有各個nginx常量的定義，默認狀況 SCRIPT_FILENAME = $fastcgi_script_name

Nginx涉及三類配置文件

1. 基礎文件 conf/nginx.conf 
# 說明：nginx默認會引用該文件，該文件會作最通用的參數設置

2. fastcgi參數文件 conf/fastcgi.conf 
# 說明：fastcgi會設置全部站點通用參數

3. 站點文件 如：conf/vhost/a.com.conf 能夠有多個，放在vhost文件夾下

nginx配置文件裏指令的繼承關係：Nginx配置文件分爲好多塊，常見的從外到內依次是「http」、「server」、「location」等等，缺省的繼承關係是從外到內，也就是說內層塊會自動獲取外層塊的值做爲缺省值

conf/fastcgi.conf內容：

fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME    $document_root$fastcgi_script_name;
fastcgi_param  QUERY_STRING       $query_string;
fastcgi_param  REQUEST_METHOD     $request_method;
fastcgi_param  CONTENT_TYPE       $content_type;
fastcgi_param  CONTENT_LENGTH     $content_length;

fastcgi_param  SCRIPT_NAME        $fastcgi_script_name;
fastcgi_param  REQUEST_URI        $request_uri;
fastcgi_param  DOCUMENT_URI       $document_uri;
fastcgi_param  DOCUMENT_ROOT      $document_root;
fastcgi_param  SERVER_PROTOCOL    $server_protocol;
fastcgi_param  HTTPS              $https if_not_empty;

fastcgi_param  GATEWAY_INTERFACE  CGI/1.1;
fastcgi_param  SERVER_SOFTWARE    nginx/$nginx_version;

fastcgi_param  REMOTE_ADDR        $remote_addr;
fastcgi_param  REMOTE_PORT        $remote_port;
fastcgi_param  SERVER_ADDR        $server_addr;
fastcgi_param  SERVER_PORT        $server_port;
fastcgi_param  SERVER_NAME        $server_name;

# PHP only, required if PHP was built with --enable-force-cgi-redirect
fastcgi_param  REDIRECT_STATUS    200;

# 用一個文件或狀態碼(=404)做爲最後一個參數，若是是最後一個參數是文件，那麼這個文件必須存在
try_files $fastcgi_script_name = 404;

#能夠自定義值，好比區分開發(dev)和生成環境(product)，在php中用getenv('MY_ENV')或$_SERVER['MY_ENV']獲取
fastcgi_param MY_ENV "product";

#防跨站設置
fastcgi_param PHP_ADMIN_VALUE "open_basedir=$document_root/:/data/tmp/php/upload/:/proc/";

須要說明的：Nginx有兩份fastcgi配置文件，分別是舊的「fastcgi_params」和新的「fastcgi.conf」，它們沒有太大的差別，惟一的區別是後者比前者多了一行「SCRIPT_FILENAME」的定義，只須要引用一份新的配置文件fastcgi.conf便可

fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME    $document_root$fastcgi_script_name;#腳本文件請求的路徑
fastcgi_param  QUERY_STRING       $query_string; #請求的參數;如?app=123
fastcgi_param  REQUEST_METHOD     $request_method; #請求的動做(GET,POST)
fastcgi_param  CONTENT_TYPE       $content_type; #請求頭中的Content-Type字段
fastcgi_param  CONTENT_LENGTH     $content_length; #請求頭中的Content-length字段。
fastcgi_param  SCRIPT_NAME        $fastcgi_script_name; #腳本名稱
fastcgi_param  REQUEST_URI        $request_uri; #請求的地址不帶參數
fastcgi_param  DOCUMENT_URI       $document_uri; #與$uri相同。
fastcgi_param  DOCUMENT_ROOT      $document_root; #網站的根目錄。在server配置中root指令中指定的值
fastcgi_param  SERVER_PROTOCOL    $server_protocol; #請求使用的協議，一般是HTTP/1.0或HTTP/1.1。
fastcgi_param  GATEWAY_INTERFACE  CGI/1.1;#cgi 版本
fastcgi_param  SERVER_SOFTWARE    nginx/$nginx_version;#nginx 版本號，可修改、隱藏
fastcgi_param  REMOTE_ADDR        $remote_addr; #客戶端IP
fastcgi_param  REMOTE_PORT        $remote_port; #客戶端端口
fastcgi_param  SERVER_ADDR        $server_addr; #服務器IP地址
fastcgi_param  SERVER_PORT        $server_port; #服務器端口
fastcgi_param  SERVER_NAME        $server_name; #服務器名，域名在server配置中指定的server_name
#fastcgi_param  PATH_INFO         $path_info;#可自定義變量
# PHP only, required if PHP was built with –enable-force-cgi-redirect
#fastcgi_param  REDIRECT_STATUS    200;
在php可打印出上面的服務環境變量
如：echo $_SERVER['MY_ENV']

Nginx中FastCGI參數的優化配置實例

　　在配置完成Nginx+FastCGI以後，爲了保證Nginx下PHP環境的高速穩定運行，須要添加一些FastCGI優化指令。下面給出一個優化實例，將下面代碼添加到Nginx主配置文件中的HTTP層級

fastcgi_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache levels=1:2 keys_zone=TEST:10m inactive=5m; 
fastcgi_connect_timeout 300; 
fastcgi_send_timeout 300; 
fastcgi_read_timeout 300; 
fastcgi_buffer_size 64k; 
fastcgi_buffers 4 64k; 
fastcgi_busy_buffers_size 128k; 
fastcgi_temp_file_write_size 128k; 
fastcgi_cache TEST; 
fastcgi_cache_valid 200 302 1h; 
fastcgi_cache_valid 301 1d; 
fastcgi_cache_valid any 1m;

上述代碼的含義：

第一行代碼是爲FastCGI緩存指定一個文件路徑、目錄結構等級、關鍵字區域存儲時間和非活動刪除時間。
fastcgi_connect_timeout指定鏈接到後端FastCGI的超時時間。
fastcgi_send_timeout指定向FastCGI傳送請求的超時時間，這個值是已經完成兩次握手後向FastCGI傳送請求的超時時間。
fastcgi_read_timeout指定接收FastCGI應答的超時時間，這個值是已經完成兩次握手後接收FastCGI應答的超時時間。
fastcgi_buffer_size用於指定讀取FastCGI應答第一部分須要用多大的緩衝區，這個值表示將使用1個64KB的緩衝區讀取應答的第一部分（應答頭），能夠設置爲fastcgi_buffers選項指定的緩衝區大小。
fastcgi_buffers指定本地須要用多少和多大的緩衝區來緩衝FastCGI的應答請求。若是一個PHP腳本所產生的頁面大小爲256KB，那麼會爲其分配4個64KB的緩衝區來緩存；若是頁面大小大於256KB，那麼大於256KB的部分會緩存到fastcgi_temp指定的路徑中，可是這並非好方法，由於內存中的數據處理速度要快於硬盤。通常這個值應該爲站點中PHP腳本所產生的頁面大小的中間值，若是站點大部分腳本所產生的頁面大小爲256KB，那麼能夠把這個值設置爲「16 16k」、「4 64k」等。
fastcgi_busy_buffers_size的默認值是fastcgi_buffers的兩倍。
fastcgi_temp_file_write_size表示在寫入緩存文件時使用多大的數據塊，默認值是fastcgi_buffers的兩倍。
fastcgi_cache表示開啓FastCGI緩存併爲其指定一個名稱。開啓緩存很是有用，能夠有效下降CPU的負載，而且防止502錯誤的發生，可是開啓緩存也會引發不少問題，要視具體狀況而定。
fastcgi_cache_valid、fastcgi用來指定應答代碼的緩存時間，實例中的值表示將200和302應答緩存一個小時，將301應答緩存1天，其餘應答均緩存1分鐘。

 

參考連接：

https://www.cnblogs.com/skynet/p/4173450.html

https://www.cnblogs.com/yezhaohui/p/4377662.html