PHP和Fastcgi/php-fpm的工作原理-理论部分不涉及实验

浏览数：37 / 时间：2015年06月09日

标题：PHP概述
笔者：郑彦生
时间：2014-05-16
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---|谢谢马哥教育|---

祝马哥的事业一帆风顺。

MIME,HTTP,HTML

MIME:N能够让http传送非文本信息；如mp3
http:只能解析html的文档，对于多媒体mp3等，浏览器需要安装插件或者 web浏览器能够调与之匹配的web程序进行解码
注意：浏览器本身不能播放音乐，要么有自带的插件，要么主机上其它的程序可以播放音乐，而浏览器可以调用这个程序来执行播放音乐
服务器发过来的一般都是静态的文本

静态：放在哪都能执行，没有后台数据库
html，mp3，jpeg，png，flv

动态网站：需要服务器来解释的，有后台数据库
动态网站一定是能够根据应用程序请求，做出对应响应，甚至根据不同用户返回的内容是不一样的，根据客户端的请求返回不同结果的

客户端动态
不建议客户端动态
服务器端动态
......

Applet
java在2000年很火的！运行动态网站

JVM俗称java虚拟机，类似于Windows下的vmware的虚拟机，只不过vmware是虚拟硬件来运行程序的，而JVM只是运行java的一个沙箱或者说是盒子。能够运行java的程序
因为java在运行的时候需要装载java的类和库、java程序的生命周期等；而JVM就是对java的一个虚拟化环境一次编译到处运行。
java的程序必须运行在JVM上，而java对环境依赖是被JVM隐藏了。
为什么java可以跨平台，就是因为java的官网提供了不同平台的JVM，java虚拟机。也就是意味着，如果java运行在windows上，那么就在windows上
安装一个windows的JVM，如果运行在linux上，就安装一个linux的jvm。从而是java可以运行在不同的平台上，变得很灵活，使jvm跟os平台兼容

因为java程序是运行在java虚拟机上的，就是客户端浏览器安装java的插件，即使运行恶意病毒程序，也最多是破坏java虚拟机，不会损坏底层的系统

底层不同：OS不同

Virtual Machine

能开发web程序的语言很多，只是有些程序更适合做开发web程序而已。
编程语言
静态语言：编译型语言  --->是强类型的，只有先编译在运行
  c c++ java
  优点：效率高，性能好
  缺点：每一次改动都要重新编译，开发周期长，维护成本大。

动态语言：解释性语言  --->是弱类型的，不需要编译，拿来就能使用，用一个解释器解释就可以。
  shell python perl...
  优点：便于维护，有众多模块，开发周期很短，维护成本小
  缺点：性能差

facebook：既性能好又开发成本小  内部转换器  动态语言转换成静态语言
  动态语言-->静态语言
  php--->Hiphop--> C++)_C++是一个静态程序，在服务器端可以直接执行，速度会是很快的。
  Hiphop是个内部转换器，它能够将php语言转换成C++语言

其实也应该用动态语言，去开发动态网站，但是也不是所有的动态语言都适合开发动态网站，比如bash
第一、耗资小，周期短、维护起来比较方便
第二、更接近用户体验

之所以互联网上到目的有那么多语言，是因为每一种语言都有它更适合的场景。没有任何一种语言都是赢家，没有一种语言更适合所有的环境。
bash
bash不适合做动态网站，虽然也是动态语言，但是对于开发网站网站，周期会很长，互联网上也有使用bash开发动态网站的如博客。
一般bash是做自动化脚本，perl是要比bash都强大的自动化脚本。
java
java本身是一种完整意义上的语言，不适合做开发web站点，但是有人给java提供的特殊的类叫jsp类，使得java的运行周期完全可以在java容器中
完成了。使用jsp语言也可以快速的设计web站点了。都需要依赖额外的框架
php
有一种语言不需要额外的框架就可以设计web站点的。这种语言叫做php，因为它设计的时候就是为了做web站点开发的，但是还有asp，丑陋又不安全的东西

只有更适合的，没有最适合
bash：要实现系统自动化可以，但是如果用bash来开发web应用程序，周期会很长的。其实也有：比如俄罗斯方块，论坛
perl：模块
python：模块框架
java：开发语言，类 jsp类在web容器中快速完成：ssh
ruby：脚本语言额外的框架：rails

开发：
基本算法
算法，数据结构
编译原理

学运维，首先要打开视野，使自已的动手能力足够的强。这是前期
到后期，我们应该更专注于系统原理，要么是了解编程，这样才能知道这个程序是怎样运行的

php于1994年诞生，出现php1.0版本
于1997年，出现第二个版本php2.0
于同年发布第三个版本php3.0 奠定了坚实的基础

php is Hypertext perprocessor
超文本php预处理器

静态：编译器
动态：解释器

动态语言：
首先进行词法分析
其次进行语法分析
然后生成执行路径

CGI
protocol：
  它能够让我们前端web服务器进程，根据对应程序的不同，调用对应的执行环境，来运行对应的程序文件，并且能够让运行程序文件的运行结果取回
  web进程的这么一种协议就是CGI

web进程：web服务器进程根据对应程序的不同，调用对应的执行环境来运行那个对应的程序文件，并能将运行程序文件的显示结果取回web进程的的
      这种协议就叫做CGI协议。

web应用程序，webapp
指在服务器端运行的web程序，这个程序在客户端访问页面的时候，这个页面不是直接返回给客户端的，而是服务器端先调用对应文件的执行环境，
并将结果格式化成html文档，然后再返回给客户端的。

系统原理
程序原理

程序员和运维的区别
程序员是负责写程序的，运行时用这些程序的。

懂开发会开发是两码事

现在众多的程序都是用python开发的
比如：
云计算框架：Openstack，也是使用python开发的
现在众多游戏程序python
服务器器自动化控制脚本：python
自动运维化框架：python

Zend Engine的出现将php的执行分成两部分，首先编译成二进制格式，然后执行二进制文件。1997年Zend Engine发布第一个版本1.0，诞生php4.0
zend Engine的出现将php代码的处理分成了两个阶段，曾先是分析php代码，并将其转换为称作zend opcode的二进制格式（类似java字节码）
并将其存储于内存中；第二阶段使用zend engine来执行这些换换后的opcode；

opcode：操作码
php是一种解释型语言意味着php开发的程序要想执行只需要php解释器解释就可以了词法分析语法分析然后执行
这个过程是很慢的，那么如果要想让它快应该将php的源代码首先转换成二进制格式类似编译过程，php解释器编译的然后再去执行
二进制程序
php source code ---->编译成二进制格式 -->执行二进制格式
以后我们访问这个php页面的时候，首先在服务器上编译，第一次访问慢，第二次访问的是偶直接指定到这个编译好的二进制格式，速度会快的多
编译后结果叫做opcode，或者说是php的操作码，
虽然php编译的结果是二进制格式的，但是不能执行，只能说是类似于二进制格式，这种二进制格式只能在zend引擎当中运行。
也类似于java程序只能在jvm中运行。

PHP的Opcode
Opcode是一种php脚本编译后的中间语言，就像java的ByteCode字节码，或者.net的MSI。php执行php脚本代码一般会经过如下4个步骤
确切的来说，应该是php语言引擎Zend
1. Scanning（Lexing）---将php代码转换为语言片段（Tokens）  扫描词法扫描
2. Parsing --将Tokens转换成简单而有意义的表达式            数值赋值于变量
3. Compilation --将表达式编译成Opcodes                     编译
4. Execution--顺次执行Opcodes，每次一条，从而实现php脚本的功能   执行  顺序执行php脚本

php编译结果opcode是放在进程中的地址空间上的或者说是内存上的。

opcode是放在内存中的
用户A和用户B
先后访问同一个页面1.php
假设
用户A向服务器发起一个1.php的请求，那么服务器会启动一个php进程来响应A用户的请求，首先由Zend Engine对1.php进行词法分析，语法分析，然后编译成
Opcode，并把结果放在进程的地址空间当中。
之后用户B也向服务器发起同一个页面1.php的请求，那么服务器会启动另外一个php进程来响应B用户的请求，这个时候Zend Engine也会按照流程进行
词法分析，语法分析，并编译成Opcode，缓存到此进程的内存的地址空间当中。
结论：就是进程之间无法进行Opcode共享

详细的结论
用户A和用户B发起的1.php请求的页面，服务器端不是使用同一个php进程来响应的
1.php需要先编译后执行由Zend Engine负责编译编译后结果Opcode放在响应进程内存地址空间当中，也就是都放在
响应用户进程的地址空间中。那么由Zend Engine编译后的Opcode无法进行进程间共享，每次即使请求同一个页面，还需要重新编译
每个进行都需要重新编译然后再执行，因此我们的php程序在一定程度上执行效率还是很慢的
但是在同一进程内部是很快的，同一个用户访问同一个文件被访问多次2次 3次 10次...是很快的，因为可以不需要重新编译，直接由Zend Engine执行
缺点：其它进程访问同一个文件不会被加速的

php的加速器或者Opcode缓存器
那么有没有这么一种机制，能够编译一次，所有的进程可以共享Opcode，不需要重新编译。
答案是有的这就是php的加速器
php的加速器的原理：提供一个缓存空间，将任意进程编译好的Opcode 放到到内存空间当中，任何进程都可以到这个缓存中读取编译好的Opcode。可以直接
由Zend Engine直接执行。速度会快很多的。

任何一个进程编译好的Opcode 不在放在自已的地址空间中，而是放在另外一个程序提供的的缓存空间当中而这个缓存空间可以在多个php进程之间是共享的

这个提供缓存空间的程序就叫做php的加速器 Opcode缓存器
APC 目前APC版本不适合php5.4
eAccelerator 不在支持目前版本不在更新
Xcache 快速而稳定的php Opcode 缓存
Zend Optimizer和Zend Guard Loader Zend优化器免费闭源的

php是一种动态语言，可以用它来做web站点开发，但是php程序必须在Zend Engine进行编译，然后才能执行。

MVC：模块视图控制器

CGI
Common Gateway Interface:通用网关接口，能够让web服务器跟后端的应用程序服务器结合调用后端应用程序的接口执行应用程序的接口

Apache：web服务器提供静态html文档图片 mp3 一种服务器
如果要想执行php程序，必须要有php解释器，这个时候apache怎样才能和php结合，建立关系

现在做一个假设
如果web服务器apache正在运行，这个时候用户发起一个请求.php的页面，apache自已执行不了，于是就是找php的解释器，来解释php脚本并把解释的结果
返回给apache的web服务。

简单点说就是CGI就是一个接口，这个接口能让我们的web程序，对php无法解释的脚本，通过CGI机制，转发后后端的web站点让php的解释器来解释，并返回
给web服务器。

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apache+php的三种模式
CGI
Module
fastcgi/fpm ---nginx+fastcgi/fpm

web服务器到底如何跟php交互
有三种方式：
第一种方式：
基于CGI模式
CGI进程的生命周期
如果有一个用户访问我们的web服务器，请求的是一个php的页面，那么web服务器会启动一个新的进程来响应用户php的请求，但是web服务器本身解释
不了php的程序，于是它会调用php的解释器来解释这段代码，返回给web服务器，然后销毁进程，当下个用户仍然请求php页面的时候，在继续创建
一个新的进程，然后返回给web服务器，销毁进程。以后都是这样的，创建进程，销毁进程，创建进程，销毁进程。很频繁的。势必赵成服务器的压力

假设基于prefork的工作模式
如果同一时间内，有200个请求都是请求的php动态页面，那么服务器要运行多少个进程。
答案是400个php进程
因为apache工作在prefork的工作模式，每个php要请用一个进程，动态php的请求也会创建一个新的进程。
如果一个apache进程需要2M的内存空间 0.5G
一个php进程需要20M的内存空间取决于请求页面的大小 4G
4.5G的空间瞬间没有了
缺点：会启用很多进程，并且CGI进程是临时创建的，还要有apche来创建和销毁CGI进程，响应php的请求会很慢

CGI这种机制对于php来说不是很好的机制，因为要大量的创建cgi进程销毁进程，会很频繁的创建和销毁尤其是大量并发用户访问的时候。

第二种方式：
DSO机制动态共享对象
php_mod 把php做成apache的一个动态共享模块
这种机制，php装载到apache的动态模块中
优点：不用创建CGI进程，因为是在apache模块中启用的，因此直接用apache进程就可以响应请求，然后调取CGI来对代码解释就可以了
缺点：apache进程既要响应动态请求又要处理静态请求

用dns做负载均衡

第三种负载均衡：
fastcgi/fpm
如果apache工作在prefork的工作模式
叫做预先创建进程，就是即使没有用户请求，也会创建几个空闲的进程，当有用户访问的时候，可以直接响应用户的请求。速度会很快
一个进程生成一个线程，然后用线程处理用户请求

fpm这种模式就是为了解决CGI和加载php模块的不足
首先CGI进程不是临时创建的，是预先创建好的
其次使动态请求和静态请求分开，不用一个进程去处理，
以上两种会很大程度上提高响应用户的请求

动态响应和静态响应分来，不用一个即处理动态请求又处理静态请求

fpm-快速php模块

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apache+php
对于rpm包来说只需要安装php就可以了。注意php5.3.3之前的版本还是不支持fpm的需要打补丁才能支持，之后的版本都支持fpm
[root@allentuns yum.repos.d]# yum install php php-mbstring
php-mbstring：支持多字符串，一般情况下都要安装这个包，支持国际化的
[root@allentuns yum.repos.d]# rpm -ql php
/etc/httpd/conf.d/php.conf  #生成了一个web服务器的子配置文件
/usr/lib64/httpd/modules/libphp5.so #模块/编译成了动态共享库
/var/lib/php/session  #
/var/www/icons/php.gif #图标

因为这次笔记是记录php的所以不涉及太多apache的只是，后续会有更多apache工作的模式，优化
Apache配置文件中的参数
<IfModule prefork.c>
StartServers       8
MinSpareServers    5
MaxSpareServers   20
ServerLimit      256
MaxClients       256
MaxRequestsPerChild  4000
</IfModule>
Apache有三种工作模式
prefork：它采用的是进程管理方式，所以它可以提供更可靠的性能和更好的兼容性
worker：它采用了线程控制方法，可以比perfork更节约系统开销、处理更多的数据量，但同时兼容性并不是很好，很多旧的程序无法工作在worker下
event：处于试验阶段，它为每个任务分配不同的进程池，目前不应该采用。