PHP的工作模型

zlzyp

　　http://www.mike.org.cn/articles/what-is-cgi-fastcgi-php-fpm-spawn-fcgi/
　　PHP的工作模型非常特殊。从某种程度上说，PHP和ASP、ASP.NET、JSP/Servlet等流行的Web技术，有着本质上的区别。
　　以Java为例，Java在Web应用领域，有两种技术：Java Servlet和JSP（Java Server Page）。Java Servlet是一种特殊类型的Java程序，它通过实现相关接口，处理Web服务器发送过来的请求，完成相应的工作。JSP在形式上是一种类似于PHP的脚本，但是事实上，它最后也被编译成Servlet。也就是说，在Java解决方案中，JSP和Servlet是作为独立的Java应用程序执行的，它们在初始化之后就驻留内存，通过特定的接口和Web服务器通信，完成相应工作。除非被显式地重启，否则它们不会终止。因此，可以在JSP和Servlet中使用各种缓存技术，例如数据库连接池。
　　ASP.NET的机制与此类似。至于ASP，虽然也是一种解释型语言，但是仍然提供了Application对象来存放应用程序级的全局变量，它依托于ASP解释器在IIS中驻留的进程，在整个应用程序的生命期有效。
　　PHP却完全不是这样。作为一种纯解释型语言，PHP脚本在每次被解释时进行初始化，在解释完毕后终止运行。这种运行是互相独立的，每一次请求都会创建一个单独的进程或线程，来解释相应的页面文件。页面创建的变量和其他对象，都只在当前的页面内部可见，无法跨越页面访问。在终止运行后，页面中申请的、没有被代码显式释放的外部资源，包括内存、数据库连接、文件句柄、Socket连接等，都会被强行释放。
　　也就是说，PHP无法在语言级别直接访问跨越页面的变量，也无法创建驻留内存的对象。见下例：

　　<?php
　　class StaticVarTester {
　　    public static $StaticVar = 0;
　　}
　　
　　function TestStaticVar() {
　　     StaticVarTester :: $StaticVar += 1;
　　     echo "StaticVarTester :: StaticVar = " . StaticVarTester :: $StaticVar;
　　}
　　
　　TestStaticVar();
　　echo "<br/>";
　　TestStaticVar();
　　?>
 　　在这个例子中，定义了一个名为StaticVarTester的类，它仅有一个公共的静态成员$StaticVar，并被初始化为0。然后，在TestStaticVar()函数中，对StaticVarTester :: $StaticVar进行累加操作，并将它打印输出。
　　熟悉Java或C++的开发者对这个例子应该并不陌生。$StaticVar作为StaticVarTester类的一个静态成员，只在类被装载时进行初始化，无论StaticVarTester类被实例化多少次，$StaticVar都只存在一个实例，而且不会被多次初始化。因此，当第一次调用TestStaticVar()函数时，$StaticVar进行了累加操作，值为1，并被保存。第二次调用TestStaticVar()函数，$StaticVar的值为2。
　　打印出来的结果和我们预料的一样：
　　StaticVarTester :: StaticVar = 1
　　StaticVarTester :: StaticVar = 2
　　但是，当浏览器刷新页面，再次执行这段代码时，不同的情况出现了。在Java或C++里面，$StaticVar的值会被保存并一直累加下去，我们将会看到如下的结果：
　　StaticVarTester :: StaticVar = 3
　　StaticVarTester :: StaticVar = 4
　　…
　　但是在PHP中，由于上文叙及的机制，当前页面每次都解释时，都会执行一次程序初始化和终止的过程。也就是说，每次访问时，StaticVarTester都会被重新装载，而下列这行语句
　　public static $StaticVar = 0;
　　也会被重复执行。当页面执行完成后，所有的内存空间都会被回收，$StaticVar这个变量(连同整个StaticVarTester类)也就不复存在。因此，无论刷新页面多少次，$StaticVar变量都会回到起点：先被初始化为0，然后在TestStaticVar()函数调用中被累加。所以，我们看到的结果永远是这个：
　　StaticVarTester :: StaticVar = 1
　　StaticVarTester :: StaticVar = 2
　　PHP这种独特的工作模型的优势在于，基本上解决了令人头疼的资源泄漏问题。Web应用的特点是大量的、短时间的并发处理，对各种资源的申请和释放工作非常频繁，很容易导致泄漏。同时，大量的动态html脚本的存在，使得追踪和调试的工作都非常困难。PHP的运行机制，以一种非常简单的方式避免了这个问题，同时也避免了将程序员带入到繁琐的缓冲池和同步等问题中去。在实践中，基于PHP的应用往往比基于Java或.NET的应用更加稳定，不会出现由于某个页面的BUG而导致整个站点崩溃的问题。(相比之下，Java或.NET应用可能因为缓冲池崩溃或其他的非法操作，而导致整个站点崩溃。)后果是，即使PHP程序员水平不高，也无法写出使整个应用崩溃的代码。PHP脚本可以一次调用极多的资源，从而导致页面执行极为缓慢，但是执行完毕后所有的资源都会被释放，应用仍然不会崩溃。甚至即使执行了一个死循环，也会在30秒（默认时间）后因为超时而中止。从理论上来说，基于PHP的应用是不太可能崩溃的，因为它的运行机制决定它不存在常规的崩溃这个问题。在实践中，很多开发者也认为PHP是最稳定的Web应用。
　　但是，这种机制的缺点也非常明显。最直接的后果是，PHP在语言级别无法实现跨页面的缓冲机制。这种缓冲机制缺失造成的影响，可以分成两个方面：
　　一是对象的缓冲。如我们所知，很多设计模式都依赖于对象的缓冲机制，对于需要频繁应付大量并发的服务端软件更是如此。因此，对象缓冲的缺失，理论上会极大地降低速度。但是，由于PHP本身的定位和工作机制等原因，它在实际工作中的速度非常快。就作者自己的经验来看，在小型的Web应用中，PHP至少不比Java慢。在大型的应用中，为了榨干每一分硬件资源，即使PHP本身足够快，一个优秀的对象缓冲机制仍然是必要的。在这种情况下，可以使用第三方的内存缓冲软件，如Memcached。由于Memcached本身的优异特性（高性能，支持跨服务器的分布式存储，和PHP的无缝集成等），在大型的PHP应用中，Memcached几乎已经成为不可或缺的基础设施了。比起使用PHP语言自己实现对象缓冲来，这种第三方解决方案似乎更好一些。
　　二是数据库连接的缓冲。对MySQL，PHP提供了一种内置的数据库缓冲机制，使用起来非常简单，程序员需要做的只是用mysql_pconnect()代替mysql_connect()来打开数据库而已。PHP会自动回收被废弃的数据库连接，以供重复使用。具有讽刺意味的是，在实际应用中，这种持久性数据库连接往往会导致数据库连接的伪泄漏现象：在某个时间，并发的数据库连接过多，超过了MySQL的最大连接数，从而导致新的进程无法连接数据库。但是过一段时间，当并发数减少时，PHP会释放掉一些连接，网站又会恢复正常。出现这种现象的原因是，当使用pconnect时，Apache的httpd进程会不释放connect，而当Apache的httpd进程数超过了mysql的最大连接数时，就会出现无法连接的情况。因此，需要小心地调整Apache和Mysql的配置，以使Apache的httpd进程数不会超出MySQL的最大连接数。在某些情况下，一些有经验的PHP程序员宁可继续使用mysql_connect()，而不是mysql_pconnect()。
　　就作者所知，在PHP未来的roadmap中，对于工作模型这一部分，没有根本性的变动。这是PHP的缺点，也是PHP的优势，从本质上说，这就是PHP的独特之处。因此，我们很难期待PHP在近期内会对这一问题做出重大的改变。但是，在对待这个问题带来的一系列后果时，我们必须谨慎应对。
　　PHP 有两种工作模式：一种是CGI,一种是模块模式
　　一个是使用exe，一个是使用dll。使用模块，效率比较高
PHP 在Apache中两种工作方式： CGI模式、Apache模块dll
1.CGI方式 PHP在Apache 2.x 中的CGI方式
# 对 PHP 5 用这行
Action application/x-httpd-php “/php/php-cgi.exe”
2. Apache  Module方式
# 对 PHP 5 用这两行：
LoadModule php5_module “c:/php/php5apache2.dll”
AddType application/x-httpd-php .php
这两种工作方式的区别：
在CGI模式下，如果客户机请求一个php文件，Web服务器就调用php-cgi.exe去解释这个文件，然后再把解释的结果返回给Web Serve，Web Serve以网页的形式返回给客户机；而在模块化(DLL)中，PHP是与Web服务器一起启动并运行的。
从某种意义上说,以Apache某块形式运行的php比FastCGI形式有着更好的安全性及执行效率和速度。
CGI (Common Gateway Interface)  通用网关接口,CGI是一种工具，他是用来沟通web服务器和客户端（浏览等）的桥梁，必须运行于网络服务器上面，可以通过很多脚本语言来实现，例如php
FastCGI的工作原理是：
1、Web Server 启动时FastCGI解析器进程也启动;
2、FastCGI解析进程初始化好后等待web Server 发来连接(如果没有连接一直等待,进程一直启动着)；
3、当客户端请求到达Web Server时，FastCGI进程管理器会选择并连接其中一个CGI进程来进行解析。Web server将CGI环境变量和标准输入发送到FastCGI子进程php-cgi.exe。
4、FastCGI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FastCGI子进程关闭连接时，请求便告处理完成。FastCGI子进程接着等待并处理来自FastCGI进程管理器（运行在 WebServer中）的下一个连接。
 
FastCGI执行方式是以单一线程来执行操作，所以不需要进行线程的安全检查，除去线程安全检查的防护反而可以提高执行效率，所以，如果是以 FastCGI（无论搭配 IIS 6 或 IIS 7）执行 PHP ，都建议下载、执行 non-thread safe 的 PHP （PHP 的二進位檔有兩種包裝方式：msi 、zip ，請下載 zip 套件）。
而线程安全检查正是为ISAPI方式的PHP准备的，因为有许多php模块都不是线程安全的，所以需要使用Thread Safe的PHP。
 
 
　　FastCGI是语言无关的、可伸缩架构的CGI开放扩展，其主要行为是将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。
FastCGI的官方站点在http://www.fastcgi.com
　　FastCGI的工作原理是：
　　1、Web Server 启动时载入FastCGI进程管理器（IIS ISAPI或Apache Module）;
　　2、FastCGI进程管理器自身初始化，启动多个CGI解释器进程 (在任务管理器中可见多个php-cgi.exe)并等待来自Web Server的连接。
　　3、当客户端请求到达Web Server时，FastCGI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FastCGI子进程php-cgi.exe。
　　4、FastCGI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FastCGI子进程关闭连接时，请求便告处理完成。FastCGI子进程接着等待并处理来自FastCGI进程管理器（运行在WebServer中）的下一个连接。 在正常的CGI模式中，php-cgi.exe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dll扩展并重初始化全部数据结构。使用FastCGI，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。