PHP 技能精进之 PHP-FPM 多进程模型

PHP-FPM 提供了更好的 PHP 进程管理方式，能够有效控制内存和进程、能够平滑重载PHP配置。那么当咱们谈论 PHP-FPM 多进程模型的时候，做为 PHPer 的你了解多少呢？

首先，让咱们一块儿看几个问题：

①：PHP-FPM 启动进程的方式主要有哪几种，区别是什么？

②：PHP-FPM，是主进程接收请求转给子进程，仍是子进程单独接收请求并处理，如何验证？

③：为什么在 PHP-FPM 模式下，PHP 代码不多有人去作链接池？

④：PHP-FPM 模式性能差的体现有哪些，如何优化？

⑤：PHP-FPM 模式下的 YAC 为什么没法和 CLI 模式没法共享内存？

1. 如何启动进程

PHP-FPM 是多进程模式，由 Master 进程管理 Worker 进程。进程的数量，均可以经过 php-fpm.conf 作具体配置。 PHP-FPM 的进程能够分为动态模式及静态模式：

①：静态（Static）

直接开启指定数量的 PHP-FPM 进程，再也不增长或者减小；启动固定数量的进程，占用内存高。但在用户请求波动大的时候，对 Linux 操做系统进程的处理上耗费的系统资源低。

②：动态（Dynamic）

开始时开启必定数量的 PHP-FPM 进程，当请求量变大的时候，动态增长 PHP-FPM 进程数到上限，当空闲的时候自动释放空闲进程数到一个下限。

动态模式会根据 max、min、idle children 配置，动态的调整进程数量。在用户请求较为波动，或者瞬间请求增高的时候，动态模式下会进行大量进程的建立、销毁等操做，而形成 Linux 负载波动升高。简单来讲，请求量少，PHP-FPM 进程数少，请求量大，进程数多。优点就是，当请求量小的时候，进程数少，内存占用也小。

③：按需 （Ondemand）

这种模式下，PHP-FPM 的 Master 不会 Fork 任何子进程，纯粹就是按需启动。

这种模式一般不多使用，由于它基本没法适应有必定量级的线上业务。因为 php-fpm 是短链接的，因此每次请求都会先创建链接，创建链接的过程必然会触发上图的执行步骤。因此，在大流量的系统上 Master 进程会变得繁忙，占用系统 CPU 资源，不适合大流量环境的部署。

借用一张网络图片来讲明：

须要注意 2 个点，「链接」和「数据」到来。有链接进来再 Fork 进程，一样能够达到子进程继承父进程上下文，而后子进程处理用户请求这个目的。

（关于动态、静态进程模式的相关参数，可参考 PHP 官方文档。）

咱们须要关注的是对于咱们自身的业务，应该选择的 PHP-FPM 模式为动态仍是静态。

一般来讲，对于比较大内存的服务器，设置为静态的话会提升效率。由于频繁开关 php-fpm 进程也会有时滞，因此内存够大的状况下开静态效果会更好。数量也能够根据 内存/30M 获得。好比说 2GB 内存的服务器，能够设置为 50；4GB 内存能够设置为 100 等。高配机器选静态，低配机器（省内存）选动态，高配机器用动态不能充分利用内存资源和 CPU 资源，也没法及时应对瞬时高并发。

2. 如何进行请求处理和验证

PHP-FPM 的进程管理方式和 Nginx 的进程管理方式有些相似。在处理请求时，并不是由主进程接受请求后转给子进程，而是子进程「抢占式」地接受用户请求。本质上 PHP-FPM 多进程以及 Nginx 多进程，都是在主进程监听同一个端口后，Fork 子进程达到多个进程监听同一端口的目的。

Linux 系统全部的进程 IO 操做，都须要和操做系统打交道。也就是说，系统知道全部 IO 操做。这个过程就是咱们常说的「系统调用」。咱们能够从系统调用入手解决这个问题。系统调用的查看，可使用 Strace。

如何验证相对简单，咱们能够采起 2 种方式：

• 看 PHP-FPM 进程的日志。这须要配置好合适的 PHP-FPM 日志格式；
• 既然 IO 数据会经过内核态过分到用户态进程，咱们能够经过 strace -p <pid> 命令去跟踪系统调用。分别跟踪 PHP-FPM 的主进程 ID 以及子进程 ID，而后访问 Nginx，由 Nginx 经过 fast-cgi 协议转到 PHP-FPM 进程上，看在哪一个进程上发送了系统调用。

3. 为什么不在 PHP-FPM 下作代码链接池 ？

首先，在 PHP-FPM 模式下，一个请求的生命周期注定只有 1 次。也就是说，从 FPM 请求到请求、解析 PHP 脚本，到 FPM 的 Zend 虚拟机分配资源执行，再到最后的处理结束，PHP-FPM 会回收此次请求的全部资源。

这种方式一是为了让开发不须要关心资源的回收处理，因此你可能没怎么关心过网络的关闭、文件描述符的关闭等等。二是为了减小内存溢出的状况。

若是在这种模式下，你实现了链接池，也意味着请求结束，链接池消失，作了一次无用功而已。

「鸡肋的」PConnect（持久化连接）。持久化连接也就是连接不释放。但问题在于，PHP-FPM 是多进程模式，而持久化的连接存在于进程中。这就意味着，若是一台机器有 300 个 FPM 进程，会一次性初始化 300 个持久化连接。若是由于面临业务活动需求冒然对机器扩容，极可能形成业务的数据库链接数直接打满。

4. 如何优化性能

首先，咱们应该思考致使性能差可能的缘由是什么。若是一个应用的性能差，咱们每每会从 2 个方面来分析，一个是 IO 性能，一个是计算性能。

IO 方面，由于 PHP-FPM 模式下难以作链接池，因此高并发业务下的网络处理会有劣势。注意我这里一直说的都是 PHP-FPM 模式下，在 CLI 模式下仍是能够本身作链接池的。只不过这个链接池仅限于 CLI 模式的单进程内，并且这个模式不能用于处理网络请求（好比 HTTP 请求）。由于 PHP 默认单进程模式，FPM、CLI 都是默认单进程，即使 CLI 能够作链接池 ，也不方便作连接保活（不能同时作心跳检测）。

计算性能上来讲，虽然 PHP 是用 C 写的，若是单纯论计算性能是不错的。但问题在于 PHP 处理请求时，每次都要解析 PHP 脚本、翻译 PHP 代码为 Opcode、用 Zend 虚拟机执行 Opcode，处理结束，释放资源。经历这样的过程 是致使 PHP 计算性能慢的最大缘由之一。

如何优化：

• 对于计算性能来讲，使用 Zend OPcache 扩展，缓存字节码。
• 对于** IO 性能**来讲，使用文件 cache 或者 memcached 减轻对网络 Cache 的压力；使用 Yac 减轻对 Cache 层的压力；在同一次请求中；复用连接不要每次都用新的；合理设计日志组件类库，优化 Logger 减小对文件操做的次数来减小 IO 的压力。

关于设计一个合格的 Logger 组件，咱们须要注意几个点：

① 每次请求，只作一第二天志写操做，不要每次别人调用你的函数，你都去执行一次相似 file_put_contents 的操做。

② 兼容各类相似错误。换句话说，即便 PHP fatal error 了，你也得能把知名错误以前的日志记录下来。这个实现能够借助 PHP 类的析构方法来作。也可使用更好的 register_shutdown_function 来注册一个钩子，在 PHP 请求结束的时候，回调此钩子，完成作最后的日志操做。

5. YAC 为什么没法和 CLI 模式共享内存

咱们知道，PHP 扩展开发中首要执行的一个宏是 PHP_MINIT_FUNCTION。YAC 扩展须要在 PHP-FPM 进程启动时起就初始化一块共享内存，供各个进程来共享使用。所以，实现共享的关键在于须要一个让各个进程都知道的相同标识。

YAC 扩展的初始化流程为：

咱们查看 create_segments 的具体实现：

上面作了一些注释，最关键的是要开启共享内存须要的系统 ID，shared_segment_name，此值包含了进程 ID。也就是 PHP-FPM 的主进程 ID。有相同的共享内存标识 ID，就是 PHP-FPM 模式全部进程间可以通讯的奥秘所在。而若是咱们是想要经过 PHP 脚本使用 yac 扩展读取这个共享内存，会这样作：

在 CLI 模式下，这样是不可能拿到 PHP-FPM 模式下设置的共享内存数据的。由于 CLI 模式下执行 PHP 脚本、进程 ID，和 PHP-FPM 模式下的进程 ID 彻底不相同。

后面的文章中，咱们会找机会讲一讲进程间通信，以及基于共享内存的通信。总结来讲，多进程要共享内存通讯，必需要一开始就协调好一个惟一 ID。这个 ID 多个进程间都要知道。PHP-FPM 是多进程，主进程 fork 子进程出来，子进程天然知道这个惟一 ID 是什么（由于 Linux 进程 fork 会把整个进程的堆栈内存都 fork 一遍）。可是，php a.php 这样执行，实际上是一个彻底独立的进程，和 PHP-FPM 没任何关系，这样的进程，也就不能知道 PHP-FPM 进程里的那个惟一 ID 是什么。

本文做者：董红帅，马蜂窝系统部研发工程师。

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