摘要：和分別表示請求的開始和結束，與整個協議相關。填充的目的是允許發送者為更有效地處理保持對齊的數據。如果為，則在對本次請求響應后關閉鏈接。其中對應的是，為，長度為，此時完成了協議消息的讀取過程。

順風車運營研發團隊 陳雷

FastCGI 是一種協議，它是建立在CGI/1.1基礎之上的，把CGI/1.1里面的要傳遞的數據通過FastCGI協議定義的順序和格式進行傳遞。為了更好理解PHP-FPM的工作，下面具體闡述一下FastCGI協議的內容。

1. 消息類型

FastCGI協議分為了10種類型，具體定義如下：

typedef enum _fcgi_request_type {

      FCGI_BEGIN_REQUEST  =  1, /* [in] */

      FCGI_ABORT_REQUEST  =  2, /* [in]  (not supported) */

      FCGI_END_REQUEST     =  3, /* [out] */

      FCGI_PARAMS          =  4, /* [in]  environment variables  */

      FCGI_STDIN           =  5, /* [in]  post data   */

      FCGI_STDOUT          =  6, /* [out] response   */

      FCGI_STDERR          =  7, /* [out] errors     */

      FCGI_DATA    =  8, /* [in]  filter data (not supported) */

      FCGI_GET_VALUES      =  9, /* [in]  */

      FCGI_GET_VALUES_RESULT = 10  /* [out] */

} fcgi_request_type;

整個FastCGI是二進制連續傳遞的，定義了一個統一結構的消息頭，用來讀取每個消息的消息體，方便消息包的切割。一般情況下，最先發送的是FCGI_BEGIN_REQUEST類型的消息，然后是FCGI_PARAMS和FCGI_STDIN類型的消息，當FastCGI響應處理完后，將發送FCGI_STDOUT和FCGI_STDERR類型的消息，最后以FCGI_END_REQUEST表示請求的結束。FCGI_BEGIN_REQUEST和FCGI_END_REQUEST分別表示請求的開始和結束，與整個協議相關。

2. 消息頭

對于10種類型的消息，都是以一個消息頭開始的，其結構體定義如下：

typedef struct _fcgi_header {

      unsigned char version;

      unsigned char type;

      unsigned char requestIdB1;

      unsigned char requestIdB0;

      unsigned char contentLengthB1;

      unsigned char contentLengthB0;

      unsigned char paddingLength;

      unsigned char reserved;

} fcgi_header;

其中，

version標識FastCGI協議版本

type 標識FastCGI記錄類型

requestId標識消息所屬的FastCGI請求

requestId計算方式如下：

(requestIdB1 << 8) + requestIdB0

所以requestId的范圍為0~2的16次方-1，也就是0~65535；

contentLength標識消息的contentData組件的字節數，計算方式跟requestId類似，范圍同樣是0~65535：

(contentLengthB1 << 8) | contentLengthB0

paddingLength標識消息的paddingData組件的字節數，范圍是0~255；協議通過paddingData提供給發送者填充發送的記錄的功能，并且方便接受者通過paddingLength快速的跳過paddingData。填充的目的是允許發送者為更有效地處理保持對齊的數據。如果內容的長度超過65535怎么辦呢？答案是可以分成多個消息發送。

3. FCGI_BEGIN_REQUEST

FCGI_BEGIN_REQUEST 的結構體定義如下：

typedef struct _fcgi_begin_request {

      unsigned char roleB1;

      unsigned char roleB0;

      unsigned char flags;

      unsigned char reserved[5];

} fcgi_begin_request;

其中role代表的是Web服務器期望應用扮演的角色，計算方式是：

(roleB1 << 8) + roleB0

對于PHP7中，處理了三種角色，分別是FCGI_RESPONDER，FCGI_AUTHORIZER 和FCGI_FILTER。

flags & FCGI_KEEP_CONN：如果為0，則在對本次請求響應后關閉鏈接。如果非0，在對本次請求響應后不會關閉鏈接。

4. 名-值對

對于，type為FCGI_PARAMS類型，FastCGI協議中提供了名-值對來很好的滿足讀寫可變長度的name和value，格式如下：

nameLength+valueLength+name+value

為了節省空間，對于0~127長度的值，Length使用了一個char來表示，第一位為0，對于大于127的長度的值，Length使用了4個char來表示，第一位為1；如圖所示：

長度計算代碼如下：

if (UNEXPECTED(name_len >= 128)) {

      if (UNEXPECTED(p + 3 >= end)) return 0;

      name_len = ((name_len & 0x7f) << 24);

      name_len |= (*p++ << 16);

      name_len |= (*p++ << 8);

      name_len |= *p++;

}

這樣最長可以表達0~2的31次方的長度。

5. 請求協議

FastCGI協議的定義結構體如下：

    typedef struct _fcgi_begin_request_rec {

      fcgi_header hdr;

      fcgi_begin_request body;

} fcgi_begin_request_rec;

分析完FastCGI的協議，我們整體掌握了請求的FastCGI消息的內容，我們通過訪問對應的接口，采用gdb抓取其中的內容：

首先我們修改php-fpm.conf的參數，保證只啟動一個worker：

pm.max_children = 1

然后重新啟動php-fpm：

./sbin/php-fpm -y etc/php-fpm.conf

然后對worker進行gdb：

ps aux | grep php-fpm

root     30014  0.0  0.0 142308  4724 ?        Ss   Nov26   0:03 php-fpm: master process (etc/php-fpm.conf)

chenlei   30015  0.0  0.0 142508  5500 ?        S    Nov26   0:00 php-fpm: pool www

gdb –p 30015

(gdb) b fcgi_read_request

然后通過瀏覽器訪問nginx，nginx轉發到php-fpm的worker上，根據gdb可以打印出FastCGI消息的內容：

(gdb) b fcgi_read_request

對于第一個消息，內容如圖：

其中type對應的是FCGI_BEGIN_REQUEST，requestid為1，長度為8， 恰好是fcgi_begin_request結構體的大小，內容如圖：

role對應的是FCGI_RESPONDER。繼續往下讀，得到的消息內容如圖：

其中type對應的是FCGI_PARAMS，requestid為1，長度為：

(contentLengthB1 << 8) | contentLengthB0  == 987

paddingLength=5，而987+5=992，恰好是8的倍數。根據contentLength+ paddingLength向后讀取992長度的字節流，我們打印一下：

(gdb) p *p@987

$1 = "