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PHP-FPM Very Fast

Come sa bene chiunque si occupi di creare e gestire un servizio Web moderno, il primo aspetto che viene ricercato e di cui si chiede la massima affidabilita’, e’ la velocita’ di risposta, cosi da garantire la presenza online delle imprese supportando il lavoro quotidiano delle Web Agency.

Nonostante oggi giorno ci siano nuovi linguaggi di sviluppo e di scripting il PHP rimane comunque ancora uno dei piu’ utilizzati e, grazie alle nuove funzionalita’ del PHP-FPM, questo linguaggio tornera’ sicuramente ad avere un ruolo di rilievo.

Ma, facciamo un piccolissimo passo indietro per rivedere come sono state gestite fino a ieri tutte le richieste php fatte dagli utenti ai vostri siti.

La maggior parte degli amministratori di siti sa che il PHP può essere incorporato nell’ HTML e che funziona con i principali web server. Tuttavia, l’aspetto meno conosciuto è la modalità con cui può essere eseguito il PHP sul web server, e questo può avvenire in diversi modi.

Aggiungiamo nell’equazione anche l’acronimo LAMP che, per chi non lo conoscesse, indica una piattaforma software per lo sviluppo di applicazioni web e sta per :

Linux (il sistema operativo)
Apache (il server web)
MySQL o MariaDB (il database management system)
PHP (il linguaggio di programmazione)

Come stavamo dicendo, fino a ieri la modalità con cui si eseguivano le richieste e i processi di php sulla piattaforma LAMP era il PHP FastCGI.

Si tratta di un protocollo generico utilizzato per l’interfacciamento con un server web. Nello specifico è una variante della precedente Common Gateway Interface (CGI) che ha come obiettivo quello di ridurre il sovraccarico associato all’ interfacciamento tra web server e programmi CGI, consentendo ad un server di gestire più richieste contemporaneamente.

Ma con FastCGI è possibile configurare più versioni di PHP, cosa particolarmente utile quando si hanno vecchi siti web creati, ad esempio, in PHP 5.1 che non sono compatibili con l’ultima versione, inoltre, con FastCGI è possibile supportare diversi utenti ognuno con le proprie istanze di PHP. Questa funzione è particolarmente importante per migliorare la sicurezza in un ambiente condiviso, in cui è possibile avere utenti diversi che gestiscono ciascuno i propri siti web.

Andiamo ancora avanti, quindi grazie al protocollo PHP FastCGI il webserver genera un’ unico processo in fase di inizializzazione che, al termine della fase di start-up, si mette in attesa. Ogni volta che arriva una nuova richiesta in ingresso, il webserver apre una connessione con il processo fast-cgi (in attesa) che a sua volta genera l’output sulla connessione con il client, trasferitagli dal server. Il vantaggio principale di questo protocollo è la creazione dei processi solo in fase di inizializzazione, ottimizzando così il numero dei processi php.

Bene, quindi cerchiamo di capire adesso che cosa cambia con l’introduzione di PHP-FPM ?

PHP-FPM è una modalità più recente (nato nel 2004 come patch di PHP) di utilizzare PHP con un server web, ed è un’alternativa al precedente PHP FastCGI con l’implementazione di alcune funzionalità aggiuntive molto utili, in particolare ai siti che gestiscono quotidianamente sempre più traffico (dai siti vetrina agli e-commerce). Per queste tipologie di siti web è sempre piu’ necessario avere a disposizione strumenti sempre più performanti, proprio come il PHP-FPM.

Fino ad oggi una delle grosse mancanze di FastCGI è stata l’impossibilità di avere un numero di CHILD (processi) PHP che cambi in modo dinamico a seconda delle richieste effettive.

Nel suo insieme, il funzionamento è molto simile al FastCGI e si basa dunque sull’ esecuzione ottimizzata dei processi php che vengono creati solo in fase di inizializzazione e rimangono in attesa di una nuova richiesta. La grossa differenza sta nel fatto che è lo stesso PHP-FPM ad eseguire il processo e non più il web server.

Il “Process Manager” è uno script che gestisce direttamente i processi PHP, nella pratica attende e riceve istruzioni dal server web ed esegue gli script PHP richiesti, permettendo cosi ad un sito web di gestire carichi intensi. Il PHP-FPM mantiene dei “pool” per rispondere alle richieste PHP e i processi che si generano sono direttamente “figli” (CHILD) del Process Manager e possono quindi essere gestiti separatamente dal web server.

Questa modalità garantisce una maggiore robustezza del servizio, poiché tutte le operazioni come i cambi di configurazione o il restart dei processi, impattano i singoli pool FPM e non più l’intero web server.

Ecco alcune delle interessanti caratteristiche tecniche:

Demonizzazione dei processi PHP (file PID, file log, setsid(), setuid(), setgid(), chroot();
Possibilità di riavviare i processi PHP senza causare alcuna interruzione delle richieste in fase di processamento, si potra’ quindi cambiare qualsiasi parametro nel file di configurazione o addirittura aggiornare PHP senza avere nemmeno 1 secondo di downtime;
Possibilità di non processare le richieste provenienti da un determinato IP;
Possibilità di avviare i CHILD sotto differenti UID/GID/CHROOT e con differenti impostazioni di PHP (php.ini) il tutto senza bisogno di safe mode;
Possibilità di loggare tramite stdout e stderr;
In caso di corruzione della memoria RAM condivisa utilizzata da un OPCode Cache, PHP-FPM può effettuare un riavvio di emergenza di tutti i CHILD PHP;
Forza l’arresto dell’esecuzione di uno script nel caso in cui set_time_limit() avesse dei problemi.

Secondo un recente articolo pubblicato su CloudWays, effettuare uno switch da mod_php a PHP-FPM permetterebbe, tra i tanti vantaggi attesi, di ridurre del 300% i tempi di caricamento delle Web Application a traffico elevato.

nginx (pronunciato come “engine-x”) è un web server/reverse proxy leggero ad alte prestazioni; è anche un server proxy di posta elettronica (IMAP / POP3), rilasciato sotto licenza BSD-like. Funziona su sistemi Unix, Linux, varianti di BSD, Mac OS X, Solaris e Microsoft Windows.

nginx fornisce rapidamente i contenuti statici con un utilizzo efficiente delle risorse di sistema. È possibile distribuire contenuti dinamici HTTP su una rete che utilizza i gestori FastCGI (ad esempio php5-fpm, php-fastcgi) per gli script, e può servire anche come un bilanciatore di carico software molto capace.

nginx utilizza un approccio asincrono basato su eventi nella gestione delle richieste in modo da ottenere prestazioni più prevedibili sotto stress, in contrasto con il modello del server HTTP Apache che usa un approccio orientato ai thread o ai processi nella gestione delle richieste.

nginx è più leggero e meno dispendioso di memoria rispetto ad Apache e già questo è un punto a favore del web server russo. Poi, nonostante sia più compatto, garantisce prestazioni migliori rispetto al concorrente, infatti con un bassissimo utilizzo di risorse, nginx garantisce tempi di risposta eccellenti anche in presenza di un numero molto elevato di connessioni concomitanti e, con un’occupazione di memoria pari a un quarto di quella pretesa da Apache, nginx è capace di garantire fino a quattro volte il numero di connessioni contemporanee gestite dal concorrente. Di fronte a questa verità, siti ad alto traffico come WordPress.com, YouTube e tanti altri non potevano non effettuare il cambio e spostarsi su nginx.

Secondo il Web Server Survey Netcraft di febbraio 2014, nginx è risultato essere il terzo server web più utilizzato in tutti i domini (15,00% dei siti esaminati) e il secondo server web più utilizzato per tutti i siti “attivi” (13,46% dei siti esaminati).

Una cosa importante da capire, comunque, è che nginx possiede un’architettura event-based ovvero, detta in modo semplice, non necessita di effettuare la creazione di tanti processi per quante richieste siano in esecuzione, ottimizzando l’uso di memoria al contrario di Apache che, in certi casi, può provocare problemi di memoria su WordPress o altri CMS. Apache usa infatti un thread per connessione, mentre nginx lavora in modo asincrono con thread non bloccanti, il che riduce l’uso di RAM ed ottimizza l’esecuzione dei processi.

Una delle caratteristiche che più colpisce di nginx è la capacità di supportare nativamente il load balancing, per cui possiamo utilizzare questa tecnica per scalare velocemente i server HTTP. Con il load balancing di nginx possiamo distribuire il traffico fra differenti server, definiti in un gruppo nel file “nginx.conf”, in questo modo, ad esempio, se in un particolare momento operativo dobbiamo aggiungere un nuovo webserver al nostro stack LAMP, possiamo semplicemente inserirlo nel gruppo di server gestito dal file nginx.conf. In seguito al reload della configurazione (nginx -s reload), nginx effettuerà le operazioni di load balancing fra tutti i server indicati nel file di configurazione, compreso l’ultimo appena inserito.

Anche l’installazione di nginx è semplicissima e si può effettuare da qualsiasi shell-bash con una sola riga di comando. Nello specifico sulle distribuzioni Ubuntu e Debian scriveremo: