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cgi

什么是cgi

cgi（common gateway interface）通用网关接口描述了客户端和服务器程序之间传输数据的⼀种标准，可以让⼀个客户端，从⽹⻚浏览器向执⾏在⽹络服务器上的程序请求数据。
cgi独⽴于任何语⾔的，cgi程序可以⽤任何脚本语⾔或者是完全独⽴编程语⾔实现，只要这个语⾔可以在这个系统上运⾏。unix shell script、python、 ruby、php、 perl、tcl、 c/c 和 visual basic 都可以⽤来编写cgi程序。
最初，cgi是在1993年由美国国家超级电脑应⽤中⼼(ncsa)为ncsa httpd web服务器开发的。这个web服务器使⽤了unix shell环境变量来保存从web服务器传递出去的参数，然后⽣成⼀个运⾏cgi的独⽴的进程。

cgi处理流程

web浏览器 web浏览器
| |
|1.http request |4.http response
| |
web服务器 web服务器
| |
|2.stdin |3.stdout,stderr
| |
启动cgi解析器 -> 加载配置 -> 连接其他服务器 -> 逻辑处理 -> 退出

1. web服务器收到客户端(浏览器)的请求http request，启动cgi程序，并通过环境变量、标准输⼊传递 数据
2. cgi进程启动解析器、加载配置(如业务相关配置)、连接其它服务器(如数据库服务器)、逻辑处理等
3. cgi进程将处理结果通过标准输出、标准错误，传递给web服务器
4. web服务器收到cgi返回的结果，构建http response返回给客户端，并杀死cgi进程

特点

1. web服务器和cgi通过环境变量、标准输入、标准输出、标准错误互相传递数据。
2. web服务器接受到多少个请求就创建多少个cgi子进程，处理完请求后退出子进程，fork-and-execute。
3. 每个⼦进程都需要启动⾃⼰的解释器、加 载配置，连接其他服务器等初始化⼯作，这是cgi进程性能低下的主要原因。当⽤户请求⾮常多的 时候，会占⽤⼤量的内存、cpu等资源，造成性能低下。
4. cgi使外部程序与web服务器之间交互成为可能。cgi程序运⾏在独⽴的进程中，并对每个web请求建 ⽴⼀个进程，这种⽅法⾮常容易实现，但效率很差，难以扩展。⾯对⼤量请求，进程的⼤量建⽴和消亡 使操作系统性能⼤⼤下降。此外，由于地址空间⽆法共享，也限制了资源重⽤。

环境变量

get请求它将数据打包放置在环境变量query_string中，可以通过getenv(“query_string”)函数获取数据。

标准输入

环境变量的⼤⼩是有⼀定的限制的，当需要传送的数据量⼤时，储存环境变量的空间可能会不⾜，造成数据接收不完全，甚⾄⽆法执⾏cgi程序。
因此后来⼜发展出另外⼀种⽅法：post，也就是利⽤i/o重新导向的技巧，让cgi程序可以由stdin和stdout直接跟浏览器沟通。
当我们指定⽤这种⽅法传递请求的数据时，web服务器收到数据后会先放在⼀块输⼊缓冲区中，并且将数据的⼤⼩记录在content_length这个环境变量，然后调⽤cgi程序并将cgi程序的stdin指向这块缓冲区，于是我们就可以很顺利的通过stdin和环境变数content_length得到所有的信息，再没有信息⼤⼩的限制了。

fastcgi说明

什么是fastcgi

fastcgi（fast common gateway interface）快速通用网关接口，是通用网关接口cgi的改进。描述了客户端和服务器程序之间传输数据的⼀种标准。
fastcgi致⼒于减少web服务器与cgi程式之间互动的开销，从⽽使服务器可以同时处理更多的web请求。与为每个请求创建⼀个新的进程不同，fastcgi使⽤持续的进程来处理⼀连串的请求。这些进程由fastcgi进程管理器管理，⽽不是web服务器。
nginx服务⽀持fastcgi模式，能够快速⾼效地处理动态请求。⽽nginx对应的fastcgi模块为：ngx_http_fastcgi_module。
ngx_http_fastcgi_module模块允许将请求传递给fastcgi服务器。

处理流程

fastcig进程管理器：启动cgi解析器 -> 加载配置 -> 连接其他服务器 -> 进行循环

web浏览器
|1
web服务器
|2
fastcgi执行环境
|3
进入循环 -> 逻辑处理 -> 退出 -> 循环等待
|4
web服务器
|5
web浏览器

1. web服务器启动时载⼊初始化fastcgi执⾏环境。例如iis、isapi、apache mod_fastcgi、nginx ngx_http_fastcgi_module、lighttpd mod_fastcgi。
2. fastcgi进程管理器⾃身初始化，启动多个cgi解释器进程并等待来⾃web服务器的连接。启动fastcgi进程时，可以配置以ip和unix域socket两种⽅式启动。
3. 当客户端请求到达web服务器时，web服务器将请求采⽤socket⽅式转发fastcgi主进程，fastcgi主进程选择并连接到⼀个cgi解释器。web服务器将cgi环境变量和标准输⼊发送到fastcgi⼦进程。
4. fastcgi⼦进程完成处理后将标准输出和错误信息从同⼀socket连接返回web服务器。当fastcgi⼦进程关闭连接时，请求便处理完成。
5. fastcgi⼦进程接着等待并处理来⾃web服务器的下⼀个连接。

fastcgi特点

1. cgi是所谓的短⽣存期应⽤程序，fastcgi是所谓的⻓⽣存期应⽤程序。fastcgi像是⼀个常驻(long-live)型的cgi，它可以⼀直执⾏着，不会每次都要花费时间去fork⼀次(这是cgi最为⼈诟病的fork-and-execute模式)。
2. fastcgi⼦进程完成处理后将标准输出和错误信息从同⼀socket连接返回web服务器。

进程管理器spawn-fcgi

什么是spawn-fcgi

nginx不能像apache那样直接执⾏外部可执⾏程序，但nginx可以作为代理服务器，将请求转发给后端服务器，这也是nginx的主要作⽤之⼀。其中nginx就⽀持fastcgi代理，接收客户端的请求，然后将请求转发给后端fastcgi进程。

由于fastcgi进程由fastcgi进程管理器管理，⽽不是nginx。这样就需要⼀个fastcgi进程管理器，管理我们编写fastcgi程序。

spawn-fcgi是⼀个通⽤的fastcgi进程管理器，简单⼩巧，原先是属于lighttpd的⼀部分，后来由于使⽤⽐较⼴泛，所以就迁移出来作为独⽴项⽬。

spawn-fcgi使⽤pre-fork模型，功能主要是打开监听端⼝，绑定地址，然后fork-and-exec创建我们编写的fastcgi应⽤程序进程，退出完成⼯作。fastcgi应⽤程序初始化，然后进⼊死循环侦听socket的连接请求。

spawn-fcgi源码包下载地址：http://redmine.lighttpd.net/projects/spawn-fcgi/wiki

fcgi开发套件

使⽤c/c 编写fastcgi应⽤程序，可以使⽤fastcgi软件开发套件或者其它开发框架，如fcgi。
fcgi下载地址：wget https://fossies.org/linux/www/old/fcgi-2.4.0.tar.gz

fastcig编译测试

nginx 设置

nginx需要在源码编译的时候加入fastcgi—module

location /test {
    fastcgi_pass 127.0.0.1:8001; 
    fastcgi_index test;
    include fastcgi.conf;
}

重新加载配置

/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

测试代码

#include 
#include 
#include 
#include 
#include "fcgi_stdio.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
  
    int count = 0;
    //阻塞等待并监听某个端⼝，等待nginx将数据发过来
    while (fcgi_accept() >= 0)
    {
  
        //如果想得到数据，需要从stdin去读，实际上从nginx上去读
        //如果想上传数据，需要往stdout写，实际上是给nginx写数据
        printf("content-type: text/html\r\n");
        printf("\r\n");
        printf("");
        printf("");
        //server_name：得到server的host名称
        printf("request number %d running on host %s\n",
          count, getenv("server_name"));
    }
    return 0;
}

编译启动

root@vm-0-16-ubuntu:/usr/local/nginx/sbin# lsof -i:8001
root@vm-0-16-ubuntu:/usr/local/nginx/sbin# cd /home/workplace/0voice_tuchuang/learn_test/
root@vm-0-16-ubuntu:/home/workplace/0voice_tuchuang/learn_test# gcc fastcgi_src.c -o fastcgi_src -lfcgi
root@vm-0-16-ubuntu:/home/workplace/0voice_tuchuang/learn_test# ldconfig
root@vm-0-16-ubuntu:/home/workplace/0voice_tuchuang/learn_test# spawn-fcgi -a 127.0.0.1 -p 8001 -f ./fastcgi_src
spawn-fcgi: child spawned successfully: pid: 5926
root@vm-0-16-ubuntu:/home/workplace/0voice_tuchuang/learn_test# lsof -i:8001
command    pid user   fd   type   device size/off node name
fastcgi_s 5926 root    0u  ipv4 15752309      0t0  tcp localhost:8001 (listen)