通用网关接口-FastCGI介绍

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一、概述

FastCGI 实际上是增加了一些扩展功能的 CGI 、是 CGI 的改进，描述了客户端和Web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程序之间进行互动的开销，从而使Web服务器可以同时处理更多的Web请求。与 CGI 为每个Web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Web请求，这些进程由FastCGI进程管理器管理，而不是Web服务器。

二、 FastCGI 与 CGI

2.1 相同点

与 CGI 一样， FastCGI 也是语言无关的
与 CGI 一样， FastCGI 在独立于Web服务器的（FastCGI）进程中运行应用程序，这种方式相对于 API 来说，具有更高的安全性。 API 将程序代码接口连接到Web服务器中，这可能导致：当某一个基于 API 的程序出现 bug 时，就会影响到其他应用程序或Web服务器。例如，一个恶意的基于 API 的程序可以从其他的应用程序或Web服务器中窃取关键的安全秘密
与 CGI 一样， FastCGI 与任何Web服务器的内部架构都不存在绑定关系，因此，当Web服务器技术改变时， FastCGI 依旧很稳定。如果某个 API 与Web服务器的内部架构有关联，那么当Web服务器的架构发生变化时，这个 API 也要做出相应的改变

2.2 不同点

FastCGI 不仅继承了 CGI 的优点，而且还新增了若干新功能。

分布式计算：我们可以Web服务器以外的机器上运行 FastCGI 应用程序。分布式计算是一项经过验证的技术，该技术应用于：调整、连接已存在的合作系统，充分利用系统性能，提升系统安全性（如 firewalls）
多角色与可扩展角色： CGI 应用程序处理HTTP请求并给出返回值， FastCGI 的功能不止于此，例如，执行模块化的认证和身份检查、转换数据格式。FastCGI 的这些特性使其将来可充当更多的角色。

三、架构图

FastCGI 的架构图如下：

FastCGI 的工作流程如下：

【准备阶段】：

1. Web服务器启动时，初始化 FastCGI 的程序执行环境。例如 Nginx 服务器对应的 ngx_http_fastcgi_module 模块

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。例如，使用 spawn-fcgi FastCGI进程管理器启动 demo ：

spawn-fcgi -a 127.0.0.1 -p 8080 -f /opt/nginx-1.7.7/cgi-bin/demo

说明：启动 FastCGI 进程时，可以配置以 IP 或UNIX域socket两种方式启动。

【循环阶段】：

3. 当客户端请求到达Web服务器时，Web服务器将该请求采用socket方式转发到 FastCGI 主进程， FastCGI 主进程选择并连接到一个CGI解释器（关联 FastCGI 子进程），然后，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连接返回给Web服务器。最后， FastCGI 子进程关闭与Web服务器之间的连接。

5. FastCGI 子进程继续等待并处理下一个来自Web服务器的连接。

四、补充

CGI介绍

4.1. 概念、背景及架构

CGI（Common Gateway Interface），即通用网关接口，是WWW技术中最重要的技术之一，是外部应用程序（即CGI程序）与WEB服务器之间的接口标准，负责在CGI程序和Web服务器之间传递信息。CGI是Web服务器运行时，调用外部应用程序（即CGI程序）的规范，CGI规范允许Web服务器执行外部程序，并将它们的输出发送给Web浏览器，CGI将Web的一组简单的静态超媒体文档变成一个完整的、新的交互式媒体，按照CGI编写的程序可以扩展Web服务器功能。

出现背景：CGI是比较原始的开发动态网站的方式。由于静态的html页面无法实现网站的动态内容的生成，所以就需要由web服务器调用CGI程序，CGI程序生成动态内容，返回给web服务器，web服务器再返回给浏览器。

CGI应用程序能通过Web服务器与浏览器进行交互，还可以通过数据库API与数据库服务器等外部数据源进行通信，从数据库服务器中获取数据，将数据格式化为HTML文档后，发送给浏览器，也可以将从浏览器获得的数据放到数据库中。如下图：

几乎所有Web服务器都支持CGI，我们可用多种语言编写CGI（包括流行的C、C ++等），只要这种语言具有标准输入、输出和环境变量。

大多数的CGI程序被用来解释处理来自表单的输入信息，并在服务器产生相应的处理，或将相应的信息反馈给浏览器，CGI程序使网页具有了交互功能。

4.2 CGI程序处理步骤

1. 浏览器通过HTML表单或超链接，请求指向一个CGI应用程序的URL；

2. 服务器收到浏览器发送的请求；

3. 服务器调用执行指定CGI应用程序；

4. CGI应用程序根据相关信息（通常是基于浏览者输入的内容），执行具体的操作；

5. CGI应用程序把操作结果格式化为网络服务器和浏览器能够理解的文档（通常是HTML网页），并发送给web服务器；

6. web服务器把操作结果返回给浏览器。

由于环境变量的大小是有一定限制的，当需要传送的数据量很大时，环境变量的存储空间可能会不足，造成传输数据接收不完全，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，会先将这些数据放在一块输入缓冲区中，并且将数据的大小记录在 CONTENT_LENGTH 环境变量中，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 和环境变量 CONTENT_LENGTH 得到服务器接收的信息，避免了对传输信息大小的限制。

4.3 CGI的优缺点

CGI可以为我们提供许多HTML无法做到的功能，比如记数器、顾客信息表格的提交以及统计、搜索程序、WEB数据库等。

用Html是没有办法记住客户的任何信息的，要把客户端的信息记录在服务器的硬盘上，就要用到CGI，这是CGI最重要的作用，它补充了Html的不足，注意：仅仅是补充，不是替代。

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。当面对大量请求时，进程的大量建立和消亡会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。1. 概念、背景及架构