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主程序员的练成：CGI和FastCGI

2024-08-03 13:23:50   217人阅读

消息经过网络传输，到达了服务器端，最常见的服务器是Web服务器，做PHP的同学都知道FastCGI模式的PHP比普通PHP更高效，这篇就聊聊其中的原理。

古老但常见的CGI

Web服务器能解析HTTP请求，返回静态资源（HTML页、图片等），但要输出动态内容，必须得PHP/C#/Ruby/Java/Python/C/C++这些外部程序来实现。

早期有个技术叫CGI（Common Gateway Interface，通用网关接口），是用于Web服务器和外部程序之间传输数据的一种标准。一个简单的CGI程序（C++语言）如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
       printf("Content-type: text/html\r\n\r\n");
       printf("your name is:%s\n",  getenv("QUERY_STRING"));
       return 0;
}

浏览器访问这个CGI程序，就会显示：your name is:name=xxx

CGI规定了Web服务器如何和CGI程序之间传输数据，具体过程大体是这样：
1、Web服务器收到的请求信息后，启动CGI程序（apache是fork进程exec CGI程序）；
2、Web服务器通过环境变量和标准输入把请求信息传递给CGI程序；
3、CGI程序执行业务逻辑后，通过标准输出和标准错误把响应数据返回给Web服务器，CGI程序exit；
4、Web服务器再组织成HTTP响应包发给浏览器。

在上面的例子中，第一行printf是输出HTTP头（还记得HTTP Header和Body是用\r\n\r\n分割的么？），getenv("QUERY_STRING")是从环境变量获取URL，printf是通过标准输出返回内容。

Web服务器会把哪些信息通过环境变量传递给CGI程序？常用的有这些：
  • CONTENT_LENGTH ：向标准输入发送的数据的字节数(POST)
  • QUERY_STRING：实际存放发送给CGI程序的数据(GET)
  • REQUEST_METHOD：传送数据所用的CGI方法(GET或POST)
  • HTTP_COOKIE：cookie值
  • REMOTE_ADDR：用户IP
  • SCRIPT_NAME：请求的CGI

可以看到CGI只是一种标准，可以用任何一种语言编写CGI程序，只要这种语言具有标准输入、标准输出和环境变量，比如：C/C++，perl，PHP、ruby。按照CGI标准要求，就能和Web服务器交互起来。

FastCGI应运而生

CGI是通过环境变量/标准输入、标准输出/标准错误来传输数据，运行性能比较低，主要有两点：
1、每个请求都需要Web服务器去fork出CGI程序，频繁fork进程比较耗时
2、CGI程序每次都是从头运行，读配置、连接其他服务都得重新来，也比较耗时

FastCGI是对CGI的改进，FastCGI模式下，Web服务器和FastCGI程序传输数据的过程大体是：
1、Web服务器收到的请求信息后，按FastCGI协议把请求信息通过socket发给FastCGI程序；
2、FastCGI程序执行业务逻辑后，通过socket把响应数据返回给Web服务器，FastCGI程序不exit；
3、Web服务器再组织成HTTP响应包发给浏览器。


对比CGI的通过，可以发现主要是少了每次fork的过程，并且用socket来传输数据，这是FastCGI接口更高效的原因。

FastCGI有这些特点：
  • FastCGI程序常驻内存，启动后可以反复处理请求
  • FastCGI 就是进程池/线程池模型的通用同步服务器框架

FastCGI程序处理请求后不会退出，可以反复处理请求，那么在启动后就把配置解析、与其他后台的连接建立好，不用每次请求时搞一边，自然更快了。

至于这个FastCGI内部如何实现进城池/线程池，就是FastCGI进程管理器（FastCGI引擎）的事情了。C/C++ FastCGI常用apache的mod_fastcgi模块，PHP常用spawn-fcgi和PHP-FPM。


-------- 分割线 ---------
1.主程序员的练成：引言
2.主程序员的练成：技术篇概要
3.主程序员的练成：IP、DNS和CDN
4.主程序员的练成：TCP、消息分包和协议设计
5.主程序员的练成：HTTP协议和二进制协议的对比


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主程序员的练成：CGI和FastCGI


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