http://www.cnblogs.com/skynet/p/4173450.html

Nginx + CGI/FastCGI + C/Cpp

2014-12-19 11:05 by 吳秦,?19794?閱讀,?6?評論,?收藏,?編輯

接著上篇《Nginx安裝與使用》，本篇介紹CGI/FASTCGI的原理、及如何使用C/C++編寫簡單的CGI/FastCGI，最后將CGI/FASTCGI部署到nginx。內(nèi)容大綱如下：

1.?????CGI

1.1.?????環(huán)境變量

1.2.?????標準輸入

2.?????FastCGI

3. nginx cgi/fastcgi

3.1. nginx + fastcgi

3.1.1. spawn-fcgi

3.1.2.?編寫fastcgi應用程序

3.1.3. nginx fastcgi配置

3.2. nginx + cgi

3.2.1 fastcgi-wrapper

3.2.2. nginx?fcgiwrap配置

3.2.3.?編寫cgi應用程序

參考鏈接

?

1.CGI

通用網(wǎng)關(guān)接口（Common?Gateway?Interface/CGI）描述了客戶端和服務器程序之間傳輸數(shù)據(jù)的一種標準，可以讓一個客戶端，從網(wǎng)頁瀏覽器向執(zhí)行在網(wǎng)絡(luò)服務器上的程序請求數(shù)據(jù)。CGI?獨立于任何語言的，CGI?程序可以用任何腳本語言或者是完全獨立編程語言實現(xiàn)，只要這個語言可以在這個系統(tǒng)上運行。Unix shell?script,?Python,?Ruby,?PHP, perl,?Tcl,?C/C++,和?Visual Basic?都可以用來編寫?CGI?程序。(http://www.dwz.cn/yFFgQ)

最初，CGI?是在?1993?年由美國國家超級電腦應用中心（NCSA）為?NCSA HTTPd?Web?服務器開發(fā)的。這個?Web?服務器使用了?UNIX?shell?環(huán)境變量?來保存從?Web?服務器傳遞出去的參數(shù)，然后生成一個運行?CGI?的獨立的進程。cgi的處理流程如下圖所示：

?

l???step1.?web?服務器收到客戶端（瀏覽器）的請求Http Request，啟動CGI程序，并通過環(huán)境變量、標準輸入傳遞數(shù)據(jù)

l???step2. cgi進程啟動解析器、加載配置（如業(yè)務相關(guān)配置）、連接其它服務器（如數(shù)據(jù)庫服務器）、邏輯處理等

l???step3. cgi程將處理結(jié)果通過標準輸出、標準錯誤，傳遞給web?服務器

l???step4. web?服務器收到cgi返回的結(jié)果，構(gòu)建Http Response返回給客戶端，并殺死cgi進程

web服務器與cgi通過環(huán)境變量、標準輸入、標準輸出、標準錯誤互相傳遞數(shù)據(jù)。

1.1.環(huán)境變量

GET請求，它將數(shù)據(jù)打包放置在環(huán)境變量QUERY_STRING中，CGI從環(huán)境變量QUERY_STRING中獲取數(shù)據(jù)。常見的環(huán)境變量如下表所示：

環(huán)境變數(shù)	內(nèi)容
AUTH_TYPE	存取認證類型。
CONTENT_LENGTH	由標準輸入傳遞給CGI程序的數(shù)據(jù)長度，以bytes或字元數(shù)來計算。
CONTENT_TYPE	請求的MIME類型。
GATEWAY_INTERFACE	服務器的CGI版本編號。
HTTP_ACCEPT	瀏覽器能直接接收的Content-types,?可以有HTTP Accept header定義.
HTTP_USER_AGENT	遞交表單的瀏覽器的名稱、版本?和其他平臺性的附加信息。
HTTP_REFERER	遞交表單的文本的?URL，不是所有的瀏覽器都發(fā)出這個信息，不要依賴它
PATH_INFO	傳遞給cgi程式的路徑信息。
QUERY_STRING	傳遞給CGI程式的請求參數(shù)，也就是用"?"隔開，添加在URL后面的字串。
REMOTE_ADDR	client端的host名稱。
REMOTE_HOST	client端的IP位址。
REMOTE_USER	client端送出來的使用者名稱。
REMOTE_METHOD	client端發(fā)出請求的方法（如get、post）。
SCRIPT_NAME	CGI程式所在的虛擬路徑，如/cgi-bin/echo。
SERVER_NAME	server的host名稱或IP地址。
SERVER_PORT	收到request的server端口。
SERVER_PROTOCOL	所使用的通訊協(xié)定和版本編號。
SERVER_SOFTWARE	server程序的名稱和版本。

1.2.標準輸入

環(huán)境變量的大小是有一定的限制的，當需要傳送的數(shù)據(jù)量大時，儲存環(huán)境變量的空間可能會不足，造成數(shù)據(jù)接收不完全，甚至無法執(zhí)行CGI程序。因此后來又發(fā)展出另外一種方法：POST，也就是利用I/O重新導向的技巧，讓CGI程序可以由STDIN和STDOUT直接跟瀏覽器溝通。 當我們指定用這種方法傳遞請求的數(shù)據(jù)時，web 服務器收到數(shù)據(jù)后會先放在一塊輸入緩沖區(qū)中，并且將數(shù)據(jù)的大小記錄在CONTENT_LENGTH這個環(huán)境變數(shù)，然后調(diào)用CGI程式并將CGI程序的STDIN指向這塊緩沖區(qū)，于是我們就可以很順利的通過STDIN和環(huán)境變數(shù)CONTENT_LENGTH得到所有的資料，再沒有資料大小的限制了。 ?

總結(jié)：CGI使外部程序與Web服務器之間交互成為可能。CGI程式運行在獨立的進程中，并對每個Web請求建立一個進程，這種方法非常容易實現(xiàn)，但效率很差，難以擴展。面對大量請求，進程的大量建立和消亡使操作系統(tǒng)性能大大下降。此外，由于地址空間無法共享，也限制了資源重用。

2.FastCGI

快速通用網(wǎng)關(guān)接口（Fast Common Gateway Interface／FastCGI）是通用網(wǎng)關(guān)接口（CGI）的改進，描述了客戶端和服務器程序之間傳輸數(shù)據(jù)的一種標準。FastCGI致力于減少Web服務器與CGI程式之間互動的開銷，從而使服務器可以同時處理更多的Web請求。與為每個請求創(chuàng)建一個新的進程不同，FastCGI使用持續(xù)的進程來處理一連串的請求。這些進程由FastCGI進程管理器管理，而不是web服務器。(http://www.dwz.cn/yFMap)

?

當進來一個請求時，Web?服務器把環(huán)境變量和這個頁面請求通過一個unix domain socket(都位于同一物理服務器）或者一個IP Socket（FastCGI部署在其它物理服務器）傳遞給FastCGI進程。

?

l??step1. Web?服務器啟動時載入初始化FastCGI執(zhí)行環(huán)境?。?例如IIS ISAPI、apache mod_fastcgi、nginx ngx_http_fastcgi_module、lighttpd mod_fastcgi

l??step2. FastCGI進程管理器自身初始化，啟動多個CGI解釋器進程并等待來自Web?服務器的連接。啟動FastCGI進程時，可以配置以ip和UNIX?域socket兩種方式啟動。?

l??step3.?當客戶端請求到達Web?服務器時，?Web?服務器將請求采用socket方式轉(zhuǎn)發(fā)到?FastCGI主進程，FastCGI主進程選擇并連接到一個CGI解釋器。Web?服務器將CGI環(huán)境變量和標準輸入發(fā)送到FastCGI子進程。

l??step4. FastCGI子進程完成處理后將標準輸出和錯誤信息從同一socket連接返回Web?服務器。當FastCGI子進程關(guān)閉連接時，請求便處理完成。

l??step5. FastCGI子進程接著等待并處理來自Web?服務器的下一個連接。

由于?FastCGI?程序并不需要不斷的產(chǎn)生新進程，可以大大降低服務器的壓力并且產(chǎn)生較高的應用效率。它的速度效率最少要比CGI?技術(shù)提高?5?倍以上。它還支持分布式的部署，?即?FastCGI程序可以在web?服務器以外的主機上執(zhí)行。

總結(jié)：CGI?就是所謂的短生存期應用程序，FastCGI?就是所謂的長生存期應用程序。FastCGI像是一個常駐(long-live)型的CGI，它可以一直執(zhí)行著，不會每次都要花費時間去fork一次(這是CGI最為人詬病的fork-and-execute?模式)。

3.nginx cgi/fastcgi

nginx?不能像apache那樣直接執(zhí)行外部可執(zhí)行程序，但nginx可以作為代理服務器，將請求轉(zhuǎn)發(fā)給后端服務器，這也是nginx的主要作用之一。其中nginx就支持FastCGI代理，接收客戶端的請求，然后將請求轉(zhuǎn)發(fā)給后端fastcgi進程。下面介紹如何使用C/C++編寫cgi/fastcgi，并部署到nginx中。

3.1.?nginx + fastcgi

通過前面的介紹知道，fastcgi進程由FastCGI進程管理器管理，而不是nginx。這樣就需要一個FastCGI管理，管理我們編寫fastcgi程序。本文使用spawn-fcgi作為FastCGI進程管理器。

3.1.1.?spawn-fcgi

spawn-fcgi是一個通用的FastCGI進程管理器，簡單小巧，原先是屬于lighttpd的一部分，后來由于使用比較廣泛，所以就遷移出來作為獨立項目了。spawn-fcgi使用pre-fork?模型，功能主要是打開監(jiān)聽端口，綁定地址，然后fork-and-exec創(chuàng)建我們編寫的fastcgi應用程序進程，退出完成工作。fastcgi應用程序初始化，然后進入死循環(huán)偵聽socket的連接請求。

安裝spawn-fcgi：

l??獲取spawn-fcgi編譯安裝包，在http://redmine.lighttpd.net/projects/spawn-fcgi/wiki上可以獲取當前最新的版本。

l??解壓縮spawn-fcgi-x.x.x.tar.gz包。

l??進入解壓縮目錄，執(zhí)行./configure。

l??make & make install

如果遇到以下錯誤：“?./autogen.sh: x: autoreconf: not found”，因為沒有安裝automake?工具，ubuntu用下面的命令安裝好就可以了：sudo apt-get install autoconf automake libtool?。

spawn-fcgi的幫助信息可以通過man spawn-fcgi或spawn-fcgi?–h獲得，下面是部分常用spawn-fcgi參數(shù)信息：

-f <fcgiapp>?指定調(diào)用FastCGI的進程的執(zhí)行程序位置 -a <addr>?綁定到地址addr。 -p <port>?綁定到端口port。 -s <path>?綁定到unix domain socket -C <childs>?指定產(chǎn)生的FastCGI的進程數(shù)，默認為5。（僅用于PHP） -P <path>?指定產(chǎn)生的進程的PID文件路徑。 -F <childs>?指定產(chǎn)生的FastCGI的進程數(shù)（C的CGI用這個） -u和-g FastCGI使用什么身份（-u?用戶?-g?用戶組）運行，CentOS下可以使用apache用戶，其他的根據(jù)情況配置，如nobody、www-data等。

3.1.2.?編寫fastcgi應用程序

使用C/C++編寫fastcgi應用程序，可以使用FastCGI軟件開發(fā)套件或者其它開發(fā)框架，如fastcgi++。

本文使用FastCGI軟件開發(fā)套件——fcgi（http://www.fastcgi.com/drupal/node/6?q=node/21），通過此套件可以輕松編寫fastcgi應用程序，安裝fcgi：

l??獲取fcgi編譯安裝包，在http://www.fastcgi.com/drupal/node/5上可以獲取當前最新的版本。

l??解壓縮fcgi-x.x.x.tar.gz包。

l??進入解壓縮目錄，執(zhí)行./configure。

l??make & make install

如果編譯提示一下錯誤：

fcgio.cpp: In destructor 'virtual fcgi_streambuf::~fcgi_streambuf()':

fcgio.cpp:50: error: 'EOF' was not declared in this scope
fcgio.cpp: In member function 'virtual int fcgi_streambuf::overflow(int)':
fcgio.cpp:70: error: 'EOF' was not declared in this scope
fcgio.cpp:75: error: 'EOF' was not declared in this scope
fcgio.cpp: In member function 'virtual int fcgi_streambuf::sync()':
fcgio.cpp:86: error: 'EOF' was not declared in this scope
fcgio.cpp:87: error: 'EOF' was not declared in this scope
fcgio.cpp: In member function 'virtual int fcgi_streambuf::underflow()':
fcgio.cpp:113: error: 'EOF' was not declared in this scope
make[2]: *** [fcgio.lo] Error 1
make[2]: Leaving directory `/root/downloads/fcgi-2.4.1-SNAP-0910052249/libfcgi'
make[1]: *** [all-recursive] Error 1
make[1]: Leaving directory `/root/downloads/fcgi-2.4.1-SNAP-0910052249'

make: *** [all] Error 2

解決辦法：在/include/fcgio.h文件中加上?#include <cstdio>，然后再編譯安裝就通過了。

如果提示找不到動態(tài)庫，請在LD_LIBRARY_PATH或/etc/ld.so.conf中添加fcgi的安裝路徑，如/usr/local/lib，并執(zhí)行l(wèi)dconfig更新一下。

#include?"fcgi_stdio.h"

#include?<stdlib.h>

?

int?main(void)

{

????int?count?= 0;

????while?(FCGI_Accept() >= 0)

????????printf("Content-type: text/html\r\n"

????????"\r\n"

????????"<title>FastCGI Hello!</title>"

????????"<h1>FastCGI Hello!</h1>"

????????"Request number %d running on host <i>%s</i>\n",

????????++count,?getenv("SERVER_NAME"));

????return?0;

} ?

編譯g++ main.cpp -o demo –lfcgi，并將demo部署到/opt/nginx-1.7.7/cgi-bin/目錄

通過spawn-fcgi啟動c/c++編寫好的fastcgi程序：/opt/nginx-1.7.7/sbin/spawn-fcgi -a 127.0.0.1 -p 8081 -f /opt/nginx-1.7.7/cgi-bin/demo?

3.1.3.?nginx fastcgi配置

關(guān)于nginx的幾個配置文件解析，可以參閱《Nginx安裝與使用》http://www.cnblogs.com/skynet/p/4146083.html，在上篇的nginx.conf基礎(chǔ)上增加下面的fastcgi配置。

?

這樣nginx收到http://localhost/demo.cgi請求時，會匹配到location = /demo.cgi塊，將請求傳到后端的fastcgi應用程序處理。如下如所示：（注意其中number為80，是因為我請求了80次）

?

3.2.?nginx + cgi

nginx?不能直接執(zhí)行外部可執(zhí)行程序，并且cgi是接收到請求時才會啟動cgi進程，不像fastcgi會在一開就啟動好，這樣nginx天生是不支持?cgi?的。nginx?雖然不支持cgi，但它支持fastCGI。所以，我們可以考慮使用fastcgi包裝來支持?cgi。原理大致如下圖所示：pre-fork幾個通用的代理fastcgi程序——fastcgi-wrapper，fastcgi-wrapper啟動執(zhí)行cgi然后將cgi的執(zhí)行結(jié)果返回給nginx（fork-and-exec）。

?

明白原理之后，編寫一個fastcgi-warpper也比較簡單。網(wǎng)上流傳比較多的一個解決方案是，來自nginx wiki（http://wiki.nginx.org/SimpleCGI）上的使用perl的fastcgi包裝腳本cgiwrap-fcgi.pl。但我對perl不是很感冒，下面給出一個C/C++寫的fastcgi-wrapper。

3.2.1.?fastcgi-wrapper

其實編寫C/C++的fastcgi-wrapper，就是寫一個C/C++的fastcgi，步驟和原理跟前面的小節(jié)（nginx+fastcgi）一樣。github上已經(jīng)有人開源了，C寫的fastcgi-wrapper：https://github.com/gnosek/fcgiwrap。

安裝fcgiwrap：

l??下載（https://github.com/gnosek/fcgiwrap.git）

l??解壓縮fcgiwrap，進入解壓目錄

l??autoreconf -i

l??./configure

l??make && make install

啟動fastcgi-wrapper：/opt/nginx-1.7.7/sbin/spawn-fcgi?-f /usr/local/sbin/fcgiwrap -p 8081

3.2.2.?nginx?fcgiwrap配置

在nginx.conf中增加下面的loaction配置塊，這樣所有的xxx.cgi請求都會走到fcgiwrap，然后fcgiwrap會執(zhí)行cgi-bin目錄下的cgi程序。

?

?

3.2.3.?編寫cgi應用程序

?

#include?<stdio.h>

#include?<stdlib.h>

?

int?main(void)

{

????int?count?= 0;

????printf("Content-type: text/html\r\n"

????????"\r\n"

????????"<title>CGI Hello!</title>"

?

????????"<h1>CGI Hello!</h1>"

????????"Request number %d running on host <i>%s</i>\n",

????????++count,?getenv("SERVER_NAME"));

????return?0;

}

?

tyler@ubuntu:~/ClionProjects/HelloFastCGI$ g++ cgi.cpp -o cgidemo -lfcgi

tyler@ubuntu:~/ClionProjects/HelloFastCGI$ sudo cp cgidemo /opt/nginx-1.7.7/cgi-bin/

?

?

注意圖中的請求次數(shù)一直都是1，因為cgi的模式是fork-and-exec，每次都是一個新的進程。

?

?

?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Nginx + CGI/FastCGI + C/Cpp的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。