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Nginx + CGI/FastCGI + C/Cpp

2014-12-19 11:05 by 吳秦,?19794?閱讀,?6?評(píng)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(xiě)簡(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn)輸入

2.?????FastCGI

3. nginx cgi/fastcgi

3.1. nginx + fastcgi

3.1.1. spawn-fcgi

3.1.2.?編寫(xiě)fastcgi應(yīng)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(xiě)cgi應(yīng)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(wù)器程序之間傳輸數(shù)據(jù)的一種標(biāo)準(zhǔn)，可以讓一個(gè)客戶端，從網(wǎng)頁(yè)瀏覽器向執(zhí)行在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上的程序請(qǐng)求數(shù)據(jù)。CGI?獨(dú)立于任何語(yǔ)言的，CGI?程序可以用任何腳本語(yǔ)言或者是完全獨(dú)立編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，只要這個(gè)語(yǔ)言可以在這個(gè)系統(tǒng)上運(yùn)行。Unix shell?script,?Python,?Ruby,?PHP, perl,?Tcl,?C/C++,和?Visual Basic?都可以用來(lái)編寫(xiě)?CGI?程序。(http://www.dwz.cn/yFFgQ)

最初，CGI?是在?1993?年由美國(guó)國(guó)家超級(jí)電腦應(yīng)用中心（NCSA）為?NCSA HTTPd?Web?服務(wù)器開(kāi)發(fā)的。這個(gè)?Web?服務(wù)器使用了?UNIX?shell?環(huán)境變量?來(lái)保存從?Web?服務(wù)器傳遞出去的參數(shù)，然后生成一個(gè)運(yùn)行?CGI?的獨(dú)立的進(jìn)程。cgi的處理流程如下圖所示：

?

l???step1.?web?服務(wù)器收到客戶端（瀏覽器）的請(qǐng)求Http Request，啟動(dòng)CGI程序，并通過(guò)環(huán)境變量、標(biāo)準(zhǔn)輸入傳遞數(shù)據(jù)

l???step2. cgi進(jìn)程啟動(dòng)解析器、加載配置（如業(yè)務(wù)相關(guān)配置）、連接其它服務(wù)器（如數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器）、邏輯處理等

l???step3. cgi程將處理結(jié)果通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)輸出、標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤，傳遞給web?服務(wù)器

l???step4. web?服務(wù)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(jìn)程

web服務(wù)器與cgi通過(guò)環(huán)境變量、標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出、標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤互相傳遞數(shù)據(jù)。

1.1.環(huán)境變量

GET請(qǐng)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(jiàn)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(rèn)證類型。
CONTENT_LENGTH	由標(biāo)準(zhǔn)輸入傳遞給CGI程序的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，以bytes或字元數(shù)來(lái)計(jì)算。
CONTENT_TYPE	請(qǐng)求的MIME類型。
GATEWAY_INTERFACE	服務(wù)器的CGI版本編號(hào)。
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(tái)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(gè)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(qǐng)求參數(shù)，也就是用"?"隔開(kāi)，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(lái)的使用者名稱。
REMOTE_METHOD	client端發(fā)出請(qǐng)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(hào)。
SERVER_SOFTWARE	server程序的名稱和版本。

1.2.標(biāo)準(zhǔn)輸入

環(huán)境變量的大小是有一定的限制的，當(dāng)需要傳送的數(shù)據(jù)量大時(shí)，儲(chǔ)存環(huán)境變量的空間可能會(huì)不足，造成數(shù)據(jù)接收不完全，甚至無(wú)法執(zhí)行CGI程序。因此后來(lái)又發(fā)展出另外一種方法：POST，也就是利用I/O重新導(dǎo)向的技巧，讓CGI程序可以由STDIN和STDOUT直接跟瀏覽器溝通。 當(dāng)我們指定用這種方法傳遞請(qǐng)求的數(shù)據(jù)時(shí)，web 服務(wù)器收到數(shù)據(jù)后會(huì)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(gè)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(guò)STDIN和環(huán)境變數(shù)CONTENT_LENGTH得到所有的資料，再?zèng)]有資料大小的限制了。 ?

總結(jié)：CGI使外部程序與Web服務(wù)器之間交互成為可能。CGI程式運(yùn)行在獨(dú)立的進(jìn)程中，并對(duì)每個(gè)Web請(qǐng)求建立一個(gè)進(jìn)程，這種方法非常容易實(shí)現(xiàn)，但效率很差，難以擴(kuò)展。面對(duì)大量請(qǐng)求，進(jìn)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(wú)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(jìn)，描述了客戶端和服務(wù)器程序之間傳輸數(shù)據(jù)的一種標(biāo)準(zhǔn)。FastCGI致力于減少Web服務(wù)器與CGI程式之間互動(dòng)的開(kāi)銷(xiāo)，從而使服務(wù)器可以同時(shí)處理更多的Web請(qǐng)求。與為每個(gè)請(qǐng)求創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程不同，FastCGI使用持續(xù)的進(jìn)程來(lái)處理一連串的請(qǐng)求。這些進(jìn)程由FastCGI進(jìn)程管理器管理，而不是web服務(wù)器。(http://www.dwz.cn/yFMap)

?

當(dāng)進(jìn)來(lái)一個(gè)請(qǐng)求時(shí)，Web?服務(wù)器把環(huán)境變量和這個(gè)頁(yè)面請(qǐng)求通過(guò)一個(gè)unix domain socket(都位于同一物理服務(wù)器）或者一個(gè)IP Socket（FastCGI部署在其它物理服務(wù)器）傳遞給FastCGI進(jìn)程。

?

l??step1. Web?服務(wù)器啟動(dòng)時(shí)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(jìn)程管理器自身初始化，啟動(dòng)多個(gè)CGI解釋器進(jìn)程并等待來(lái)自Web?服務(wù)器的連接。啟動(dòng)FastCGI進(jìn)程時(shí)，可以配置以ip和UNIX?域socket兩種方式啟動(dòng)。?

l??step3.?當(dāng)客戶端請(qǐng)求到達(dá)Web?服務(wù)器時(shí)，?Web?服務(wù)器將請(qǐng)求采用socket方式轉(zhuǎn)發(fā)到?FastCGI主進(jìn)程，FastCGI主進(jìn)程選擇并連接到一個(gè)CGI解釋器。Web?服務(wù)器將CGI環(huán)境變量和標(biāo)準(zhǔn)輸入發(fā)送到FastCGI子進(jìn)程。

l??step4. FastCGI子進(jìn)程完成處理后將標(biāo)準(zhǔn)輸出和錯(cuò)誤信息從同一socket連接返回Web?服務(wù)器。當(dāng)FastCGI子進(jìn)程關(guān)閉連接時(shí)，請(qǐng)求便處理完成。

l??step5. FastCGI子進(jìn)程接著等待并處理來(lái)自Web?服務(wù)器的下一個(gè)連接。

由于?FastCGI?程序并不需要不斷的產(chǎn)生新進(jìn)程，可以大大降低服務(wù)器的壓力并且產(chǎn)生較高的應(yīng)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(wù)器以外的主機(jī)上執(zhí)行。

總結(jié)：CGI?就是所謂的短生存期應(yīng)用程序，FastCGI?就是所謂的長(zhǎng)生存期應(yīng)用程序。FastCGI像是一個(gè)常駐(long-live)型的CGI，它可以一直執(zhí)行著，不會(huì)每次都要花費(fèi)時(shí)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(wù)器，將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給后端服務(wù)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(qǐng)求，然后將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給后端fastcgi進(jìn)程。下面介紹如何使用C/C++編寫(xiě)cgi/fastcgi，并部署到nginx中。

3.1.?nginx + fastcgi

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

3.1.1.?spawn-fcgi

spawn-fcgi是一個(gè)通用的FastCGI進(jìn)程管理器，簡(jiǎn)單小巧，原先是屬于lighttpd的一部分，后來(lái)由于使用比較廣泛，所以就遷移出來(lái)作為獨(dú)立項(xiàng)目了。spawn-fcgi使用pre-fork?模型，功能主要是打開(kāi)監(jiān)聽(tīng)端口，綁定地址，然后fork-and-exec創(chuàng)建我們編寫(xiě)的fastcgi應(yīng)用程序進(jìn)程，退出完成工作。fastcgi應(yīng)用程序初始化，然后進(jìn)入死循環(huán)偵聽(tīng)socket的連接請(qǐng)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(dāng)前最新的版本。

l??解壓縮spawn-fcgi-x.x.x.tar.gz包。

l??進(jìn)入解壓縮目錄，執(zhí)行./configure。

l??make & make install

如果遇到以下錯(cuò)誤：“?./autogen.sh: x: autoreconf: not found”，因?yàn)闆](méi)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(guò)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(jìn)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(jìn)程數(shù)，默認(rèn)為5。（僅用于PHP） -P <path>?指定產(chǎn)生的進(jìn)程的PID文件路徑。 -F <childs>?指定產(chǎn)生的FastCGI的進(jìn)程數(shù)（C的CGI用這個(gè)） -u和-g FastCGI使用什么身份（-u?用戶?-g?用戶組）運(yùn)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(xiě)fastcgi應(yīng)用程序

使用C/C++編寫(xiě)fastcgi應(yīng)用程序，可以使用FastCGI軟件開(kāi)發(fā)套件或者其它開(kāi)發(fā)框架，如fastcgi++。

本文使用FastCGI軟件開(kāi)發(fā)套件——fcgi（http://www.fastcgi.com/drupal/node/6?q=node/21），通過(guò)此套件可以輕松編寫(xiě)fastcgi應(yīng)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(dāng)前最新的版本。

l??解壓縮fcgi-x.x.x.tar.gz包。

l??進(jìn)入解壓縮目錄，執(zhí)行./configure。

l??make & make install

如果編譯提示一下錯(cuò)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(guò)了。

如果提示找不到動(dòng)態(tài)庫(kù)，請(qǐng)?jiān)贚D_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(guò)spawn-fcgi啟動(dòng)c/c++編寫(xiě)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(gè)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。

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這樣nginx收到http://localhost/demo.cgi請(qǐng)求時(shí)，會(huì)匹配到location = /demo.cgi塊，將請(qǐng)求傳到后端的fastcgi應(yīng)用程序處理。如下如所示：（注意其中number為80，是因?yàn)槲艺?qǐng)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(qǐng)求時(shí)才會(huì)啟動(dòng)cgi進(jìn)程，不像fastcgi會(huì)在一開(kāi)就啟動(dòng)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(lái)支持?cgi。原理大致如下圖所示：pre-fork幾個(gè)通用的代理fastcgi程序——fastcgi-wrapper，fastcgi-wrapper啟動(dòng)執(zhí)行cgi然后將cgi的執(zhí)行結(jié)果返回給nginx（fork-and-exec）。

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明白原理之后，編寫(xiě)一個(gè)fastcgi-warpper也比較簡(jiǎn)單。網(wǎng)上流傳比較多的一個(gè)解決方案是，來(lái)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(duì)perl不是很感冒，下面給出一個(gè)C/C++寫(xiě)的fastcgi-wrapper。

3.2.1.?fastcgi-wrapper

其實(shí)編寫(xiě)C/C++的fastcgi-wrapper，就是寫(xiě)一個(gè)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(kāi)源了，C寫(xiě)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(jìn)入解壓目錄

l??autoreconf -i

l??./configure

l??make && make install

啟動(dòng)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(qǐng)求都會(huì)走到fcgiwrap，然后fcgiwrap會(huì)執(zhí)行cgi-bin目錄下的cgi程序。

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?

3.2.3.?編寫(xiě)cgi應(yīng)用程序

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#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/

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注意圖中的請(qǐng)求次數(shù)一直都是1，因?yàn)閏gi的模式是fork-and-exec，每次都是一個(gè)新的進(jìn)程。

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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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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