CGI是什么

CGI是common gateway interface的縮寫，大家都譯作通用網(wǎng)關(guān)接口，但很不幸，我們無法見名知意。

我們知道，web服務器所處理的內(nèi)容都是靜態(tài)的，要想處理動態(tài)內(nèi)容，需要依賴于web應用程序，如php、jsp、python、perl等。但是web server如何將動態(tài)的請求傳遞給這些應用程序？它所依賴的就是cgi協(xié)議。沒錯，是協(xié)議，也就是web server和web應用程序交流時的規(guī)范。

換句話說，通過cgi協(xié)議，再結(jié)合已搭建好的web應用程序，就可以讓web server也能"處理"動態(tài)請求(或者說，當用戶訪問某個特定資源時，可以觸發(fā)執(zhí)行某個web應用程序來實現(xiàn)特定功能)，你肯定知道處理兩字為什么要加上雙引號。

簡單版的cgi工作方式如下：

             

例如，在谷歌搜索欄中搜索一個關(guān)鍵詞"http"，對應的URL為：

https://www.google.com/search?q=http&oq=http&aqs=chrome..69i57j69i60l4j0.1136j0j8&sourceid=chrome&ie=UTF-8

當谷歌的web server收到該請求后，先分析該url，從中知道了要執(zhí)行search程序，并且還知道了一系列要傳遞給search的參數(shù)及其對應的value。web server會將這些程序參數(shù)和其它一些環(huán)境變量根據(jù)cgi協(xié)議通過TCP或套接字等方式傳遞給已啟動的cgi程序(可能是cgi進程，或者是已加載的模塊cgi模塊)。當cgi進程接收到web server的請求后，調(diào)用search程序并執(zhí)行，同時還會傳遞參數(shù)給search程序。search執(zhí)行結(jié)束后，cgi進程/線程將處理結(jié)果返回給web server，web server再返回給瀏覽器。

有多種方式可以執(zhí)行cgi程序，但對http的請求方法來說，只有g(shù)et和post兩種方法允許執(zhí)行cgi腳本(即上面的search程序)。實際上post方法的內(nèi)部本質(zhì)還是get方法，只不過在發(fā)送http請求時，get和post方法對url中的參數(shù)處理方式不一樣而已。

任何一種語言都能編寫CGI，只不過有些語言比較擅長，有些語言則非常繁瑣，例如用bash shell開發(fā)，那么需要用echo等打印語句將執(zhí)行結(jié)果放在巨多無比的html的標簽中輸出給客戶端。常用于編寫CGI的語言有perl、php、python等，java也一樣能寫，但java的servlet完全能實現(xiàn)CGI的功能，且更優(yōu)化、更利于開發(fā)。

各種術(shù)語解釋

說實話，對于一個沒接觸過編程語言的人來說，剛接觸cgi概念的時候肯定會有一堆疑問，這到底是什么鬼，處理動態(tài)內(nèi)容的東西不是像php一樣的應用程序嗎，跟cgi有幾毛錢關(guān)系，fastcgi又是什么？我想，非科班出身的強迫癥患者(包括我)一定會被這些概念折騰的死去活來。

以php為例，我將一次動態(tài)請求相關(guān)的概念大致都簡單解釋一遍。

cgi：它是一種協(xié)議。通過cgi協(xié)議，web server可以將動態(tài)請求和相關(guān)參數(shù)發(fā)送給專門處理動態(tài)內(nèi)容的應用程序。

fastcgi：也是一種協(xié)議，只不過是cgi的優(yōu)化版。cgi的性能較爛，fastcgi則在其基礎上進行了改進。

php-cgi：fastcgi是一種協(xié)議，而php-cgi實現(xiàn)了這種協(xié)議。不過這種實現(xiàn)比較爛。它是單進程的，一個進程處理一個請求，處理結(jié)束后進程就銷毀。

php-fpm：是對php-cgi的改進版，它直接管理多個php-cgi進程/線程。也就是說，php-fpm是php-cgi的進程管理器因此它也算是fastcgi協(xié)議的實現(xiàn)。在一定程度上講，php-fpm與php的關(guān)系，和tomcat對java的關(guān)系是類似的。

cgi進程/線程：在php上，就是php-cgi進程/線程。專門用于接收web server的動態(tài)請求，調(diào)用并初始化zend虛擬機。

cgi腳本：被執(zhí)行的php源代碼文件。

zend虛擬機：對php文件做詞法分析、語法分析、編譯成opcode，并執(zhí)行。最后關(guān)閉zend虛擬機。

cgi進程/線程和zend虛擬機的關(guān)系：cgi進程調(diào)用并初始化zend虛擬機的各種環(huán)境。

以php-fpm為例，web server從轉(zhuǎn)發(fā)動態(tài)請求到結(jié)束的過程大致如下：

而每個php-cgi進程的作用大致包括：(有些功能分類錯誤，請無視，知道大致功能就夠了)

注意，盡管php-fpm的全稱為PHP FastCGI Process Manager，但嚴格地講，php-fpm不是fastcgi的進程管理器，而是php fastcgi即php-cgi的進程管理器。fastcgi只是一種協(xié)議，不是進程。就像http協(xié)議一樣，apache對它的實現(xiàn)是httpd，nginx對它的實現(xiàn)就叫nginx。

再次說明，cgi和fastcgi是一種協(xié)議。各種支持和WEB交互的編程語言對cgi/fastcgi協(xié)議都做了各自的實現(xiàn)(當然，任何一種語言都能寫cgi腳本)，而php上的php-cgi和php-fpm正是php對fastcgi協(xié)議的實現(xiàn)。

web server和CGI的交互模式

web server對cgi進程/線程來說，它的作用就是發(fā)起動態(tài)處理請求，傳遞一些參數(shù)和環(huán)境變量，最后接收cgi的返回結(jié)果。再通俗而不嚴謹?shù)卣f，web server通過cgi/fastcgi協(xié)議將動態(tài)請求轉(zhuǎn)發(fā)給執(zhí)行cgi腳本的應用程序。通過下面httpd.conf中的轉(zhuǎn)發(fā)配置應該很容易理解(httpd和php-fpm的交互)：

ProxyRequests off
ProxyPassMatch ^/(.*\.php)$fcgi://127.0.0.1:9000/usr/local/apache/htdocs/$1

以最典型的apache httpd和php為例，對于httpd來說，web server和php-cgi有3種交互模式。

cgi模式：httpd接收到一個動態(tài)請求就fork一個cgi進程，cgi進程返回結(jié)果給httpd進程后自我銷毀。

動態(tài)模塊模式：將php-cgi的模塊(例如php5_module)編譯進httpd。在httpd啟動時會加載模塊，加載時也將對應的模塊激活，php-cgi也就啟動了。(注：糾正一個小小錯誤，很多人以為動態(tài)編譯的模塊是可以在需要的時候隨時加載調(diào)用，不需要的時候它們就停止了，實際上不是這樣的。和靜態(tài)編譯的模塊一樣，動態(tài)加載的模塊在被加載時就被加入到激活鏈表中，無論是否使用它，它都已經(jīng)運行在apache httpd的內(nèi)部。可參考LoadModule指令的官方手冊)

php-fpm模式：使用php-fpm管理php-cgi，此時httpd不再控制php-cgi進程的啟動。可以將php-fpm獨立運行在非web服務器上，實現(xiàn)所謂的動靜分離。

實際上，借助模塊mod_fastcgi還可以實現(xiàn)fastcgi模式。同cgi一樣，管理模式的先天缺陷決定了這并不是一種好方法。

CGI模式

使用CGI模式時，當動態(tài)請求到達，httpd臨時啟動一個cgi解釋器，并通過cgi協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)要運行的內(nèi)容。當cgi腳本運行結(jié)束后，將結(jié)果返回給httpd，然后cgi解釋器進程自我銷毀。當多個動態(tài)請求到達時，將先后啟動多個cgi解釋器。因此，這種方法效率極低。

在注釋掉php5_module的LoadModule相關(guān)行后，使用action指令指定要使用cgi運行的類型。但注意，action指令是mod_action提供的，所以必須已經(jīng)加載該模塊。

例如：指定MIME類型為image/gif的請求使用images.cgi運行。顯然，images.cgi腳本你必須先寫好。

Action image/gif /cgi-bin/images.cgi

還可以通過添加handler來復合文件類型，再使用某個cgi腳本去運行這個handler中的任意類型。

AddHandler my-file-type .xyz
Action my-file-type "/cgi-bin/program.cgi"

對于php來說，則可以使用安裝php時bin目錄下提供的php-cgi程序作為cgi程序。

[root@xuexi php]# ls /usr/local/php/bin/
pear  peardev  pecl  phar  phar.phar  php  php-cgi  php-config  phpize

# 復制到apache默認的cgi-bin目錄下，方便管理
[root@xuexi php]# cp /usr/local/php/bin/php-cgi /usr/local/apache/cgi-bin/

# 在httpd.conf中添加以下行
Action application/x-httpd-php /usr/local/php/bin/cgi-bin/php-cgi

模塊模式

在編譯php時，將php5_module模塊編譯到apache中，例如在編譯php時在./configure配置中加上"--with-apxs2=/usr/local/apache/bin/apxs"。

這種交互模式下，httpd在啟動時加載并激活php_module。也就是說，php-cgi常駐在httpd進程內(nèi)部。當動態(tài)請求到達時，httpd不用再生成cgi解釋器，而是直接將動態(tài)請求轉(zhuǎn)發(fā)給它內(nèi)部php-cgi。

配置實用這種交互模式非常簡單，只需使用LoadModule加載php_module，再添加對應的MIME處理器即可。

LoadModule php5_module modules/libphp5.so

# 在mime模塊中添加對應的類型
<IfModule mime_module>
AddType application/x-httpd-php .php
AddType applicaiton/x-httpd-php-source .phps

php-fpm模式

前面說了，php-fpm是php-cgi的進程管理器。這種交互方式實際上是讓php-cgi以獨立于httpd的方式存在，目前基本使用php-fpm的方式管理php-cgi進程。也就是說，這種模式下，php-cgi和httpd已經(jīng)分離了，它們的分離意味著請求的動靜分離變?yōu)榭赡埽篽ttpd和php-fpm分別運行在不同服務器上。動靜分離后，壓力也分散到各自的服務器上。

要讓php-fpm以這種方式運行，需要在編譯的./configure配置選項中添加"--enable-fpm"選項。當然，還得啟動php-fpm服務。例如：

service php-fpm start

這樣php-cgi進程就開放著端口(默認9000)等待httpd轉(zhuǎn)發(fā)動態(tài)請求。要讓httpd能夠轉(zhuǎn)發(fā)請求到php-cgi上，需要在httpd.conf中關(guān)閉正向代理，并設置fastcgi協(xié)議代理參數(shù)。例如，轉(zhuǎn)發(fā)到192.168.100.54主機上的php-fpm。

# 加載代理模塊
LoadModule proxy_module modules/mod_proxy.so
LoadModule proxy_fcgi_module modules/mod_proxy_fcgi.so

# 添加MIME類型
AddType application/x-httpd-php .php
AddType application/x-httpd-php-source .phps

# 在需要轉(zhuǎn)發(fā)的虛擬主機中配置轉(zhuǎn)發(fā)代理
ProxyRequests offProxyPassMatch ^/(.*\.php)$ fcgi://192.168.100.54:9000/usr/local/apache/htdocs/$1

來源：碼農(nóng)有道