簡單說明CGI是什麼

時間＼2017-10-05

1. CGI是什麼

CGI是common gateway interface的縮寫，大家都譯作通用閘道介面，但很不幸，我們無法見名知意。

我們知道，web伺服器所處理的內容都是靜態的，要想處理動態內容，需要依賴于web應用程式，如php、jsp、python、perl等。但是web server如何將動態的請求傳遞給這些應用程式？它所依賴的就是cgi協議。

沒錯，是協議，也就是web server和web應用程式交流時的規範。換句話說，通過cgi協議，再結合已搭建好的web應用程式，就可以讓web server也能"處理"動態請求，你肯定知道處理兩字為什麼要加上雙引號。

簡單版的cgi工作方式如下：

例如，在穀歌搜索欄中搜索一個關鍵字"http"，對應的URL為：

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

當穀歌的web server收到該請求後，先分析該url，從中知道了要執行search程式，並且還知道了一系列要傳遞給search的參數及其對應的value。

web server會將這些程式參數和其它一些環境變數根據cgi協定通過TCP或通訊端等方式傳遞給已啟動的cgi程式(可能是cgi進程，或者是已載入的模組cgi模組)。當cgi進程接收到web server的請求後，調用search程式並執行，同時還會傳遞參數給search程式。search執行結束後，cgi進程/執行緒將處理結果返回給web server，web server再返回給流覽器。

有多種方式可以執行cgi程式，但對http的請求方法來說，只有get和post兩種方法允許執行cgi腳本(即上面的search程式)。

2.各種術語釋疑

說實話，對於一個沒接觸過程式設計語言的人來說，剛接觸cgi概念的時候肯定會有一堆疑問，這到底是什麼鬼，處理動態內容的東西不是像php一樣的應用程式嗎，跟cgi有幾毛錢關係，fastcgi又是什麼？我想，非科班出身的強迫症患者(包括我)一定會被這些概念折騰的死去活來。

以php為例，我將一次動態請求相關的概念大致都簡單解釋一遍。

cgi：它是一種協議。通過cgi協定，web server可以將動態請求和相關參數發送給專門處理動態內容的應用程式。

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

php-cgi：fastcgi是一種協定，而php-cgi實現了這種協議。不過這種實現比較爛。它是單進程的，一個進程處理一個請求，處理結束後進程就銷毀。

php-fmp：是對php-cgi的改進版，它直接管理多個php-cgi進程/執行緒。也就是說，php-fpm是php-cgi的進程管理器因此它也算是fastcgi協議的實現。

cgi進程/執行緒：在php上，就是php-cgi進程/執行緒。專門用於接收web server的動態請求，調用並初始化zend虛擬機器。

cgi腳本：被執行的php原始程式碼檔。

zend虛擬機器：對php檔做詞法分析、語法分析、編譯成opcode，並執行。最後關閉zend虛擬機器。

cgi進程/執行緒和zend虛擬機器的關係：cgi進程調用並初始化zend虛擬機器的各種環境。

以php-fpm為例，web server從轉發動態請求到結束的過程大致如下：

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，儘管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只是一種協定，不是進程。就像http協議一樣，apache對它的實現是httpd，nginx對它的實現就叫nginx。

再次說明，cgi和fastcgi是一種協議。各種支援和WEB交互的程式設計語言對cgi/fastcgi協定都做了各自的實現(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協議的實現。

3. web server和CGI的交互模式

web server對cgi進程/執行緒來說，它的作用就是發起動態處理請求，傳遞一些參數和環境變數，最後接收cgi的返回結果。再通俗而不嚴謹地說，web server通過cgi/fastcgi協定將動態請求轉發給執行cgi腳本的應用程式。通過下面httpd.conf中的轉發配置應該很容易理解(httpd和php-fpm的交互)：

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

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

cgi模式：httpd接收到一個動態請求就fork一個cgi進程，cgi進程返回結果給httpd進程後自我銷毀。

動態模組模式：將php-cgi的模組(例如php5_module)編譯進httpd。在httpd啟動時會載入模組，載入時也將對應的模組啟動，php-cgi也就啟動了。(注：糾正一個小小錯誤，很多人以為動態編譯的模組是可以在需要的時候隨時載入調用，不需要的時候它們就停止了，實際上不是這樣的。和靜態編譯的模組一樣，動態載入的模組在被載入時就被加入到啟動鏈表中，無論是否使用它，它都已經運行在apache httpd的內部。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伺服器上，實現所謂的動靜分離。

實際上，借助模組mod_fastcgi還可以實現fastcgi模式。同cgi一樣，管理模式的先天缺陷決定了這並不是一種好方法。

3.1 CGI模式

使用CGI模式時，當動態請求到達，httpd臨時啟動一個cgi解譯器，並通過cgi協定轉發要運行的內容。當cgi腳本運行結束後，將結果返回給httpd，然後cgi解譯器進程自我銷毀。當多個動態請求到達時，將先後啟動懂個cgi解譯器。因此，這種方法效率極低。

在注釋掉php5_module的LoadModule相關行後，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，所以必須已經載入該模組。

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來複合檔案類型，再使用某個cgi腳本去運行這個handler中的任意類型。

AddHandler my-file-type .xyzAction my-file-type "/cgi-bin/program.cgi"

對於php來說，則可以使用安裝php時bin目錄下提供的php-cgi程式作為cgi程式。

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

3.2 模組方式

在編譯php時，將php5_module模組編譯到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在啟動時載入並啟動php_module。也就是說，php-cgi常駐在httpd進程內部。當動態請求到達時，httpd不用再生成cgi解譯器，而是直接將動態請求轉發給它內部php-cgi。

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

LoadModule php5_module modules/libphp5.so# 在mime模組中添加對應的類型AddType application/x-httpd-php .phpAddType applicaiton/x-httpd-php-source .phps

3.3 php-fpm方式

前面說了，php-fpm是php-cgi的進程管理器。這種對話模式實際上是讓php-cgi以獨立於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已經分離了，它們的分離意味著請求的動靜分離變為可能：httpd和php-fpm分別運行在不同伺服器上。動靜分離後，壓力也分散到各自的伺服器上。

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進程就開放著埠(默認9000)等待httpd轉發動態請求。要讓httpd能夠轉發請求到php-cgi上，需要在httpd.conf中關閉正向代理，並設置fastcgi協定代理參數。例如，轉發到192.168.100.54主機上的php-fpm。

# 載入代理模組LoadModule proxy_module modules/mod_proxy.soLoadModule proxy_fcgi_module modules/mod_proxy_fcgi.so# 添加MIME類型AddType application/x-httpd-php .phpAddType application/x-httpd-php-source .phps# 在需要轉發的虛擬主機中配置轉發代理ProxyRequests offProxyPassMatch ^/(.*.php)$ fcgi://192.168.100.54:9000/usr/local/apache/htdocs/$1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協議的實現。