一、什么是CGI
- 通用网关接口（Common Gateway Interface、CGI）描述了客户端和服务器程序之间传输数据的一种标准，可以让一个客户端，从网页浏览器向执行在网络服务器上的程序请求数据。 CGI 独立于任何语言的，CGI 程序可以用任何脚本语言或者是完全独立编程语言实现，只 要这个语言可以在这个系统上运行。Unix shell script、Python、Ruby、PHP、perl、Tcl、C/C++ 和 Visual Basic 都可以用来编写 CGI 程序
- 最初，CGI 是在 1993 年由美国国家超级电脑应用中心(NCSA)为 NCSA HTTPd Web 服务 器开发的。这个 Web 服务器使用了 UNIX shell 环境变量来保存从 Web 服务器传递出去的参数，然后生成一个运行 CGI 的独立的进程
- web 服务器与 CGI 通过环境变量、标准输入、标准输出、标准错误互相传递数据。在遇到用户连接请求：
- 先要创建 CGI 子进程，然后 CGI 子进程处理请求，处理完事退出这个子进程： fork-and-execute
- CGI 方式是客户端有多少个请求，就开辟多少个子进程，每个子进程都需要启动自己的 解释器、加载配置，连接其他服务器等初始化工作，这是 CGI 进程性能低下的主要原 因。当用户请求非常多的时候，会占用大量的内存、cpu 等资源，造成性能低下
- CGI 使外部程序与 Web 服务器之间交互成为可能。CGI 程序运行在独立的进程中，并对每 个 Web 请求建立一个进程，这种方法非常容易实现，但效率很差，难以扩展。面对大量请 求，进程的大量建立和消亡使操作系统性能大大下降。此外，由于地址空间无法共享，也限 制了资源重用
- 使用场景：例如牛客网等平台中的在线编程工具，网页客户端将数据当做输入传递给后端的cgi程序，cgi程序处理完成之后将结果作为输出返回给客户端
- cgi与server进程的区别：cgi使用输入输出与客户端进行交互，但是server使用的是http等协议与客户端进行交互
二、FastCGI
- 快速通用网关接口（Fast Common Gateway Interface／FastCGI）是通用网关接口（CGI）的改进，描述了客户端和服务器程序之间传输数据的一种标准。FastCGI 致力于减少 Web 服务器 与 CGI 程式之间互动的开销，从而使服务器可以同时处理更多的 Web 请求。与为每个请求 创建一个新的进程不同，FastCGI 使用持续的进程来处理一连串的请求。这些进程由 FastCGI 进程管理器管理（例如下面我们要介绍的spawn-fcgi），而不是 web 服务器
- 由于 FastCGI 程序并不需要不断的产生新进程，可以大大降低服务器的压力并且产生较高的 应用效率。它的速度效率最少要比 CGI 技术提高 5 倍以上。它还支持分布式的部署，即 FastCGI 程序可以在 web 服务器以外的主机上执行
- CGI 是所谓的短生存期应用程序，FastCGI 是所谓的长生存期应用程序。FastCGI 像是一个常驻(long-live)型的 CGI，它可以一直执行着，不会每次都要花费时间去 fork 一次(这 是 CGI 最为人诟病的 fork-and-execute 模式)
- 总结起来就是：
- cgi是一个请求(一个客户端)对应一个进程，一个请求来时就创建一个cgi进程，请求结束后销毁该cgi进程
- FasiCGI就是在后端申请一个进程池，请求来了之后从进程池中取进程，而不用每次创建销毁
三、ngx_http_fastcgi_module模块
- Nginx有一个fast_cgi模块（ngx_http_fastcgi_module模块），其能与任何兼容FastCGI协议的服务器通信，该模块通过 fastcgi 协议将指定的客户端请求转发至 spawn-fcgi 处理
四、FastCGI通信协议
- FastCGI 是二进制连续传递的，定义了一个统一结构的消息头，用来读取每个消息的消息体， 方便消息包的切割。一般情况下， 最先发送的是 FCGI_BEGIN_REQUEST 类型的消息，然后是 FCGI_PARAMS 和 FCGI_STDIN 类型 的消息，当 FastCGI 响应处理完后，将发送 FCGI_STDOUT 和 FCGI_STDERR 类型的消息，最后以 FCGI_END_REQUEST 表示请求的结束
- FCGI_BEGIN_REQUEST 和 FCGI_END_REQUEST 分别表示请求的开始和结束，与整个协议相关
五、运行FastCGI程序的环境搭建
- 需要准备两样东西：
- cgi开发库：其提供相关cgi程序的接口，可以用来开发cgi程序
- spawn-fcgi：（FastCGI的进程管理器）cgi程序编写好之后，需要用spawn-fcgi来运行cgi程序
五、cgi开发库
- 使用 C/C++编写 FastCGI 应用程序，可以使用 FastCGI 软件开发套件或者其它开发框架，如 fcg
六、spawn-fcgi（FasiCGI进程管理器）
- Nginx不能像Apache那样直接执行外部可执行程序，但Nginx可以作为代理服务器，将请求转发给后端服务器，这也是Nginx的主要作用之一。其中 Nginx 就支持FastCGI代理，接收客户端的请求，然后将请求转发给后端FastCGI进程
- 由于FastCGI进程由FastCGI进程管理器管理，而不是Nginx。这样就需要一个 FastCGI 进程管理器，管理我们编写 FastCGI 程序
- spawn-fcgi是一个通用的 FastCGI 进程管理器，简单小巧，原先是属于 lighttpd 的一部分， 后来由于使用比较广泛，所以就迁移出来作为独立项目（此处我们使用C语言编写的FastCGI程序，因此用spawn-fcgi进行管理器，其他的进程管理器还有php-fpm(管理PHP的)等）
- spawn-fcgi 使用 pre-fork 模型，功能主要是打开监听端口，绑定地址，然后 fork-and-exec 创建我们编写的 FastCGI 应用程序进程，退出完成工作。FastCGI 应用程序初始化，然后进入死循环侦听 socket 的连接请求
七、echo回显应用程序
- 在fcgi源码包的example目录下有很多fcgi的演示案例，此处我们来使用echo这个程序案例
八、编程演示案例
- 让Nginx运行FastCGI程序的工作原理大致为：
- 第一步：先编写一个FastCGI程序（例如名为demo.c），然后将其编译为一个可执行程序（例如编译名为demo）
- 第二步：使用spwanfcgi程序运行你这个FastCGI程序demo
- 第三步：编写Nginx配置文件，在配置文件的location模块中使用FasiCGI指令声明你这个FastCGI程序
- 第四步：客户端通过URI访问Nginx配置文件中对应FastCGI程序的location的URI，与CGI程序进行交互
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