摘要：原文開發(fā)之介紹和環(huán)境搭建由于需要做一些簡(jiǎn)單的基于的開發(fā)，開始學(xué)習(xí)和調(diào)研，本篇介紹和的概念以及基于官方的，以及搭建起簡(jiǎn)單的開發(fā)環(huán)境，以作備忘。所以程序其實(shí)沒有語言限制，只要能夠讀取環(huán)境變量，讀寫標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出即可。管理器有多種形式。

原文：FastCGI+lighttpd開發(fā)之介紹和環(huán)境搭建

由于需要做一些簡(jiǎn)單的基于FastCGI的Web開發(fā)，開始學(xué)習(xí)和調(diào)研，本篇介紹CGI和FastCGI的概念以及基于FastCGI官方的devkit，以及l(fā)ighttpd搭建起簡(jiǎn)單的開發(fā)環(huán)境，以作備忘。

現(xiàn)在開發(fā)Web有N種選擇，啥php，C#，java，ruby，nodejs...哪個(gè)都比開發(fā)FastCGI要簡(jiǎn)單和強(qiáng)大的多，為何還要跑到這么個(gè)底層來做Web服務(wù)呢？答案是嵌入式系統(tǒng)需求！我們知道嵌入式系統(tǒng)往往由于硬件的限制，為了節(jié)約處理器和內(nèi)存，很多事情都需要省的點(diǎn)用。對(duì)于簡(jiǎn)單的Web服務(wù)，沒有必要（或者不能）去使用高層次的編程框架，那么這個(gè)時(shí)候，就可以直接基于CGI那套協(xié)議來進(jìn)行開發(fā)。通常在這個(gè)層次下，C語言是首選。

要搞清楚FastCGI，必須先搞清楚CGI

參考

CGI與FastCGI

Nginx + CGI/FastCGI + C/Cpp

搞不清FastCgi與PHP-fpm之間是個(gè)什么樣的關(guān)系

CGI是一種協(xié)議，用于擴(kuò)展Web服務(wù)器原本的能力。我們知道，Web服務(wù)器最早是用來提供靜態(tài)文件訪問的，想要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)內(nèi)容提供是比較困難的。CGI因此而產(chǎn)生。這是一套協(xié)議，簡(jiǎn)單的說，就是Web服務(wù)器在必要的時(shí)候，為了處理Request，會(huì)調(diào)起一個(gè)進(jìn)程（CGI程序），讓這個(gè)進(jìn)程來處理請(qǐng)求，并將這個(gè)進(jìn)程返回的結(jié)果返回給客戶端。然后進(jìn)程結(jié)束，下次請(qǐng)求重復(fù)這個(gè)過程。這個(gè)過程中涉及到Web進(jìn)程和CGI程序進(jìn)程的輸入和輸出協(xié)議，這個(gè)機(jī)制和協(xié)議就叫CGI。那么具體的說，在CGI程序中，輸入和輸出是通過stdin,stdout,stderr來進(jìn)行的，請(qǐng)求的參數(shù)等則是通過環(huán)境變量來傳遞的。所以CGI程序其實(shí)沒有語言限制，只要能夠讀取環(huán)境變量，讀寫標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出即可。下圖以Apache和Python為例，說明CGI的工作方式

Python的CGI擴(kuò)展能夠在Python解釋器的幫助下，解釋用戶編寫的Python腳本，從而輸入輸出，雖然這個(gè)模型相比上面闡述的基本模型要復(fù)雜一點(diǎn)，但是本質(zhì)是相同的。

CGI的缺點(diǎn)很明顯，每個(gè)請(qǐng)求都要啟動(dòng)進(jìn)程來處理請(qǐng)求，進(jìn)程啟動(dòng)的開銷是沒有必要的。

為了解決CGI的缺點(diǎn)，誕生了FastCGI。既然CGI的缺點(diǎn)是進(jìn)程的頻繁啟動(dòng)和關(guān)閉，那么是否可以有一個(gè)專門管理CGI進(jìn)程的程序，在沒有Request請(qǐng)求的情況下，保持多個(gè)CGI進(jìn)程的掛起狀態(tài)，當(dāng)有請(qǐng)求的時(shí)候，分配一個(gè)進(jìn)程來處理，處理完成后掛起，就像是進(jìn)程池一樣。這個(gè)進(jìn)程池的管理程序稱為FastCGI管理器，從字面看，它可以提高CGI程序的效率。

不光是處理模型的優(yōu)化，CGI程序只能在Web服務(wù)器本機(jī)執(zhí)行，而基于FastCGI的管理下，CGI程序可以被部署在遠(yuǎn)程，通過TCP Socket或者Unix domain Socket來傳輸數(shù)據(jù)，這種模式可以理解為FastCGI代理。

FastCGI管理器有多種形式。例如：Apache和Lighttpd是通過模塊的方式實(shí)現(xiàn)FastCGI管理器的，而Nginx則是通過FastCGI代理模式實(shí)現(xiàn)的（也就是說需要一個(gè)多帶帶的FastCGI管理器進(jìn)程，該進(jìn)程通過偵聽TCP Socket或者Unix domain Socket在Nginx和CGI程序之間起到橋梁作用）。

同樣是Apache和Python為例，下圖為FastCGI的啟動(dòng)和運(yùn)行的模型

Apache在調(diào)用用戶腳本的時(shí)候，會(huì)依靠Apache內(nèi)建的FastCGI模塊來調(diào)度CGI進(jìn)程，CGI進(jìn)程也不會(huì)消亡，下次請(qǐng)求就不需要重新啟動(dòng)解析器了。而且CGI進(jìn)程是通過Socket形式實(shí)現(xiàn)輸入輸出的，當(dāng)然CGI程序在編寫的時(shí)候，仍然是通過stdin,stdout,stderr來輸入輸出，只是最終可能是通過網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的，這樣做可以實(shí)現(xiàn)從CGI程序到FastCGI程序的平滑過渡。你會(huì)發(fā)現(xiàn)開發(fā)FastCGI程序跟開發(fā)CGI程序并沒有多少區(qū)別。

關(guān)于Nginx的FastCGI代理模式，有必要多說幾句。Nginx自身沒有實(shí)現(xiàn)FastCGI管理器，但是Nginx可以支持FastCGI代理，我們來看看Nginx是如何配置php的就明白了：

location ~ .php$ {
    root  html;
    fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
    fastcgi_index  index.php;
    fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
    include        fastcgi_params;
}

可以看到，Nginx其實(shí)是把請(qǐng)求扔給127.0.0.1:9000，那么還需要一個(gè)程序來監(jiān)聽127.0.0.1:9000啊，對(duì)了！這個(gè)程序就是php-fpm，所以我們?cè)谟肗ginx配置php的時(shí)候需要：

php-fpm start

php-fpm可以幫Nginx實(shí)現(xiàn)CGI進(jìn)程管理器的功能?？雌饋砗寐闊┯袥]有，為什么Apache無需php-fpm，原因上面說了，Apache是通過模塊實(shí)現(xiàn)的，無需多帶帶啟動(dòng)php-fpm。

那么，如何開始開發(fā)一個(gè)FastCGI程序呢，我們需要FastCGI的開發(fā)套件，以及一個(gè)合適的Web服務(wù)器，這里FastCGI套件從這里下載，Web服務(wù)器，我們選擇了lighttpd，因?yàn)榧热灰苯娱_發(fā)CGI程序，那么通常你會(huì)選擇盡可能輕量的Web服務(wù)器。當(dāng)然支持FastCGI的Web服務(wù)器很多，這里有列表。

lighttpd的安裝就不多說了，你可以選擇編譯安裝或者源安裝，我選擇了編譯安裝，所以后續(xù)的啟動(dòng)啥的麻煩一點(diǎn)。

如果是編譯安裝的，那么你需要將源碼包doc里面的config文件夾復(fù)制到/etc下，并重命名為lighttpd，這里面是lighttpd的一系列啟動(dòng)配置，然后像下面這樣啟動(dòng)：

/usr/local/sbin/lighttpd -f /etc/lighttpd/lighttpd.conf

如果你經(jīng)常折騰Web服務(wù)器，這應(yīng)該很好理解。當(dāng)然你可以查看一下配置文件，了解個(gè)大概（尤其是日志文件的位置），由于配置文件有很多注釋，分享一個(gè)命令，能去掉注釋部分，只看重點(diǎn)：

sed -n "/^s*[^#]/p" /etc/lighttpd/lighttpd.conf

重啟的話，可以通過下面命令先殺掉相關(guān)的進(jìn)程，然后再啟動(dòng)

killall lighttpd
/usr/local/sbin/lighttpd -f /etc/lighttpd/lighttpd.conf

這個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單，在/etc/lighttpd/modules.conf，將里面的fastcgi模塊的引用反注釋掉

include "conf.d/fastcgi.conf"

那么關(guān)于fastcgi的配置就順理成章的在conf.d/fastcgi.conf中了，其中關(guān)鍵的一句是：

server.modules += ( "mod_fastcgi" )

底下有很多示例配置，尤其是對(duì)php的配置示例，尤其詳細(xì)，然而我們是直接做CGI程序，可以參考這個(gè)配置

fastcgi.debug = 1
fastcgi.server = (
    ".fcgi" => (
     "local" => (
      "socket" => socket_dir + "fcgitest-fcgi.socket",
      "checklocal" => "disable",
      "bin-path" => server_root + "/htdocs/cgi-bin/fh.fcgi",
      "idle-timeout" => 10,
      "min-procs" => 1,
      "max-procs" => 1
     )
    )
)

理解了FastCGI原理后，再來看這個(gè)其實(shí)很容易理解：

對(duì)所有.fcgi后綴的處理

通過fcgitest-fcgi.socket

用/htdocs/cgi-bin/fh.fcgi程序來處理

最多同時(shí)駐留1個(gè)CGI進(jìn)程，最少1個(gè)（對(duì)于嵌入式系統(tǒng)，并不是要處理高并發(fā)，多個(gè)進(jìn)程并沒有意義）

我們可以通過瀏覽器訪問http://localhost/cgi-bin/fh.fcgi，即可執(zhí)行fh.fcgi程序（這里htdocs是配置的文檔根目錄）。

那么接下來的重點(diǎn)是開發(fā)/htdocs/cgi-bin/fh.fcgi程序。

下載好套件后，解壓在fcgi-devel-kit目錄

cd fcgi-devel-kit
./configure
make
cd libfcgi
make
make install

顯然我們其實(shí)需要的是FastCGI的include和lib，上面的命令可以在/usr/local/lib下創(chuàng)建幾個(gè)相關(guān)的庫文件：

-rw-r--r--.  1 root root 204902 Nov 15 20:09 libfcgi.a
-rwxr-xr-x.  1 root root    704 Nov 15 20:09 libfcgi.la
lrwxrwxrwx.  1 root root     16 Nov 15 20:09 libfcgi.so -> libfcgi.so.0.0.0
lrwxrwxrwx.  1 root root     16 Nov 15 20:09 libfcgi.so.0 -> libfcgi.so.0.0.0
-rwxr-xr-x.  1 root root 145320 Nov 15 20:09 libfcgi.so.0.0.0

.a是靜態(tài)庫，.la是基于libtool的鏈接庫。后面你可以選擇使用.a來鏈接，也可以使用libtool工具，使用.la來構(gòu)建。

完成套件的安裝后，先創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目文件，并將include和libtool工具拷貝進(jìn)去（如果你不打算用libtool編譯，可以不拷貝libtool）

mkdir -p ~/Projects/fh
cp -r ~/fcgi-devel-kit/include ~/Project/fh/fcgi_inc
cp ~/fcgi-devel-kit/libtool ~/Project/fh/libtool

創(chuàng)建一個(gè)main.c文件，并編輯如下：

#include 
#include 

int main(){
 int count = 0;
 while(FCGI_Accept() >= 0){
    printf("Content-type: text/html
"
           "
"
           ""
           "
FastCGI Hello! (C, fcgi_stdio library)
"
           "Request number %d running on host %s
",
            ++count, getenv("SERVER_NAME"));
 }
}

上面的程序跟普通的CGI程序的關(guān)鍵區(qū)別在于while(FCGI_Accept() >= 0)，這個(gè)條件會(huì)在沒有請(qǐng)求需要處理的時(shí)候阻塞，那么進(jìn)程就會(huì)掛起，并在正常情況下不會(huì)退出。這樣就實(shí)現(xiàn)了進(jìn)程駐留的效果。

使用libtool進(jìn)行編譯和鏈接

./libtool --mode=compile gcc -I fcgi_inc -c main.c

rm -f .libs/main.lo
gcc -I fcgi_inc -c main.c  -fPIC -DPIC -o .libs/main.lo
gcc -I fcgi_inc -c main.c -o main.o >/dev/null 2>&1
mv -f .libs/main.lo main.lo

編譯得到的是main.lo和main.o，前者用于繼續(xù)用libtool鏈接FastCGI的lib，后者可用于普通的鏈接。

接著鏈接：

./libtool --mode=link gcc -o fh main.lo /usr/local/lib/libfcgi.la

gcc -o fh main.o  /usr/local/lib/libfcgi.so -lnsl  -Wl,--rpath -Wl,/usr/local/lib -Wl,--rpath -Wl,/usr/local/lib

得到的程序fh，是通過main.o和/usr/local/lib/libfcgi.so鏈接后生成的（動(dòng)態(tài)鏈接），可以看到libtool實(shí)際上只是對(duì)gcc的一個(gè)包裝而已。據(jù)說是為了方便解決依賴庫，筆者折騰了好久才弄清楚。

最后，將fh復(fù)制到目標(biāo)目錄，并重命名。當(dāng)然如果fh.fcgi進(jìn)程已經(jīng)由lighttpd啟動(dòng)，需要?dú)⒌暨M(jìn)程，再覆蓋。

cp -f fh /srv/www/htdocs/cgi-bin/fh.fcgi

最后使用瀏覽器的訪問效果：

需要注意的是，訪問的文件還是必須物理存在的（因?yàn)闆]有配置任何rewrite），比如這里訪問的cgi-bin/fg.fcgi，實(shí)際上映射了/srv/www/htdocs/cgi-bin/fg.fcgi文件，然后再用fastcgi的方式來處理。否則只會(huì)返回404，筆者在這里卡了一下。

花了一天時(shí)間，簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)的FastCGI的開發(fā)，后續(xù)還需要使用IDE來開發(fā)，并實(shí)現(xiàn)交叉編譯，后面再折騰了。