CGI
CGI即通用網(wǎng)關(guān)接口(Common Gateway Interface)，是外部應(yīng)用程序(CGI程序)與Web服務(wù)器之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，是在CGI程序和Web服務(wù)器之間傳遞信息的規(guī)程。CGI規(guī)范允許Web服務(wù)器執(zhí)行外部程序，并將它們的輸出發(fā)送給Web瀏覽器，CGI將Web的一組簡單的靜態(tài)超媒體文檔變成一個(gè)完整的新的交互式媒體。通俗的講CGI就像是一座橋，把網(wǎng)頁和WEB服務(wù)器中的執(zhí)行程序連接起來，它把HTML接收的指令傳遞給服務(wù)器的執(zhí)行程序，再把服務(wù)器執(zhí)行程序的結(jié)果返還給HTML頁。CGI 的跨平臺(tái)性能極佳，幾乎可以在任何操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。
CGI方式在遇到連接請(qǐng)求(用戶請(qǐng)求)先要?jiǎng)?chuàng)建cgi的子進(jìn)程，激活一個(gè)CGI進(jìn)程，然后處理請(qǐng)求，處理完后結(jié)束這個(gè)子進(jìn)程。這就是fork-and-execute模式。所以用cgi方式的服務(wù)器有多少連接請(qǐng)求就會(huì)有多少cgi子進(jìn)程，子進(jìn)程反復(fù)加載是cgi性能低下的主要原因。當(dāng)用戶請(qǐng)求數(shù)量非常多時(shí)，會(huì)大量擠占系統(tǒng)的資源如內(nèi)存，CPU時(shí)間等，造成效能低下。
CGI腳本工作流程：
● 瀏覽器通過HTML表單或超鏈接請(qǐng)求指向一個(gè)CGI應(yīng)用程序的URL。
● 服務(wù)器收發(fā)到請(qǐng)求。
● 服務(wù)器執(zhí)行所指定的CGI應(yīng)用程序。
● CGI應(yīng)用程序執(zhí)行所需要的操作，通常是基于瀏覽者輸入的內(nèi)容。
● CGI應(yīng)用程序把結(jié)果格式化為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和瀏覽器能夠理解的文檔(通常是HTML網(wǎng)頁)。
● 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器把結(jié)果返回到瀏覽器中。
FastCGI
FastCGI是一個(gè)可伸縮地、高速地在HTTP server和動(dòng)態(tài)腳本語言間通信的接口。多數(shù)流行的HTTP server都支持FastCGI，包括Apache、Nginx和lighttpd等，同時(shí)，F(xiàn)astCGI也被許多腳本語言所支持，其中就有PHP。
FastCGI是從CGI發(fā)展改進(jìn)而來的。傳統(tǒng)CGI接口方式的主要缺點(diǎn)是性能很差，因?yàn)槊看蜨TTP服務(wù)器遇到動(dòng)態(tài)程序時(shí)都需要重新啟動(dòng)腳本解析器來執(zhí)行解析，然后結(jié)果被返回給HTTP服務(wù)器。這在處理高并發(fā)訪問時(shí)，幾乎是不可用的。FastCGI像是一個(gè)常駐(long-live)型的CGI，它可以一直執(zhí)行著，只要激活后，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)。CGI 就是所謂的短生存期應(yīng)用程序，F(xiàn)astCGI 就是所謂的長生存期應(yīng)用程序。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。它還支持分布式的運(yùn)算, 即 FastCGI 程序可以在網(wǎng)站服務(wù)器以外的主機(jī)上執(zhí)行并且接受來自其它網(wǎng)站服務(wù)器來的請(qǐng)求。
FastCGI是語言無關(guān)的、可伸縮架構(gòu)的CGI開放擴(kuò)展，其主要行為是將CGI解釋器進(jìn)程保持在內(nèi)存中并因此獲得較高的性能。眾所周知，CGI解釋器的反復(fù)加載是CGI性能低下的主要原因，如果CGI解釋器保持在內(nèi)存中并接受FastCGI進(jìn)程管理器調(diào)度，則可以提供良好的性能、伸縮性、Fail-Over特性等等。FastCGI接口方式采用C/S結(jié)構(gòu)，可以將HTTP服務(wù)器和腳本解析服務(wù)器分開，同時(shí)在腳本解析服務(wù)器上啟動(dòng)一個(gè)或者多個(gè)腳本解析守護(hù)進(jìn)程。當(dāng)HTTP服務(wù)器每次遇到動(dòng)態(tài)程序時(shí)，可以將其直接交付給FastCGI進(jìn)程來執(zhí)行，然后將得到的結(jié)果返回給瀏覽器。這種方式可以讓HTTP服務(wù)器專一地處理靜態(tài)請(qǐng)求或者將動(dòng)態(tài)腳本服務(wù)器的結(jié)果返回給客戶端，這在很大程度上提高了整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的性能。
FastCGI的工作流程:
● Web Server啟動(dòng)時(shí)載入FastCGI進(jìn)程管理器(PHP-CGI或者PHP-FPM或者spawn-cgi)
● 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(可見多個(gè)php-cgi)并等待來自Web Server的連接。
● 當(dāng)客戶端請(qǐng)求到達(dá)Web Server時(shí)，F(xiàn)astCGI進(jìn)程管理器選擇并連接到一個(gè)CGI解釋器。Web server將CGI環(huán)境變量和標(biāo)準(zhǔn)輸入發(fā)送到FastCGI子進(jìn)程php-cgi。
● FastCGI子進(jìn)程完成處理后將標(biāo)準(zhǔn)輸出和錯(cuò)誤信息從同一連接返回Web Server。當(dāng)FastCGI子進(jìn)程關(guān)閉連接時(shí)，請(qǐng)求便告處理完成。FastCGI子進(jìn)程接著等待并處理來自FastCGI進(jìn)程管理器(運(yùn)行在Web Server中)的下一個(gè)連接。在CGI模式中，php-cgi在此便退出。
FastCGI 的特點(diǎn)
打破傳統(tǒng)頁面處理技術(shù)。傳統(tǒng)的頁面處理技術(shù)，程序必須與 Web 服務(wù)器或 Application 服務(wù)器處于同一臺(tái)服務(wù)器中。這種歷史已經(jīng)早N年被FastCGI技術(shù)所打破，F(xiàn)astCGI技術(shù)的應(yīng)用程序可以被安裝在服務(wù)器群中的任何一臺(tái)服務(wù)器，而通過 TCP/IP協(xié)議與 Web 服務(wù)器通訊，這樣做既適合開發(fā)大型分布式 Web 群，也適合高效數(shù)據(jù)庫控制。
明確的請(qǐng)求模式。CGI 技術(shù)沒有一個(gè)明確的角色，在 FastCGI 程序中，程序被賦予明確的角色(響應(yīng)器角色、認(rèn)證器角色、過濾器角色)。
ISAPI
ISAPI(Internet Server Application Program Interface)是微軟提供的一套面向WEB服務(wù)的API接口，它能實(shí)現(xiàn)CGI提供的全部功能，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展，如提供了過濾器應(yīng)用程序接口。ISAPI應(yīng)用大多數(shù)以DLL動(dòng)態(tài)庫的形式使用，可以在被用戶請(qǐng)求后執(zhí)行，在處理完一個(gè)用戶請(qǐng)求后不會(huì)馬上消失，而是繼續(xù)駐留在內(nèi)存中等待處理別的用戶輸入。此外,ISAPI的DLL應(yīng)用程序和WEB服務(wù)器處于同一個(gè)進(jìn)程中，效率要顯著高于CGI。(由于微軟的排他性，只能運(yùn)行于windows環(huán)境)
ISAPI服務(wù)器擴(kuò)展為使用 Internet 服務(wù)器的通用網(wǎng)關(guān)接口(CGI) 應(yīng)用程序提供了另一種選擇。與 CGI 應(yīng)用程序不同，ISA 在 HTTP服務(wù)器所在的同一地址空間運(yùn)行，并且可以訪問可由 HTTP 服務(wù)器使用的所有資源。ISA 的系統(tǒng)開銷比 CGI 應(yīng)用程序低，因?yàn)樗鼈儾灰髣?chuàng)建其他進(jìn)程，也不執(zhí)行需要越過進(jìn)程邊界的通信，而這種通信非常耗時(shí)。如果內(nèi)存被其他進(jìn)程所需要，擴(kuò)展和篩選器DLL 都可能被卸載。ISAPI 允許在一個(gè) DLL 中有多個(gè)命令，這些命令作為 DLL 中CHttpServer對(duì)象的成員函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。CGI 要求每個(gè)任務(wù)有一個(gè)單獨(dú)的名稱和一個(gè)到單獨(dú)的可執(zhí)行文件的 URL 映射。每個(gè)新的 CGI 請(qǐng)求啟動(dòng)一個(gè)新進(jìn)程，而每個(gè)不同的請(qǐng)求包含在各自的可執(zhí)行文件中，這些文件根據(jù)每個(gè)請(qǐng)求加載和卸載，因此系統(tǒng)開銷高于 ISA。
PHP-CGI
PHP-CGI是PHP自帶的FastCGI管理器。PHP-CGI的不足：
● php-cgi變更php.ini配置后需重啟php-cgi才能讓新的php-ini生效，不可以平滑重啟
● 直接殺死php-cgi進(jìn)程php就不能運(yùn)行了。(PHP-FPM和Spawn-FCGI就沒有這個(gè)問題,守護(hù)進(jìn)程會(huì)平滑從新生成新的子進(jìn)程。)
Spawn-FCGI
Spawn-FCGI是一個(gè)通用的FastCGI管理服務(wù)器，它是lighttpd中的一部份，很多人都用Lighttpd的Spawn-FCGI進(jìn)行FastCGI模式下的管理工作，不過有不少缺點(diǎn)。而PHP-FPM的出現(xiàn)多少緩解了一些問題，但PHP-FPM有個(gè)缺點(diǎn)就是要重新編譯，這對(duì)于一些已經(jīng)運(yùn)行的環(huán)境可能有不小的風(fēng)險(xiǎn))，在php 5.3.3中可以直接使用PHP-FPM了。Spawn-FCGI的代碼很少，全部才630行，用c語言編寫，最近一次提交是5年前。代碼主頁：https://github.com/lighttpd/spawn-fcgi
Spawn-FCGI代碼分析如下：
spawn-fcgi 首先create socket,bind,listen 3步創(chuàng)建服務(wù)器socket,(把這個(gè)socket叫做 fcgi_fd)
用dup2，把fcgi_fd 交換給 FCGI_LISTENSOCK_FILENO (FCGI_LISTENSOCK_FILENO數(shù)值上等于0，這是fastcgi協(xié)議當(dāng)中指定用來listen的socket id)
● 執(zhí)行execl ,replaces the current process image with a new process image. process image 進(jìn)程在運(yùn)行空間的代碼段
很顯然，Spawn-FCGI也是 pre-fork 模型，只是用了上古C語言編寫，充滿了N多unix下暗黑編程技巧。
Spawn-FCGI功能很單一：
● 只管fork進(jìn)程，子進(jìn)程掛了，主進(jìn)程僅僅log記錄一次，根本不會(huì)重新fork。在2009年一段時(shí)間內(nèi)，我曾經(jīng)用spawn-fcgi部署php-cgi，當(dāng)跑一段時(shí)間就會(huì)全掛掉，只能用crontab定時(shí)重啟spawn-fcgi
● 不負(fù)責(zé)子進(jìn)程中的網(wǎng)絡(luò)IO，把socket放到指定位置就完了，接下來的事情由被spawn的程序處理
Spawn-FCGI是一個(gè)很早期的程序，瞻仰一下即可。另外有：1996年的一段代碼:http://www.fastcgi.com/om_archive/kit/cgi-fcgi/cgi-fcgi.c，和spawn-fcgi一個(gè)風(fēng)格
PHP-FPM
PHP-FPM是一個(gè)PHP FastCGI管理器，是只用于PHP的,可以在 http://php-fpm.org/download下載得到。PHP-FPM其實(shí)是PHP源代碼的一個(gè)補(bǔ)丁，旨在將FastCGI進(jìn)程管理整合進(jìn)PHP包中。必須將它patch到你的PHP源代碼中，在編譯安裝PHP后才可以使用。FPM(FastCGI 進(jìn)程管理器)用于替換 PHP-CGI 的大部分附加功能，對(duì)于高負(fù)載網(wǎng)站是非常有用的。它的功能包括：
● 支持平滑停止/啟動(dòng)的高級(jí)進(jìn)程管理功能;
● 可以工作于不同的 uid/gid/chroot 環(huán)境下，并監(jiān)聽不同的端口和使用不同的 php.ini 配置文件(可取代 safe_mode 的設(shè)置);
● stdout 和 stderr 日志記錄;
● 在發(fā)生意外情況的時(shí)候能夠重新啟動(dòng)并緩存被破壞的 opcode;
● 文件上傳優(yōu)化支持;
● “慢日志” - 記錄腳本(不僅記錄文件名，還記錄 PHP backtrace 信息，可以使用 ptrace或者類似工具讀取和分析遠(yuǎn)程進(jìn)程的運(yùn)行數(shù)據(jù))運(yùn)行所導(dǎo)致的異常緩慢;
● fastcgi_finish_request() - 特殊功能：用于在請(qǐng)求完成和刷新數(shù)據(jù)后，繼續(xù)在后臺(tái)執(zhí)行耗時(shí)的工作(錄入視頻轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計(jì)處理等);
● 動(dòng)態(tài)/靜態(tài)子進(jìn)程產(chǎn)生;
● 基本 SAPI 運(yùn)行狀態(tài)信息(類似Apache的 mod_status);
● 基于 php.ini 的配置文件。
WSGI
Web服務(wù)器網(wǎng)關(guān)接口(Python Web Server Gateway Interface，縮寫為WSGI)是為Python語言定義的Web服務(wù)器和Web應(yīng)用程序或框架之間的一種簡單而通用的接口。自從WSGI被開發(fā)出來以后，許多其它語言中也出現(xiàn)了類似接口。WSGI是作為Web服務(wù)器與Web應(yīng)用程序或應(yīng)用框架之間的一種低級(jí)別的接口，以提升可移植Web應(yīng)用開發(fā)的共同點(diǎn)。WSGI是基于現(xiàn)存的CGI標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的。
WSGI區(qū)分為兩個(gè)部份：一為“服務(wù)器”或“網(wǎng)關(guān)”，另一為“應(yīng)用程序”或“應(yīng)用框架”。在處理一個(gè)WSGI請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器會(huì)為應(yīng)用程序提供環(huán)境資訊及一個(gè)回呼函數(shù)(Callback Function)。當(dāng)應(yīng)用程序完成處理請(qǐng)求后，透過前述的回呼函數(shù)，將結(jié)果回傳給服務(wù)器。所謂的 WSGI 中間件同時(shí)實(shí)現(xiàn)了API的兩方，因此可以在WSGI服務(wù)和WSGI應(yīng)用之間起調(diào)解作用：從WSGI服務(wù)器的角度來說，中間件扮演應(yīng)用程序，而從應(yīng)用程序的角度來說，中間件扮演服務(wù)器。“中間件”組件可以執(zhí)行以下功能：
● 重寫環(huán)境變量后，根據(jù)目標(biāo)URL，將請(qǐng)求消息路由到不同的應(yīng)用對(duì)象。
● 允許在一個(gè)進(jìn)程中同時(shí)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序或應(yīng)用框架。
● 負(fù)載均衡和遠(yuǎn)程處理，通過在網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求和響應(yīng)消息。
● 進(jìn)行內(nèi)容后處理，例如應(yīng)用XSLT樣式表。
以前，如何選擇合適的Web應(yīng)用程序框架成為困擾Python初學(xué)者的一個(gè)問題，這是因?yàn)椋话愣裕琖eb應(yīng)用框架的選擇將限制可用的Web服務(wù)器的選擇，反之亦然。那時(shí)的Python應(yīng)用程序通常是為CGI，F(xiàn)astCGI，mod_python中的一個(gè)而設(shè)計(jì)，甚至是為特定Web服務(wù)器的自定義的API接口而設(shè)計(jì)的。WSGI沒有官方的實(shí)現(xiàn), 因?yàn)閃SGI更像一個(gè)協(xié)議。只要遵照這些協(xié)議,WSGI應(yīng)用(Application)都可以在任何服務(wù)器(Server)上運(yùn)行, 反之亦然。WSGI就是Python的CGI包裝，相對(duì)于Fastcgi是PHP的CGI包裝。
WSGI將 web 組件分為三類： web服務(wù)器，web中間件,web應(yīng)用程序， wsgi基本處理模式為 ： WSGI Server -> (WSGI Middleware)* -> WSGI Application 。
1、WSGI Server/gateway
wsgi server可以理解為一個(gè)符合wsgi規(guī)范的web server，接收request請(qǐng)求，封裝一系列環(huán)境變量，按照wsgi規(guī)范調(diào)用注冊的wsgi app，最后將response返回給客戶端。文字很難解釋清楚wsgi server到底是什么東西，以及做些什么事情，最直觀的方式還是看wsgi server的實(shí)現(xiàn)代碼。以python自帶的wsgiref為例，wsgiref是按照wsgi規(guī)范實(shí)現(xiàn)的一個(gè)簡單wsgi server。它的代碼也不復(fù)雜。
● 服務(wù)器創(chuàng)建socket，監(jiān)聽端口，等待客戶端連接。
● 當(dāng)有請(qǐng)求來時(shí)，服務(wù)器解析客戶端信息放到環(huán)境變量environ中，并調(diào)用綁定的handler來處理請(qǐng)求。
● handler解析這個(gè)http請(qǐng)求，將請(qǐng)求信息例如method，path等放到environ中。
● wsgi handler再將一些服務(wù)器端信息也放到environ中，最后服務(wù)器信息，客戶端信息，本次請(qǐng)求信息全部都保存到了環(huán)境變量environ中。
● wsgi handler 調(diào)用注冊的wsgi app，并將environ和回調(diào)函數(shù)傳給wsgi app
● wsgi app 將reponse header/status/body 回傳給wsgi handler
● 最終handler還是通過socket將response信息塞回給客戶端。
2、WSGI Application
wsgi application就是一個(gè)普通的callable對(duì)象，當(dāng)有請(qǐng)求到來時(shí)，wsgi server會(huì)調(diào)用這個(gè)wsgi app。這個(gè)對(duì)象接收兩個(gè)參數(shù)，通常為environ,start_response。environ就像前面介紹的，可以理解為環(huán)境變量，跟一次請(qǐng)求相關(guān)的所有信息都保存在了這個(gè)環(huán)境變量中，包括服務(wù)器信息，客戶端信息，請(qǐng)求信息。start_response是一個(gè)callback函數(shù)，wsgi application通過調(diào)用start_response，將response headers/status 返回給wsgi server。此外這個(gè)wsgi app會(huì)return 一個(gè)iterator對(duì)象，這個(gè)iterator就是response body。這么空講感覺很虛，對(duì)著下面這個(gè)簡單的例子看就明白很多了。
3、WSGI MiddleWare
有些功能可能介于服務(wù)器程序和應(yīng)用程序之間，例如，服務(wù)器拿到了客戶端請(qǐng)求的URL, 不同的URL需要交由不同的函數(shù)處理，這個(gè)功能叫做 URL Routing，這個(gè)功能就可以放在二者中間實(shí)現(xiàn)，這個(gè)中間層就是 middleware。middleware對(duì)服務(wù)器程序和應(yīng)用是透明的，也就是說，服務(wù)器程序以為它就是應(yīng)用程序，而應(yīng)用程序以為它就是服務(wù)器。這就告訴我們，middleware需要把自己偽裝成一個(gè)服務(wù)器，接受應(yīng)用程序，調(diào)用它，同時(shí)middleware還需要把自己偽裝成一個(gè)應(yīng)用程序，傳給服務(wù)器程序。
其實(shí)無論是服務(wù)器程序，middleware 還是應(yīng)用程序，都在服務(wù)端，為客戶端提供服務(wù)，之所以把他們抽象成不同層，就是為了控制復(fù)雜度，使得每一次都不太復(fù)雜，各司其職。
uWCGI
uWSGI 項(xiàng)目旨在為部署分布式集群的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)一套完整的解決方案。uWSGI主要面向web及其標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，已經(jīng)成功的應(yīng)用于多種不同的語言。由于uWSGI的可擴(kuò)展架構(gòu)，它能夠被無限制的擴(kuò)展用來支持更多的平臺(tái)和語言。目前，你可以使用C，C++和Objective-C來編寫插件。項(xiàng)目名稱中的“WSGI”是為了向同名的Python Web標(biāo)準(zhǔn)表示感謝，因?yàn)閃SGI為該項(xiàng)目開發(fā)了第一個(gè)插件。uWSGI是一個(gè)Web服務(wù)器，它實(shí)現(xiàn)了WSGI協(xié)議、uwsgi、http等協(xié)議。uWSGI，既不用wsgi協(xié)議也不用FastCGI協(xié)議，而是自創(chuàng)了一個(gè)uwsgi的協(xié)議，uwsgi協(xié)議是一個(gè)uWSGI服務(wù)器自有的協(xié)議，它用于定義傳輸信息的類型(type of information)，每一個(gè)uwsgi packet前4byte為傳輸信息類型描述，它與WSGI相比是兩樣?xùn)|西。據(jù)說該協(xié)議大約是fcgi協(xié)議的10倍那么快。
uWSGI的主要特點(diǎn)如下：
● 超快的性能。
● 低內(nèi)存占用(實(shí)測為apache2的mod_wsgi的一半左右)。
● 多app管理。
● 詳盡的日志功能(可以用來分析app性能和瓶頸)。
● 高度可定制(內(nèi)存大小限制，服務(wù)一定次數(shù)后重啟等)。
京公網(wǎng)安備 11010502049343號(hào)