FastCgi学总结

r囧r小猫 2021-11-11 15:48 249阅读 0赞

最早的Web服务器简单地响应浏览器发来的HTTP请求，并将存储在服务器上的HTML文件返回给浏览器，也就是静态html。随着互联网的不断发展，网站也越来越复杂，所以出现动态技术。但是服务器并不能直接运行 php，asp这样的文件，自己不能做，那就将任务外包给别人，但是要与第三做个约定，我给你发什么，你就得给我回什么，就是我把请求参数发送给你，然后我接收你的处理结果给客户端。那这个约定就是 common gateway interface，简称CGI。这个协议可以用vb，c，php，python 来实现。通常我们的CGI 程序是由服务器进程fork产生子进程，将任务直接抛给子进程做，然后处理完成后  
子进程将结果返回给客户端。这样意味着每来一个请求动态网页的连接，就得专门为其开一个进程来处理，这样在并发量小的情况下，倒是可以接受，但是在并发量比较多的时候，计算机肯定是顶不住的。所以我们实现了CGI的增强版本。

快速通用网关接口（Fast Common Gateway Interface／FastCGI）是一种让交互程序与Web服务器通信的协议。FastCGI是早期通用网关接口（CGI）的增强版本。  
FastCGI致力于减少网页服务器与CGI程序之间交互的开销，从而使服务器可以同时处理更多的网页请求。

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服务器管理，而不是web服务器。 当进来一个动态请求时，web服务器把环境变量和这个页面请求通过一个socket比如FastCGI进程与web服务器（都位于本地）或者一个TCP connection（FastCGI进程在远端的server farm）传递给FastCGI进程。然后处理完结果又返回给服务器，服务器再返回给客户端。交互流程如下：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNjgxMjQx_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
一般FastCgi程序的服务进程是php-fpm服务进程，所以首先得安装php-fpm服务器，Ubuntu安装步骤很简单：

sudo apt-get install php-fpm

然后进入到配置文件，我的系统ubuntu18.10

sudo vim /etc/php/[版本号]/fpm/pool.d/www.conf

找到如下行，按照以下方式修改，也就是指定一个监听的IP+端口：

![在这里插入图片描述][20190806090829145.png]  
然后退出，制定php-fpm版本号，我的执行命令是php-fpm7.2。  
我的测试是否成功：

telnet 127.0.0.1 9000

能连上表名成功安装。

安装成功了，下面我们来分析这个协议是如何工作的，并加以实践。

*  FCGI\_BEGIN\_REQUEST

Web服务器与FastCgi可以通过网络套接字进行通信，也可以通过Unix域套接字进行通信。  
先看消息头：

struct FCGI_Header {
        
      unsigned char version;
      unsigned char type;
      unsigned char requestIdB1;
      unsigned char requestIdB0;
      unsigned char contentLengthB1;
      unsigned char contentLengthB0;
      unsigned char paddingLength;
      unsigned char reserved;
    };

上面命名见名知意，不解释是啥了，下面分析其作用吧。  
version 一般设置为版本为1，type表示数据包类型。值的空间：

enum FCGI_Type {
        
       // (WEBServer->FastCGI) 表示一次请求的开始
      FCGI_BEGIN_REQUEST     = 1, 
      // (WEBServer->FastCGI) 表示终止一次请求
       FCGI_ABORT_REQUEST     = 2,
         // (FastCGI->WEBServer) 请求已被处理完毕  
      FCGI_END_REQUEST       = 3,
      // (WEBServer->FastCGI) 表示一个向CGI程序传递的环境变量
      FCGI_PARAMS            = 4,
      // (WEB->FastCGI) 表示向CGI程序传递的标准输入  
      FCGI_STDIN             = 5,  
       // (FastCGI->WEB) 表示CGI程序的标准输出 
      FCGI_STDOUT            = 6, 
      // (FastCGI->WEBServer) 表示CGI程序的标准错误输出  
      FCGI_STDERR            = 7,  
         // (WEBServer->FastCGI) 向CGI程序传递的额外数据
       FCGI_DATA              = 8,
     // (WEB->FastCGI) 向FastCGI程序询问一些环境变量
       FCGI_GET_VALUES        = 9,
       // (FastCGI->WEB) 询问环境变量的结果
       FCGI_GET_VALUES_RESULT = 10,
       // 未知类型，可能用作拓展 
        FCGI_UNKNOWN_TYPE      = 11  
    };

requestIdB0和requestIdB1是合起来表示本次请求的编号，其中requestIdB1是请求标号的高八位，requestIdB0是请求的低八位，这个字段的存在允许Web服务器在一次连接中向FastCgi服务器发送多个不同的请求，只要使用不同编号的请求就行。然后contentLengthB1， contentLengthB0和起来表示消息头后仍有多少个字节的数据，contentLengthB1表示其高八位，B2表示其第八位，总共和起来数据字节大小刚好在0~65535之间，如果数据包太大超过65535就需要分多个数据包传输，第七个字节为填充长度，保证字节对齐。第八个字节为保留字段。目前还没用到过。下面是构造头的过程：

FCGI_Header FastCgi::makeHeader(int type,int requestId,int contentLength,int paddingLength)
      {
        
          FCGI_Header header;
          header.version = FCGI_VERSION_1;
          header.type    = (unsigned char)type;   
              
          header.requestIdB1 = (unsigned char)((requestId >> 8) & 0xff);  //用两个字段保存请求ID
          header.requestIdB0 = (unsigned char)(requestId & 0xff);
        
          header.contentLengthB1 = (unsigned char)((contentLength >> 8) & 0xff);//用两个字段保存内容长度
          header.contentLengthB0 = (unsigned char)(contentLength & 0xff);
          
          header.paddingLength = (unsigned char)paddingLength;        //填充字节的长度
          header.reserved = 0;    //保留字节赋为0  
          return header;
      }

消息体：

typedef struct 
    {
        
        unsigned char roleB1;       //web服务器所期望php-fpm扮演的角色，具体取值下面有
        unsigned char roleB0;
        unsigned char flags;        //确定php-fpm处理完一次请求之后是否关闭
        unsigned char reserved[5];  //保留字段
    }FCGI_BeginRequestBody;

其中roleB0和roleB合起来表示web服务器请求CGI程序在程序中担当的角色。  
具体取值：

enum FCGI_Role {
        
      FCGI_RESPONDER  = 1,  // 响应器
      FCGI_AUTHORIZER = 2,  // 认证器
      FCGI_FILTER     = 3   // 过滤器
    };

一般FastCgi程序做的就是响应器。第三个字节表示的是web服务器想让FastCgi处理完请求后的行为，比如发完请求关闭连接还是保持连接，1为不关闭，否则为关闭。其他字节还用不到。

*  FCGI\_END\_REQUEST

消息题还是固定的八字节结构体，因此该类型的消息头中表示数据长度的字段也应当是固定的。格式被定义为

struct FCGI_EndRequestBody {
        
      unsigned char appStatusB3;
      unsigned char appStatusB2;
      unsigned char appStatusB1;
      unsigned char appStatusB0;
      unsigned char protocolStatus;
      unsigned char reserved[3];
    };

前四字节表示CGI程序的退出状态，与之前的相同，此处是一个网络字节序，需要手动转换，第五子节表示FastCGI协议的状态码，取值如下：

enum FCGI_ProtocolStatus {
        
      FCGI_REQUEST_COMPLETE = 0,  // 请求正常完成
      FCGI_CANT_MPX_CONN    = 1,  // FastCGI服务器不支持并发处理，请求已被拒绝
      FCGI_OVERLOADED       = 2,  // FastCGI服务器耗尽了资源或达到限制，请求已被拒绝
      FCGI_UNKNOWN_ROLE     = 3   // FastCGI不支持指定的role，请求已被拒绝
    };

后面的字节尚无作用。

*  FCGI\_PARAMS

消息体格式：

struct FCGI_ParamsBody {
        
      unsigned char nameLengthB3;
      unsigned char nameLengthB2;
      unsigned char nameLengthB1;
      unsigned char nameLengthB0;
      unsigned char valueLengthB3;
      unsigned char valueLengthB2;
      unsigned char valueLengthB1;
      unsigned char valueLengthB0;
      unsigned char nameData[NAME_LENGTH];    // NAME_LENGTH与前四字节所表示数字相同
      unsigned char valueData[VALUE_LENGTH];  // VALUE_LENGTH与第五到八字节所表示的数字相同
    };

消息体格式的前四字节表示传给FastCGI的环境参数名的长度，第五到第八字节的则表示环境值的长度，在这八字节之后，先跟环境参数名，再跟相应的环境值。

下面是Web服务器向FCGI程序发送GET请求的流程：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNjgxMjQx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
下面是示例的代码，感谢fork和star！?  
[代码][Link 1]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNjgxMjQx_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20211109/40e6837e262548faa2fbeb43bd14e3fd.png
[20190806090829145.png]: /images/20211109/f4d5d54e3626469c83cc9eaeaf78d456.png
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[Link 1]: https://github.com/Request2609/FastCgi