Nginx + FastCGI 程序(C/C++) 搭建高性能web service的Demo及部署发布

  

FastCGI编程包括四部分:初始化编码、接收请求循环、响应内容、响应结束循环。

 
FCGX_Request request;
FCGX_Init();
int sock_fd = FCGX_OpenSocket("10.3.17.75:8003",100);
FCGX_InitRequest(&request, sock_fd, 0);
while (FCGX_Accept_r(&request) >= 0) {
  //get param 1
  map<string,string> param_map;
  for(int i = 0; request.envp[i]; ++i) {
    string s = request.envp[i];
    size_t pos = s.find_first_of('=');
    if (pos > 0 && pos < s.size() - 1) {
      param_map.insert(make_pair(s.substr(0,pos), s.substr(pos+1)));
    }
  }
  //or 2 
  char * clenstr = FCGX_GetParam("CONTENT_LENGTH", request.envp);
  //do something
  FCGX_Stream* fcgi_out = request.out;
  string output="test";
  FCGX_PutS(output.c_str(), fcgi_out);
  //finish
  FCGX_Finish_r(&request);
}
 
 
 
 
 
 
 
由于最近工作的需要,本人学习了一下利用高性能web server - Nginx,来发布C/C++编写的fastCGI程序,详细细节如下。
 
 
1.介绍
    Nginx - 高性能web server,这个不用多说了,大家都知道。
    FastCGI程序 - 常驻型CGI程序,它是语言无关的、可伸缩架构的CGI开放扩展,其主要行为是将CGI解释器进程保持在内存中并因此获得较高的性能。
    Nginx要调用FastCGI程序,需要用到FastCGI进程管理程序(因为nginx不能直接执行外部的cgi程序,我们可使用lighttpd中的spawn-fastcgi来让nginx可支持外部cgi运行。也有其他方法安装nginx-fcgi来让nginx支持cgi,这里是使用spawn-fastcgi的方法),来达到调用FastCGI程序的目的。Nginx本身没有集成类似的模块,而Apache具备该功能模块,所以不需要额外安装FastCGI进程管理程序。
 
2.工作原理
    Nginx不支持对外部程序的直接调用或者解析,所有的外部程序(包括PHP)必须通过FastCGI接口来调用。FastCGI接口在Linux下是socket(这个socket可以是文件socket,也可以是ip socket)。为了调用CGI程序,还需要一个FastCGI的wrapper(wrapper可以理解为用于启动另一个程序的程序),这个wrapper绑定在某个固定socket上,如端口或者文件socket。
    当Nginx将CGI请求发送给这个socket的时候,通过FastCGI接口,wrapper接收到请求,然后派生出一个新的线程,这个线程调用解释器或者外部程序处理脚本并读取返回数据;接着,wrapper再将返回的数据通过FastCGI接口,沿着固定的socket传递给Nginx;最后,Nginx将返回的数据发送给客户端。这就是Nginx+FastCGI的整个运作过程,如图1所示。
 
    
​图1 Nginx+FastCGI运行过程​
 
    FastCGI接口方式在脚本解析服务器(CGI应用程序服务器)上启动一个或者多个守护进程对动态脚本进行解析,这些进程就是FastCGI进程管理器,或者称为FastCGI引擎。 spawn-fcgi与PHP-FPM都是FastCGI进程管理器(支持PHP和C/C++​)。​
    
    介绍到这里,大家应该都对该模式有了一定的了解,下面开始进行实战!    
 
3.环境部署
3.1.Nginx的安装、部署与配置
    nginx下载目录 http://nginx.org/en/download.html
    这我们使用的是nginx-1.5.10
    
    [安装]
    下载以后解压并安装(请记得看README)
    ./configure (注意了类似checking for *** ... not found项,可能是依赖包没有,则需要安装依赖包)
    
    缺少pcre,则需要额外安装 http://www.pcre.org/ (或者采用apt-get或yum的安装方式)
    缺少zlib,则需要额外安装 http://www.zlib.net/ (或者采用apt-get或yum的安装方式)  
    缺少OpenSSL,则需要额外安装 http://www.openssl.org (或者采用apt-get或yum的安装方式)  
    如果需要配置安装额外的功能模块,可以参考这里 http://wiki.codemongers.com/NginxChsInstall
 
    make
    make install (默认安装到/usr/local/nginx
 
    [配置和管理]     
    1)执行选项
        -c </path/to/config> 为 Nginx 指定一个配置文件,来代替缺省的。不输入则使用默认的配置文件。
        -t 不运行,而仅仅测试配置文件。nginx 将检查配置文件的语法的正确性,并尝试打开配置文件中所引用到的文件。
        -v 显示 nginx 的版本。
        -V 显示 nginx 的版本,编译器版本和配置参数。
 
    2)检查配置文件
        sudo ./nginx -t
        nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
        nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
   
     3)启动 - 默认和特殊
        /usr/local/nginx/sbin/nginx (默认启动方式)
        /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf (指定配置文件启动)
    
    4)查看nginx进程号(master是主进程)
        ps -ef | grep nginx 
 
    5)重新加载配置文件
        sudo kill -HUP [nginx主进程号]
        通过系统的信号控制 Nginx
        可以使用信号系统来控制主进程。默认,nginx 将其主进程的 pid 写入到 /usr/local/nginx/logs/nginx.pid 文件中。通过传递参数        给 ./configure 或使用 pid 指令,来改变该文件的位置。
        
        主进程可以处理以下的信号:
        命令 说明 备注
        TERM, INT 快速关闭  
        QUIT 从容关闭  
        HUP 重载配置 用新的配置开始新的工作进程    从容关闭旧的工作进程
        USR1 重新打开日志文件  
        USR2 平滑升级可执行程序  
        WINCH 从容关闭工作进程  
 
    6)默认目录结构
        主目录:/usr/local/nginx/
        配置目录:/usr/local/nginx/conf/
        root目录:/usr/local/nginx/html/
        可执行文件路径:/usr/local/nginx/sbin/
 
3.2.spawn_fastcgi的安装、部署与配置
    spawn_fastcgi  https://github.com/lighttpd/spawn-fcgi 
    这里使用的是1.6.3的版本 https://github.com/lighttpd/spawn-fcgi/releases/tag/v1.6.3
    
    下载以后解压并安装(请记得看README)
    如果没有configure,请先执行./autogen.sh,生成configure
    
    ./configure
    make
 
    编译好以后,将可执行文件移动到nginx的sbin目录下
    cp ./src/spawn-fcgi /usr/local/nginx/sbin/ (cp到nginx的安装目录下)
 
 
3.3.fastcgi库的安装(库绝对不是必须的,觉得技术好的大牛可以自己写)
    库地址 http://www.fastcgi.com/dist/fcgi.tar.gz
    下载以后,解压并安装 (默认安装)
    ./configure
    make
    make install
    
4.Demo和web发布
4.1.Demo程序
    [CGI程序]    
[cpp] view plain copy
 
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. #include <fcgi_stdio.h>  
  2. #include <stdlib.h>  
  3.   
  4. int main() {  
  5.     int count = 0;  
  6.     while (FCGI_Accept() >= 0) {  
  7.         printf("Content-type: text/html "  
  8.                 " "  
  9.                 ""  
  10.                 "FastCGI Hello!"  
  11.                 "Request number %d running on host%s "  
  12.                 "Process ID: %d ", ++count, getenv("SERVER_NAME"), getpid());  
  13.     }  
  14.     return 0;  
  15. }  
    [编译]
    g++ demo.cc -o demo  -lfcgi​  
    
    直接运行可执行文件,看看能否正常运行。如果出现缺少库libfcgi.so.0,则自己需要手动把/usr/local/lib/libfcgi.so.0库建立一个链接到/usr/lib/目录下:ln -s /usr/local/libfcgi.so.0 /usr/lib/(或者把so的库路径添加到/etc/ld.so.conf,并执行ldconfig更新一下)
 
4.2.Web发布
    1)将CGI可执行程序移动到nginx的安装目录下 /usr/local/nginx/cgibin (文件夹不存在则自己创建) 
    
    2)启动spawn-fcgi管理进程,并绑定server IP和端口(不要跟nginx的监听端口重合)
     /usr/local/nginx/sbin/spawn-fcgi -a 127.0.0.1 -p 8088 -f /usr/local/nginx/cgibin/demo
    
    查看一下9002端口是否已成功:netstat -na | grep 8088
​   
    3)更改nginx.conf配置文件,让nginx转发请求
    
    在http节点的子节点-"server节"点中下添加配置
    location ~ .cgi$ {
        fastcgi_pass 127.0.0.1:8088;
        fastcgi_index index.cgi;
        fastcgi_param SCRIPT_FILENAME fcgi$fastcgi_script_name;

        include fastcgi_params;
    }
 
    4)重启nginx或者重新加载配置文件
    重新加载配置文件
    sudo kill -HUP [pid]
    或者
    重启nginx    
    killall nginx
​    ./nginx
 
    5)打开浏览器访问一下吧
    http://localhost/demo.cgi
 
    
 
    搞定收工,心里又小小的激动了一把!
 
allenrlin
2014/2/18
    
    参考文献与资料
    [1]Nginx+FastCGI运行原理​  http://book.51cto.com/art/201202/314840.htm
    ​[2]Nginx下配置FastCGI ​ http://www.cppblog.com/woaidongmao/archive/2011/06/21/149090.html
    [3]nginx+fastcgi+c/c++搭建高性能Web框架​  ​http://blog.csdn.net/marising/article/details/3932938​
    [4]什么是CGI、FastCGI、PHP-CGI、PHP-FPM、Spawn-FCGI  ​http://www.mike.org.cn/articles/what-is-cgi-fastcgi-php-fpm-spawn-fcgi/​
 
 
 

接着上篇《Nginx安装与使用》,本篇介绍CGI/FASTCGI的原理、及如何使用C/C++编写简单的CGI/FastCGI,最后将CGI/FASTCGI部署到nginx。内容大纲如下:

1.     CGI

1.1.     环境变量

1.2.     标准输入

2.     FastCGI

3. nginx cgi/fastcgi

3.1. nginx + fastcgi

3.1.1. spawn-fcgi

3.1.2. 编写fastcgi应用程序

3.1.3. nginx fastcgi配置

3.2. nginx + cgi

3.2.1 fastcgi-wrapper

3.2.2. nginx fcgiwrap配置

3.2.3. 编写cgi应用程序

参考链接

1.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, PythonRubyPHP, perl, TclC/C++, 和 Visual Basic 都可以用来编写 CGI 程序。(http://www.dwz.cn/yFFgQ)

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。cgi的处理流程如下图所示:

 

l   step1. web 服务器收到客户端(浏览器)的请求Http Request,启动CGI程序,并通过环境变量标准输入传递数据

l   step2. cgi进程启动解析器、加载配置(如业务相关配置)、连接其它服务器(如数据库服务器)、逻辑处理等

l   step3. cgi程将处理结果通过标准输出标准错误,传递给web 服务器

l   step4. web 服务器收到cgi返回的结果,构建Http Response返回给客户端,并杀死cgi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。

1.1.环境变量

GET请求,它将数据打包放置在环境变量QUERY_STRING中,CGI从环境变量QUERY_STRING中获取数据。常见的环境变量如下表所示:

环境变数

内容

AUTH_TYPE

存取认证类型。

CONTENT_LENGTH

由标准输入传递给CGI程序的数据长度,以bytes或字元数来计算。

CONTENT_TYPE

请求的MIME类型。

GATEWAY_INTERFACE

服务器的CGI版本编号。

HTTP_ACCEPT

浏览器能直接接收的Content-types, 可以有HTTP Accept header定义.

HTTP_USER_AGENT

递交表单的浏览器的名称、版本 和其他平台性的附加信息。

HTTP_REFERER

递交表单的文本的 URL,不是所有的浏览器都发出这个信息,不要依赖它

PATH_INFO

传递给cgi程式的路径信息。

QUERY_STRING

传递给CGI程式的请求参数,也就是用"?"隔开,添加在URL后面的字串。

REMOTE_ADDR

client端的host名称。

REMOTE_HOST

client端的IP位址。

REMOTE_USER

client端送出来的使用者名称。

REMOTE_METHOD

client端发出请求的方法(如get、post)。

SCRIPT_NAME

CGI程式所在的虚拟路径,如/cgi-bin/echo。

SERVER_NAME

server的host名称或IP地址。

SERVER_PORT

收到request的server端口。

SERVER_PROTOCOL

所使用的通讯协定和版本编号。

SERVER_SOFTWARE

server程序的名称和版本。

1.2.标准输入

环境变量的大小是有一定的限制的,当需要传送的数据量大时,储存环境变量的空间可能会不足,造成数据接收不完全,甚至无法执行CGI程序。因此后来又发展出另外一种方法:POST,也就是利用I/O重新导向的技巧,让CGI程序可以由STDIN和STDOUT直接跟浏览器沟通。
当我们指定用这种方法传递请求的数据时,web 服务器收到数据后会先放在一块输入缓冲区中,并且将数据的大小记录在CONTENT_LENGTH这个环境变数,然后调用CGI程式并将CGI程序的STDIN指向这块缓冲区,于是我们就可以很顺利的通过STDIN和环境变数CONTENT_LENGTH得到所有的资料,再没有资料大小的限制了。
 

总结:CGI使外部程序与Web服务器之间交互成为可能。CGI程式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。

2.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,而不是web服务器。(http://www.dwz.cn/yFMap

 

当进来一个请求时,Web 服务器把环境变量和这个页面请求通过一个unix domain socket(都位于同一物理服务器)或者一个IP Socket(FastCGI部署在其它物理服务器)传递给FastCGI进程。

 

l  step1. Web 服务器启动时载入初始化FastCGI执行环境 。 例如IIS ISAPI、apache mod_fastcgi、nginx ngx_http_fastcgi_module、lighttpd mod_fastcgi

l  step2. FastCGI进程管理器自身初始化,启动多个CGI解释器进程并等待来自Web 服务器的连接。启动FastCGI进程时,可以配置以ip和UNIX域socket两种方式启动。 

l  step3. 当客户端请求到达Web 服务器时, Web 服务器将请求采用socket方式转发到 FastCGI主进程,FastCGI主进程选择并连接到一个CGI解释器。Web 服务器将CGI环境变量和标准输入发送到FastCGI子进程。

l  step4. FastCGI子进程完成处理后将标准输出和错误信息从同一socket连接返回Web 服务器。当FastCGI子进程关闭连接时,请求便处理完成。

l  step5. FastCGI子进程接着等待并处理来自Web 服务器的下一个连接。

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。

总结:CGI 就是所谓的短生存期应用程序,FastCGI 就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)。

3.nginx cgi/fastcgi

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。下面介绍如何使用C/C++编写cgi/fastcgi,并部署到nginx中。

3.1. nginx + fastcgi

通过前面的介绍知道,fastcgi进程由FastCGI进程管理器管理,而不是nginx。这样就需要一个FastCGI管理,管理我们编写fastcgi程序。本文使用spawn-fcgi作为FastCGI进程管理器。

3.1.1. spawn-fcgi

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了。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。

安装spawn-fcgi:

l  获取spawn-fcgi编译安装包,在http://redmine.lighttpd.net/projects/spawn-fcgi/wiki上可以获取当前最新的版本。

l  解压缩spawn-fcgi-x.x.x.tar.gz包。

l  进入解压缩目录,执行./configure。

l  make & make install

如果遇到以下错误:“ ./autogen.sh: x: autoreconf: not found”,因为没有安装automake 工具,ubuntu用下面的命令安装好就可以了:sudo apt-get install autoconf automake libtool 。

spawn-fcgi的帮助信息可以通过man spawn-fcgi或spawn-fcgi –h获得,下面是部分常用spawn-fcgi参数信息:

-f <fcgiapp> 指定调用FastCGI的进程的执行程序位置

-a <addr> 绑定到地址addr。

-p <port> 绑定到端口port。

-s <path> 绑定到unix domain socket

-C <childs> 指定产生的FastCGI的进程数,默认为5。(仅用于PHP)

-P <path> 指定产生的进程的PID文件路径。

-F <childs> 指定产生的FastCGI的进程数(C的CGI用这个)

-u和-g FastCGI使用什么身份(-u 用户 -g 用户组)运行,CentOS下可以使用apache用户,其他的根据情况配置,如nobody、www-data等。

3.1.2. 编写fastcgi应用程序

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fastcgi++。

本文使用FastCGI软件开发套件——fcgi(http://www.fastcgi.com/drupal/node/6?q=node/21),通过此套件可以轻松编写fastcgi应用程序,安装fcgi:

l  获取fcgi编译安装包,在http://www.fastcgi.com/drupal/node/5上可以获取当前最新的版本。

l  解压缩fcgi-x.x.x.tar.gz包。

l  进入解压缩目录,执行./configure。

l  make & make install

如果编译提示一下错误:

fcgio.cpp: In destructor 'virtual fcgi_streambuf::~fcgi_streambuf()':

fcgio.cpp:50: error: 'EOF' was not declared in this scope
fcgio.cpp: In member function 'virtual int fcgi_streambuf::overflow(int)':
fcgio.cpp:70: error: 'EOF' was not declared in this scope
fcgio.cpp:75: error: 'EOF' was not declared in this scope
fcgio.cpp: In member function 'virtual int fcgi_streambuf::sync()':
fcgio.cpp:86: error: 'EOF' was not declared in this scope
fcgio.cpp:87: error: 'EOF' was not declared in this scope
fcgio.cpp: In member function 'virtual int fcgi_streambuf::underflow()':
fcgio.cpp:113: error: 'EOF' was not declared in this scope
make[2]: *** [fcgio.lo] Error 1
make[2]: Leaving directory `/root/downloads/fcgi-2.4.1-SNAP-0910052249/libfcgi'
make[1]: *** [all-recursive] Error 1
make[1]: Leaving directory `/root/downloads/fcgi-2.4.1-SNAP-0910052249'

make: *** [all] Error 2

解决办法:在/include/fcgio.h文件中加上 #include <cstdio>,然后再编译安装就通过了。

如果提示找不到动态库,请在LD_LIBRARY_PATH或/etc/ld.so.conf中添加fcgi的安装路径,如/usr/local/lib,并执行ldconfig更新一下。

#include "fcgi_stdio.h"

#include <stdlib.h>

int main(void)

{

    int count = 0;

    while (FCGI_Accept() >= 0)

        printf("Content-type: text/html "

        " "

        "<title>FastCGI Hello!</title>"

        "<h1>FastCGI Hello!</h1>"

        "Request number %d running on host <i>%s</i> ",

        ++count, getenv("SERVER_NAME"));

    return 0;

}
 

编译g++ main.cpp -o demo –lfcgi,并将demo部署到/opt/nginx-1.7.7/cgi-bin/目录

通过spawn-fcgi启动c/c++编写好的fastcgi程序:/opt/nginx-1.7.7/sbin/spawn-fcgi -a 127.0.0.1 -p 8081 -f /opt/nginx-1.7.7/cgi-bin/demo 

3.1.3. nginx fastcgi配置

关于nginx的几个配置文件解析,可以参阅《Nginx安装与使用http://www.cnblogs.com/skynet/p/4146083.html,在上篇的nginx.conf基础上增加下面的fastcgi配置。

 

这样nginx收到http://localhost/demo.cgi请求时,会匹配到location = /demo.cgi块,将请求传到后端的fastcgi应用程序处理。如下如所示:(注意其中number为80,是因为我请求了80次)

 

3.2. nginx + cgi

nginx 不能直接执行外部可执行程序,并且cgi是接收到请求时才会启动cgi进程,不像fastcgi会在一开就启动好,这样nginx天生是不支持 cgi 的。nginx 虽然不支持cgi,但它支持 fastCGI。所以,我们可以考虑使用fastcgi包装来支持 cgi。原理大致如下图所示:pre-fork几个通用的代理fastcgi程序——fastcgi-wrapper,fastcgi-wrapper启动执行cgi然后将cgi的执行结果返回给nginx(fork-and-exec)。

 

明白原理之后,编写一个fastcgi-warpper也比较简单。网上流传比较多的一个解决方案是,来自nginx wiki(http://wiki.nginx.org/SimpleCGI)上的使用perl的fastcgi包装脚本cgiwrap-fcgi.pl。但我对perl不是很感冒,下面给出一个C/C++写的fastcgi-wrapper。

3.2.1. fastcgi-wrapper

其实编写C/C++的fastcgi-wrapper,就是写一个C/C++的fastcgi,步骤和原理跟前面的小节(nginx+fastcgi)一样。github上已经有人开源了,C写的fastcgi-wrapper:https://github.com/gnosek/fcgiwrap

安装fcgiwrap:

l  下载(https://github.com/gnosek/fcgiwrap.git

l  解压缩fcgiwrap,进入解压目录

l  autoreconf -i

l  ./configure

l  make && make install

启动fastcgi-wrapper:/opt/nginx-1.7.7/sbin/spawn-fcgi -f /usr/local/sbin/fcgiwrap -p 8081

3.2.2. nginx fcgiwrap配置

在nginx.conf中增加下面的loaction配置块,这样所有的xxx.cgi请求都会走到fcgiwrap,然后fcgiwrap会执行cgi-bin目录下的cgi程序。

 

3.2.3. 编写cgi应用程序

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(void)

{

    int count = 0;

    printf("Content-type: text/html "

        " "

        "<title>CGI Hello!</title>"

        "<h1>CGI Hello!</h1>"

        "Request number %d running on host <i>%s</i> ",

        ++count, getenv("SERVER_NAME"));

    return 0;

}

tyler@ubuntu:~/ClionProjects/HelloFastCGI$ g++ cgi.cpp -o cgidemo -lfcgi

tyler@ubuntu:~/ClionProjects/HelloFastCGI$ sudo cp cgidemo /opt/nginx-1.7.7/cgi-bin/

 

注意图中的请求次数一直都是1,因为cgi的模式是fork-and-exec,每次都是一个新的进程。

参考链接

l  CGI, http://www.dwz.cn/yFFgQ

l  fastcgi, http://www.dwz.cn/yFMap

l  spawn-fcgi, http://redmine.lighttpd.net/projects/spawn-fcgi/wiki

l  fcgi, http://www.fastcgi.com/drupal/node/6?q=node/21

l  fcgiwrap, https://github.com/gnosek/fcgiwrap.git

spawn-fcgi是一个小程序,作用是管理fast-cgi进程,功能和PHP-fpm类似,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了,本文介绍的是这个版本“spawn-fcgi-1.6.3”。不过从发布新版本到目前已经4年了,代码一直没有变动,需求少,基本满足了。另外php有php-fpm后,码农们再也不担心跑不起FCGI了。

很久之前看的spawn-fcgi的代码,当时因为需要改一下里面的环境变量。今天翻代码看到了就顺手记录一下,就当沉淀.备忘吧。

用spawn启动FCGI程序的方式为:./spawn-fcgi -a 127.0.0.1 -p 9003 -F ${count} -f ${webroot}/bin/demo.fcgi

这样就会启动count个demo.fcgi程序,他们共同监听同一个listen端口9003,从而提供服务。

spawn-fcgi代码不到600行,非常简短精炼,从main看起。其功能主要是打开监听端口,绑定地址,然后fork-exec创建FCGI进程,退出完成工作。

老方法,main函数使用getopt解析命令行参数,从而设置全局变量。如果设置了-P参数,需要保存Pid文件,就用open系统调用打开文件。之后根据是否是root用户启动,如果是root,得做相关的权限设置,比如chroot, chdir, setuid, setgid, setgroups等。

重要的是调用了bind_socket打开绑定本地监听地址,或者sock,再就是调用fcgi_spawn_connection创建FCGI进程,主要就是这2步。

[cpp] view plain copy
 
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. int main(int argc, char **argv)  
  2. {  
  3.     if (!sockbeforechroot && -1 == (fcgi_fd = bind_socket(addr, port, unixsocket, sockuid, sockgid, sockmode)))  
  4.         return -1;  
  5.     /* drop root privs */  
  6.     if (uid != 0)  
  7.     {  
  8.         setuid(uid);  
  9.     }  
  10.     else    //非root用户启动,打开监听端口,进入listen模式。  
  11.     {  
  12.         if (-1 == (fcgi_fd = bind_socket(addr, port, unixsocket, 0, 0, sockmode)))  
  13.             return -1;  
  14.     }  
  15.     if (fcgi_dir && -1 == chdir(fcgi_dir))  
  16.     {  
  17.         fprintf(stderr, "spawn-fcgi: chdir('%s') failed: %s ", fcgi_dir, strerror(errno));  
  18.         return -1;  
  19.     }  
  20.     //fork创建FCGI的进程  
  21.     return fcgi_spawn_connection(fcgi_app, fcgi_app_argv, fcgi_fd, fork_count, child_count, pid_fd, nofork);  
  22. }  


bind_socket函数用来创建套接字,绑定监听端口,进入listen模式。其参数unixsocket表明需要使用unix sock文件,这里不多介绍。函数代码页挺简单,莫过于通用的sock程序步骤:socket()->setsockopt()->bind()->listen();

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  1. static int bind_socket(const char *addr, unsigned short port, const char *unixsocket, uid_t uid, gid_t gid, int mode)  
  2. {  
  3.     //bind_socket函数用来创建套接字,绑定监听端口,进入listen模式  
  4.     if (-1 == (fcgi_fd = socket(socket_type, SOCK_STREAM, 0)))  
  5.     {  
  6.         fprintf(stderr, "spawn-fcgi: couldn't create socket: %s ", strerror(errno));  
  7.         return -1;  
  8.     }  
  9.     val = 1;  
  10.     if (setsockopt(fcgi_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &val, sizeof(val)) < 0)  
  11.     {  
  12.         fprintf(stderr, "spawn-fcgi: couldn't set SO_REUSEADDR: %s ", strerror(errno));  
  13.         return -1;  
  14.     }  
  15.     if (-1 == bind(fcgi_fd, fcgi_addr, servlen))  
  16.     {  
  17.         fprintf(stderr, "spawn-fcgi: bind failed: %s ", strerror(errno));  
  18.         return -1;  
  19.     }  
  20.     if (unixsocket)  
  21.     {  
  22.         if (0 != uid || 0 != gid)  
  23.         {  
  24.             if (0 == uid) uid = -1;  
  25.             if (0 == gid) gid = -1;  
  26.             if (-1 == chown(unixsocket, uid, gid))  
  27.             {  
  28.                 fprintf(stderr, "spawn-fcgi: couldn't chown socket: %s ", strerror(errno));  
  29.                 close(fcgi_fd);  
  30.                 unlink(unixsocket);  
  31.                 return -1;  
  32.             }  
  33.         }  
  34.         if (-1 != mode && -1 == chmod(unixsocket, mode))  
  35.         {  
  36.             fprintf(stderr, "spawn-fcgi: couldn't chmod socket: %s ", strerror(errno));  
  37.             close(fcgi_fd);  
  38.             unlink(unixsocket);  
  39.             return -1;  
  40.         }  
  41.     }  
  42.     if (-1 == listen(fcgi_fd, 1024))  
  43.     {  
  44.         fprintf(stderr, "spawn-fcgi: listen failed: %s ", strerror(errno));  
  45.         return -1;  
  46.     }  
  47.     return fcgi_fd;  
  48. }  

fcgi_spawn_connection函数的工作是循环一次次创建子进程,然后立即调用execv(appArgv[0], appArgv);替换可执行程序,也就试运行demo.fcgi。

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  1. static int fcgi_spawn_connection(char *appPath, char **appArgv, int fcgi_fd, int fork_count, int child_count, int pid_fd,  
  2.                                  int nofork)  
  3. {  
  4.     int status, rc = 0;  
  5.     struct timeval tv = { 0, 100 * 1000 };  
  6.     pid_t child;  
  7.     while (fork_count-- > 0)  
  8.     {  
  9.         if (!nofork)  //正常不会设置nofork的  
  10.         {  
  11.             child = fork();  
  12.         }  
  13.         else  
  14.         {  
  15.             child = 0;  
  16.         }  
  17.         switch (child)  
  18.         {  
  19.         case 0:  
  20.         {  
  21.             //子进程  
  22.             char cgi_childs[64];  
  23.             int max_fd = 0;  
  24.             int i = 0;  
  25.             if (child_count >= 0)  
  26.             {  
  27.                 snprintf(cgi_childs, sizeof(cgi_childs), "PHP_FCGI_CHILDREN=%d", child_count);  
  28.                 putenv(cgi_childs);  
  29.             }  
  30.             //wuhaiwen:add child id to thread  
  31.             char bd_children_id[32];  
  32.             snprintf(bd_children_id, sizeof(bd_children_id), "BD_CHILDREN_ID=%d", fork_count);  
  33.             putenv(bd_children_id);  
  34.             if (fcgi_fd != FCGI_LISTENSOCK_FILENO)  
  35.             {  
  36.                 close(FCGI_LISTENSOCK_FILENO);  
  37.                 dup2(fcgi_fd, FCGI_LISTENSOCK_FILENO);  
  38.                 close(fcgi_fd);  
  39.             }  
  40.             /* loose control terminal */  
  41.             if (!nofork)  
  42.             {  
  43.                 setsid();//执行setsid()之后,parent将重新获得一个新的会话session组id,child将仍持有原有的会话session组,  
  44.                 //这时parent退出之后,将不会影响到child了[luther.gliethttp].  
  45.                 max_fd = open("/dev/null", O_RDWR);  
  46.                 if (-1 != max_fd)  
  47.                 {  
  48.                     if (max_fd != STDOUT_FILENO) dup2(max_fd, STDOUT_FILENO);  
  49.                     if (max_fd != STDERR_FILENO) dup2(max_fd, STDERR_FILENO);  
  50.                     if (max_fd != STDOUT_FILENO && max_fd != STDERR_FILENO) close(max_fd);  
  51.                 }  
  52.                 else  
  53.                 {  
  54.                     fprintf(stderr, "spawn-fcgi: couldn't open and redirect stdout/stderr to '/dev/null': %s ", strerror  
  55.                             (errno));  
  56.                 }  
  57.             }  
  58.   
  59.             /* we don't need the client socket */  
  60.             for (i = 3; i < max_fd; i++)  
  61.             {  
  62.                 if (i != FCGI_LISTENSOCK_FILENO) close(i);  
  63.             }  
  64.   
  65.             /* fork and replace shell */  
  66.             if (appArgv)  //如果有外的参数,就用execv执行,否则直接用shell执行  
  67.             {  
  68.                 execv(appArgv[0], appArgv);  
  69.   
  70.             }  
  71.             else  
  72.             {  
  73.                 char *b = malloc((sizeof("exec ") - 1) + strlen(appPath) + 1);  
  74.                 strcpy(b, "exec ");  
  75.                 strcat(b, appPath);  
  76.   
  77.                 /* exec the cgi */  
  78.                 execl("/bin/sh", "sh", "-c", b, (char *)NULL);  
  79.             }  
  80.   
  81.             /* in nofork mode stderr is still open */  
  82.             fprintf(stderr, "spawn-fcgi: exec failed: %s ", strerror(errno));  
  83.             exit(errno);  
  84.   
  85.             break;  
  86.         }  
  87.     }  
  88. }  


上面是创建子进程的部分代码,基本没啥可说明的。

对于子进程:注意一下dup2函数,由子进程运行,将监听句柄设置为标准输入,输出句柄。比如FCGI_LISTENSOCK_FILENO 0 号在FCGI里面代表标准输入句柄。函数还会关闭其他不必要的socket句柄。
然后调用execv替换可执行程序,运行新的二进制,也就是demo.fcgi的FCGI程序。这样子进程能够继承父进程的所有打开句柄,包括监听socket。这样所有子进程都能够在这个9002端口上进行监听新连接,谁拿到了谁就处理之。
对于父进程: 主要需要用select等待一会,然后调用waitpid用WNOHANG参数获取一下子进程的状态而不等待子进程退出,如果失败就打印消息。否则将其PID写入文件。

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  1. default:  
  2.     /* father */  
  3.   
  4.     /* wait */  
  5.     select(0, NULL, NULL, NULL, &tv);  
  6.   
  7.     switch (waitpid(child, &status, WNOHANG))  
  8.     {  
  9.     case 0:  
  10.         fprintf(stdout, "spawn-fcgi: child spawned successfully: PID: %d ", child);  
  11.         /* write pid file */  
  12.         if (pid_fd != -1)  
  13.         {  
  14.             /* assume a 32bit pid_t */  
  15.             char pidbuf[12];  
  16.             snprintf(pidbuf, sizeof(pidbuf) - 1, "%d", child);  
  17.             write(pid_fd, pidbuf, strlen(pidbuf));  
  18.             /* avoid eol for the last one */  
  19.             if (fork_count != 0)  
  20.             {  
  21.                 write(pid_fd, " ", 1);  
  22.             }  
  23.         }  
  24.         break;  



 

基本就是上面的东西了,代码不多,但该有的都有,命令行解析,socket,fork,dup2等。很久之前看的在这里备忘一下。

cgi进程可以写成单线程的,也可以写成多线程的。

单线程就是main函数中有一个死循环,一直等待接受请求,有请求过来时,就处理请求,并返回结果,没有并发性。

多线程也分两种模式:一种是main函数起多个线程,每个线程都独立接受请求。另一种是main函数起一个accpet线程接受请求,多个do_session线程处理请求,这种模式需要一个任务队列的支持。

模式不同,采用的系统架构就不同。下面就这三种模型,给出编码架构设计。

单线程模式:

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  1. #include <fcgi_stdio.h>  
  2. #include <stdlib.h>  
  3. #include <string>  
  4.   
  5. int main()  
  6. {  
  7.     while(FCGI_Accept() >= 0)  
  8.     {  
  9.         string strGetData;  
  10.         int iContentLength;  
  11.         if (getenv("QUERY_STRING"))  
  12.         {  
  13.             strGetData = getenv("QUERY_STRING");  
  14.         }  
  15.         if (getenv("CONTENT_LENGTH"))  
  16.         {  
  17.             iContentLength = ::atoi(getenv("CONTENT_LENGTH"));  
  18.         }  
  19.         char* data = (char*)::malloc(iContentLength + 1);  
  20.         ::memset(data, 0, iContentLength + 1);  
  21.         FCGI_fgets(data, iContentLength + 1, FCGI_stdin);  
  22.         FCGI_printf("Content-type:text/html ");  
  23.         FCGI_printf(data);  
  24.     }  
  25.     return 0;  
  26. }  

多线程模式,每个线程都独立接受请求:

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  1. #include <fcgi_stdio.h>  
  2. #include <stdlib.h>  
  3. #include <pthread.h>  
  4. #include <string>  
  5.   
  6. void* pthread_func(void *arg);  
  7.   
  8. int main()  
  9. {  
  10.     int iThreadNum = 10;  
  11.     for (int index = 0; index != iThreadNum; ++ index)  
  12.     {  
  13.         pthread_t pthread_id;  
  14.         pthread_create(&pthread_id, NULL, pthread_func, NULL);  
  15.     }  
  16.   
  17.     pthread_join();  
  18.     return 0;  
  19. }  
  20.   
  21. void* pthread_func(void *arg)  
  22. {  
  23.     FCGX_Request *request = NULL;  
  24.     while (1)  
  25.     {  
  26.         int rc = FCGX_Accept_r(request);  
  27.         if (rc < 0)  
  28.         {  
  29.             continue;  
  30.         }  
  31.   
  32.         string strRequestMethod;  
  33.         string strGetData;  
  34.         string strPostData;  
  35.         int iPostDataLength;  
  36.   
  37.         if (FCGX_GetParam("QUERY_STRING", request->envp))  
  38.         {  
  39.             strGetData = FCGX_GetParam("QUERY_STRING", request->envp);  
  40.         }  
  41.         if (FCGX_GetParam("REQUEST_METHOD", request->envp))  
  42.         {  
  43.             iPostDataLength = ::atoi(FCGX_GetParam("CONTENT_LENGTH", _pRequest->envp));  
  44.             char* data = (char*)malloc(iPostDataLength + 1);  
  45.             ::memset(data, 0, iPostDataLength + 1);  
  46.             FCGX_GetStr(data, iPostDataLength, _pRequest->in);  
  47.             strPostData = data;  
  48.             free(data);  
  49.         }  
  50.   
  51.         FCGX_PutS("Content-type: text/html ", _pRequest->out);  
  52.         FCGX_PutS(strPostData.c_str(), _pRequest->out);  
  53.     }  
  54. }  

多线程模式,一个accpet线程,多个do_session线程:

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  1. #include <fcgi_stdio.h>  
  2. #include <stdlib.h>  
  3. #include <pthread.h>  
  4. #include <string>  
  5.   
  6. void* do_accept(void *arg);  
  7. void* do_session(void *arg);  
  8.   
  9. int main()  
  10. {  
  11.     pthread_t pthread_id;  
  12.     pthread_create(&pthread_id, NULL, do_accept, NULL);  
  13.     int iThreadNum = 10;  
  14.     for (int index = 0; index != iThreadNum; ++ index)  
  15.     {  
  16.         pthread_t pthread_id;  
  17.         pthread_create(&pthread_id, NULL, do_session, NULL);  
  18.     }  
  19.   
  20.     pthread_join();  
  21.     return 0;  
  22. }  
  23.   
  24. void* do_accept(void *arg)  
  25. {  
  26.     FCGX_Request *request = NULL;  
  27.     while (1)  
  28.     {  
  29.         int rc = FCGX_Accept_r(request);  
  30.         if (rc < 0)  
  31.         {  
  32.             continue;  
  33.         }  
  34.         httpRequest.put(request); //httpRequest 是一个生产者消费者模型,此处是放入任务  
  35.     }  
  36. }  
  37.   
  38. void* do_session(void *arg)  
  39. {  
  40.     while(1)      
  41.     {  
  42.         FCGX_Request *request = NULL;  
  43.         while (!request)  
  44.         {  
  45.             request = httpRequest.get(); //此处是取出任务  
  46.         }  
  47.   
  48.         string strRequestMethod;  
  49.         string strGetData;  
  50.         string strPostData;  
  51.         int iPostDataLength;  
  52.   
  53.         if (FCGX_GetParam("QUERY_STRING", request->envp))  
  54.         {  
  55.             strGetData = FCGX_GetParam("QUERY_STRING", request->envp);  
  56.         }  
  57.         if (FCGX_GetParam("REQUEST_METHOD", request->envp))  
  58.         {  
  59.             iPostDataLength = ::atoi(FCGX_GetParam("CONTENT_LENGTH", _pRequest->envp));  
  60.             char* data = (char*)malloc(iPostDataLength + 1);  
  61.             ::memset(data, 0, iPostDataLength + 1);  
  62.             FCGX_GetStr(data, iPostDataLength, _pRequest->in);  
  63.             strPostData = data;  
  64.             free(data);  
  65.         }  
  66.   
  67.         FCGX_PutS("Content-type: text/html ", _pRequest->out);  
  68.         FCGX_PutS(strPostData.c_str(), _pRequest->out);  
  69.     }  
  70. }  

工作到目前为止,只见了这三种模型,如果哪位好友有其他的模型,欢迎指点一下,在下不胜感激~~~

原文地址:https://www.cnblogs.com/diegodu/p/6030058.html