【转】cgi技术

看了很多文章,还是没理解什么是CGI,今天最后的感觉就是CGI就是程序代码!

主要完成的功能就是接收http请求发送过来的数据,解析完成后,传给服务器!

看完下面文章最后的总结就是http->web server->cgi->web server ->http->browse!其实最主要完成的工作也就是java中servlet完成的工作!

其实也就是众多协议中的一种!

 http://www.cnblogs.com/hnrainll/archive/2011/06/02/2067667.html 这位大侠的笔记不错!

作为Internet上最主要的信息管理和组织手段,WWW由一系列相应的技术及应用构成,其组成技术包括HTTP、HTML、URL以及CGI等。WWW服务器本身提供一些基本功能,以完成客户端的请求和自身的管理。但不同的用户有不同的功能要求,其中许多功能是WWW服务器本身 不能提供的(比如在线查询等),它必须提供一种扩展手段,以允许用户编写扩展应用程序来扩展服务器的功能。CGI(CommonGatewayInterface,即通用网关接口)就是这样的一种标准扩展技术。下面就CGI的基本技术及其开发进行讨论。

一、CGI技术

1.1 CGI的提出

  CGI是外部扩展应用程序与WWW服务器交互的一个标准接口。按照CGI标准编写的外部扩展应用程序可以处理客户端(一般是WWW浏览器)输入的协同工作数据,完成客户端与服务器的交互操作。这在实际应用中非常有用,如可以编写CGI外部扩展程序来访问外部数据库,客户端用户可以通过它和WWW服务器来进行数据查询。CGI一般分两种:标准CGI和缓冲CGI。所有的WWW服务器均应支持标准CGI,按标准CGI编写的程序与具体的WWW服务器无关。而按缓冲CGI编写的程序与WWW服务器有关。

1.2 CGI的工作原理

  1.标准CGI

  客户端、服务器、CGI接口与外部程序间的关系可用图1-1表示(编排者:图略):如上图所示,服务器是客户端(如浏览器)与扩展程序之间的通道。当客户端的用户完成了一定输入工作(比如填充完HTML文档中的FORM表)之后向服务器发出HTTP请求(称为CGI请求),服务器守护进程接收到该请求后,就创建一个子进程(称为CGI进程)。该CGI子进程将CGI请求的有关数据设置成环境变量,在外部CGI程序与服务器间建立两条数据通道(标准I/O),然后启动URL指定的CGI程序,并与该子进程保持同步,以监测CGI程序的执行状态。子进程通过标准输出流将处理结果传递给服务器守护进程,守护进程再将处理结果作为应答消息回送到客户端。外部CGI程序通过环境变量、命令行参数、标准输入输出与WWW服务器进行通讯,传递有关参数和处理结果。
*环境变量:当服务器守护进程创建子进程运行CGI程序时,设置相应的环境变量和命令行参数,以传递客户端和服务器的有关信息给该子进程。
*命令行参数:命令行参数仅在有HTML文档中有SINDEX查询的情况下使用。
*标准输入输出:当HTTP请求模式采用POST方式时,CGI程序通过标准输入流和有关环境变量来获取客户端传输数据;如采用GET方式时,CGI程序直接通过环境变量获取客户端传输数据。当CGI程序要返回处理结果(一般为HTML文档)给客户端时,它通过标准输出流将该结果数据传递给服务器守护进程。

  2.缓冲CGI

  标准CGI使用Stdin/Stdout来进行数据通讯,这是由其最初开发环境(Unix操作系统)所决定的。但是许多Windows环境下的编程工具(如VB和Delphi等)是不支持这种I/O方式的,这时就不能用它们来开发基于标准CGI的应用程序。于是有些服务器提出了缓冲CGI的概念。缓冲CGI亦称为WinCGI。此时CGI扩展程序与服务器间通过缓冲CGI而不是标准CGI进行通讯,而缓冲CGI与服务器间的通讯还是通过标准CGI接口。后者由WWW服务器的内置缓冲处理程序实现。这几部分的关系可用图1-2表示(编排者:图略):缓冲CGI的工作原理与标准CGI相似,不同的是当服务器守护进程接收到客户端的CGI请求时,所建立的CGI子进程将CGI请求的有关数据设置成环境变量外,还将它们保存在输入缓冲区中;通过缓冲处理程序在外部CGI程序与服务器间建立两条数据通道(输入/输出缓冲区)。CGI子进程通过输出缓冲区将处理结果传递给服务器守护进程。此处外部CGI程序通过环境变量和输入/输出缓冲区与WWW服务器进行通讯,传递有关参数和处理结果。此处环境变量的意义同上,不过这些环境变量及其相应值保存在输入缓冲区中。此外,输入缓冲区中还存放客户端的传输数据(如采用POST模式的话)。输出缓冲区用来存放扩展程序的处理结果。

  3.标准CGI与缓冲CGI的区别

  对CGI扩展程序而言,最主要差别在于数据的I/O不同:对缓冲CGI,服务器与CGI扩展程序间的数据交换是通过缓冲区;而标准CGI是通过标准I/O。使用缓冲CGI可选择更多的开发工具,可以开发Windows95和WindowsNT下的GUI扩展程序;而使用标准CGI所选用的开发工具必须支持标准I/O。只有少数几种WWW服务器支持缓冲CGI,因此基于它的扩展程序兼容性不如标准CGI好。

1.3 CGI与其他WWW技术的关系

  CGI作为WWW服务器的标准扩展技术,由上面CGI的基本原理可知,它和许多其它的WWW技术密切相关,如HTTP、HTML、MIME和URL等,下面主要就它与前两种技术的关系进行研究。

  1.CGI与HTTP协议

  CGI通过HTTP协议在客户端和服务端进行通讯:*客户端用户代理向服务器发送的请求是HTTP请求消息。该消息中含有处理用户输入的CGI扩展程序的URL值。*CGI扩展程序在处理结束后,返回给客户端的应答是HTTP应答消息。因此CGI程序的输出数据必须符合HTTP应答消息的语法格式,这在基于CGI标准的开发中非常重要。

  2.CGI与HTML语言

  CGI扩展程序的输出数据(HTTP应答消息)一般有两种:符合MIME类型的文档(最普遍的是HTML文档,表示为text/html);指向其它文档的URL链接。这两种方式都与HTML语言有关,数据的组织须符合HTML语法格式。

1.4 CGI开发的几个问题

  基于WWW的人机交互一般有两种情况:本地交互和通过网络传输的交互。前者是指客户端用户的输入数据在客户端本地进行处理,然后将处理结果返回给用户,常见的开发工具有JavaScript(Netscape开发)和VBScript(Microsoft开发);后者是指客户端用户输入的数据通过网络传输到WWW服务器,服务器处理结束后将处理结果返回给客户端用户,常见的开发技术是WWW服务器扩展技术(如CGI,API等)。此处主要讨论基于标准CGI技术的通过网络进行数据传输的交互实现。对这种人机交互的实现,主要有三个环节需要解决:如何获取客户端传输的数据,如何提取有效数据并处理这些数据,如何向客户端返回应答。下面分别结合有关技术,谈谈这三方面问题的解决。

  1.客户端传输数据的获取

  由第三章CGI的原理可知,当服务端守护进程接收到客户端用户代理(如浏览器)提交的CGI请求时,所创建的CGI子进程会设置与CGI请求内容有关的环境变量,并建立服务器与外部CGI程序之间通讯的通道(即标准I/O)。CGI程序可以通过环境变量,标准I/O或命令行参数获取客户端用户输入的数据。数据的获取与请求所采用的HTTP方法(Method)和用户所使用的请求方式有关。用户通过CGI请求数据一般有三种方式:HTMLFORM表,ISINDEX,可点击图片(ISMAP或Imagemaps)。后两种方式是通过命令行参数传递用户的输入数据;在C语言中(下面的举例亦然),CGI程序可以用argc和argv[int]获得这些参数值。而前一种方式则取决于HTTP请求方法;但不管采用何种方法,都将用到环境变量来传递有关请求内容。

  ●获取环境变量环境变量的类别很多,包含客户端和服务端的详细信息。在一般CGI程序开发中,下述几个环境变量在数据传递中起着重要作用。

   *GATEWAY—INTERFACE

  CGI程序所使用的CGI标准接口的版本号。如使用的CGI1.1版,该变量表示为“CGI/1.1”

   *REQUEST—METHOD   HTTP请求方法。根据该变量值可判断CGI请求所采用的请求方法,以决定是通过Stdin还是通过环境变量QUERY—STRING获取客户端传输数据。

   *QUERY—STRING

  QUERY—STRING是CGI程序URL中“?”之后的数据。当使用ISINDEX查询或FORM表使用GET方法时,客户端传输数据可以通过读取该变量而获得。

   *CONTENT—LENGTH

  CONTENT—LENGTH表示客户端传输数据的字节数。

   *CONTENT—TYPE

  CONTENT—TYPE表示客户端传输数据的数据编码类型。利用— environ(int)函数可以获得所有的环境变量及其值;利用getenv(constchar*)函数可以获得指定环境变量的相应值。

  ●HTTP请求方法

  客户端用户代理提交的CGI请求是HTTP请求,其中包括HTTP请求方法。HTTP协议定义的请求方法中常用的主要有GET和POST。客户端FORM表的METHOD属性用来设置请求方法,其缺省值为GET。如果在FORM中使用GET方法,CGI程序通过环境变量QUERY—STRING获取客户端传输数据。如果在FORM中使用POST方法,CGI程序通过通过CONTENT—LENGTH获取客户端传输数据的字节数,通过Stdin读取客户端传输数据。

  2.有效数据的提取和处理

  通过上述方式获取的客户端传输数据的一般格式为:

  name[1]=value[1]&name[2]=value[2]&...name=value...name[n]=value[n]

  
其中name[i]表示变量名,它是在FORM表中某输入域的名字;value[i]表示变量值,它是用户在FORM表中某输入域中输入的值。客户端传输数据的每对″name=value″串由′&′字符分隔,其数据编码类型可以从环境变量CONTENT—TYPE获取。CGI/1.1版仅支持“application/x-www-form-urlencoded”编码方式。这种编码方式和URL的编码方式一样,遵循两个规则:数据中的空格(ASCII码值32)编码成′+′号;保留字符编码成″%xx″形式,″XX″是该字符ASCII值的十六进制表示,比如″$″的编码为″%24″,″?″的编码为″%3F″。因此,要获取客户端用户的输入数据,必须对上述获取的数据进行分离和解码等处理。利用函数strtok()、strchr()等可以实现数据分离处理,而数据的解码则需要对整个数据串进行扫描,将数据串中的″%xx″复原为对应的ASCII码。在提取到有效数据后,还可能进行许多其他的处理,如数据库查询等。这种处理与普通编程相同。

  3.向客户端返回应答

  CGI程序处理结束后,通过标准输出流将应答信息传递给服务器,再由服务器返回给发出请求的客户端。其输出的应答信息是HTTP应答消息,它一般由两部分组成:应答头和应答数据。常见的应答头包括三种头域:Content—Type(数据编码类型,用MIME类型表示),Location(特定文档的URL,这种情况不直接向客户端输出内容而输出该URL)和Status(处理结果的状态码和状态描述)。HTTP应答头由几行格式相同的文本构成,每行的基本格式为:″头域名:该域内容″。应答头和应答体之间用一空行加LF(或CR/LF)分隔。应答体为CGI扩展程序的输出数据,其数据类型应该与Content—Type值相一致。CGI程序的输出可以用printf()、puts()等标准I/O函数来实现。

  4.CGI程序的开发及其一般流程

  在开发CGI程序过程中,可根据实际情况(服务器提供的接口、实际需求和程序员经验等)选择编程语言,如C/C++,Perl,TCL,AnyUnixshell,VB,AppleScript。如果选用C/C++等语言,必须编译成可执行文件;如果选用Perl等解释语言,服务器必须安装相应的解释器。

二、CGI与其它扩展技术的比较

  除CGI标准扩展技术外,常见的扩展技术还有API(ApplicationProgrammingInterface)和SSI(ServerSideIncludes),这两种技术都与具体的WWW服务器有关。下面先对这两种技术简要说明,然后再对这三种技术作比较。SSI技术:当服务器守护进程接收到客户端请求时,其子进扫描客户端所请求的文档,以获取数据插入标志,再插入相关动态数据,然后返回给客户端。这种技术简单,但效率不高。API技术:不同的WWW服务器提供的API可能不同,比如O′ReillyWebsite提供的是WSAPI;PurveyorWebserver和MicrosoftIIS提供的是ISAPI。利用这些API编写程序的流程和最后生成的文件类型也不一样;比如用ISAPI,编写程序时必须依照它的特定框架,最后建立的文件可以是EXE文件和DLL文件。下表(表3-3)列出了CGI、SSI和API三种技术在主要性能方面的比较:

(表3-3)
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常见扩展技术 SSI CGI API
实现的灵活性 差 好 好
可实现的功能 差 强大 强大
对程序员的要求 低 一般 较高
开发与测试时间 短 一般 较长
花费 低 一般 较高
操作的风险性 低 低 较大
移植性 较好 较好 差
CPU的负载 高 高 较低
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CGI和API都需要编程实现,利用它们可访问更多的数据源;而SSI不需编程。利用API开发的扩展软件,其运行速度比CGI快,功能也较CGI强;但其操作有一定的风险,出现错误时可能使系统崩溃(CGI程序不会),并且它非常依赖于具体的服务器而移植性太差,开发周期较长。CGI在操作的风险性、软件移植性、软件开发难度等方面较API有优势;其缺点在于CPU负载较高,特别是同时发生的CGI请求很多时,将影响服务器的综合性能。综合比较而言,CGI比其它两种技术更优秀,在实际应用中也最为普遍。



第二部分、CGI程序设计的概念

1.0、CGI程序的功能:

  首先,什么是公共网关接口(CGI)呢?CGI是一个用于定义WEB服务器与外部程序之间通信方式的标准,使得外部程序能生成HTML、图象或者其他内容,而服务器处理的方式与那些非外部程序生成的HTML、图象或者其他内容的处理方式是相同的。因此,CGI程序不仅使你能生成静态内容,而且能生成动态内容。使用CGI的原因在于它是一个定义良好并被广泛支持的标准。虽然,Java、ActiveX等可以完成CGI程序的功能,但并不是所有浏览器都支持它们。相反,所有浏览器都支持CGI,如:Lynx、IE、Netscape等。然而,和其他技术一样,CGI也有它的局限性。本节我就讲述CGI程序的功能、优点与不足。

 1.1、CGI功能

  有许多任务,CGI是最佳的是唯一的选择,这些任务可分为三类:初级任务、中级任务和高级任务。初级任务是一些不用怎么编程的任务,如:文本型计数器,生成简单的HTML的程序,少于50行用Perl语言、Shell脚 本、C语言或C++语言编写的程序这样的任务用CGI来写至少有三点好处:第一、CGI运行最快,而Java等开销太大;第二、CGI标准于当前浏览器最兼容,这一点在前面已经提到;第三、CGI资源丰富,您在Internet上可以找到成千上万的CGI代码。中级任务是包括图象映象和其他一些稍复杂的程序设计任务。在中级任务中,用CGI和Java来编写程序的难易程度差别不大。此类任务包括:图象映象生成整页的HTML的CGI脚本动画.很有特点的是,对于高级任务,用CGI比用Java编程要简单得多。 此类任务有:后端数据库操作,搜索引擎,多重动态页面,其中,后端数据库操作(存取数据库的应用程序)体现了CGI的优越性。CGI有一定的历史,其中很多有用的功能都在CGI的库中由别人做好了;Java 是一种程序设计语言,而CGI是网关程序的功能规范。如果 Java有较大改变, 您得重写整个程序;而CGI有较大变化的,您只要升级CGI库程序即可。然而 CGI在有些方面还是有局限性的。

 1.2、CGI的局限性

  在图象映象和动画方面,CGI程序不如Java程序开发方便。现在Java越来越流行,CGI程序则越来越适合编写简短杂乱的程序和数据库应用程序。

 1.3、CGI程序功能

  CGI程序的最大特点是可以用任何一种语言编制,可运行在任何一种平台上,只要它符合CGI的规范即可。下表是一个比较:
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任务 CGI+HTML HTML 
处理表单 Yes No 
创建WEB页面上非静态内容 Yes No 
处理图象映象文件 Yes Yes 
在WEB页面和文档中搜索 Yes No 
创建表单 Yes Yes 
创建平台无关的文档 Yes Yes 
创建聊天室等交互应用程序 Yes No
页面动态生成 Yes No 
按用户需要进行页面文档裁剪 Yes No
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Java Servlet与CGI (Common Gateway Interface 公共网关接口)的比较:

  与传统的CGI和许多其他类似CGI的技术相比,Java Servlet具有更高的效率,更容易使用,功能更强大,具有更好的可移植性,更节省投资。在未来的技术发展过程中,Servlet有可能彻底取代CGI。

  在传统的CGI中,每个请求都要启动一个新的进程,如果CGI程序本身的执行时间较短,启动进程所需要的开销很可能反而超过实际执行时间。而在Servlet中,每个请求由一个轻量级的Java线程处理(而不是重量级的操作系统进程)。

  在传统CGI中,如果有N个并发的对同一CGI程序的请求,则该CGI程序的代码在内存中重复装载了N次;而对于Servlet,处理请求的是N个线程,只需要一份Servlet类代码。在性能优化方面,Servlet也比CGI有着更多的选择。

  * 方便  

  Servlet提供了大量的实用工具例程,例如自动地解析和解码HTML表单数据、读取和设置HTTP头、处理Cookie、跟踪会话状态等。

  * 功能强大

  在Servlet中,许多使用传统CGI程序很难完成的任务都可以轻松地完成。例如,Servlet能够直接和Web服务器交互,而普通的CGI程序不能。Servlet还能够在各个程序之间共享数据,使得数据库连接池之类的功能很容易实现。

  * 可移植性好

Servlet用Java编写,Servlet API具有完善的标准。因此,为IPlanet Enterprise Server写的Servlet无需任何实质上的改动即可移植到ApacheMicrosoft IIS或者WebStar。几乎所有的主流服务器都直接或通过插件支持Servlet。

 

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