fastCGI研究记录

最新推荐文章于 2019-12-11 00:25:07 发布

Just4life

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本来构思的OJ是在将前端放在虚拟空间上，在自己的机器上开Judge服务，通过动态DNS来连接。可是自己电脑就得一直开着，不好办。最后还是想租一台主机，如果经济不允许的话就买个便宜的VPS。可是VPS最大的问题是内存一超就死机。特别是运行JVM之类特别消耗内在的进程。而且OJ也只是一个CMS，前端主要处理数据的显示，没有过多复杂的业务逻辑，也不需要复杂的关系模型。为了简化应用的架构，打算采用C/C++来编写前台和后台，将它们都放在VPS上运行。

用C/C++来写Web应用，想到就是CGI，可是CGI的性能和效率也不好，特别是处理并发的时候。虽然不热门的OJ访问量不会很大，但为了给以后有一点点的扩展空间，还是希望它支持并发，至少也可以多线程处理请求。便选择了fastCGI。

fastCGI并不是什么新技术，上个世纪已出现，而且很多企业都多得很成熟，特别是在电信业和要求信息处理效率比较高的行业中使用很广泛。因为程序都是编译成本地代码，执行的效率要比Java，.NET，PHP等都高点，而且占用的资源可以更加少。应用的结构也比较简单所以编程的难度也不高，只要开发前做一个整体设计，把模块分清楚，要使用类似MVC的模型也完全可以做到。

在fastCGI里的开发库里（可以在http://www.fastcgi.com/drupal/node/5下载），有两种API可以使用，一种是包含头文件“fcgi_stdio.h”，可以直接通过标准输出流进行response数据的输出；而另一个“fcgiapp.h”则通过自身的特定函数来输出数据。我选择后者，因为前者在使用时一定要保证在程序中引用的库里都没有“stdio.h”，否则容易出现IO错误。而且前者也不支持多线程，所以只能选择后者了。下面的内容都是使用“fcgiapp.h”。

fastCGI程序的一般模式就是一个请求循环，因为fastCGI需要有守护进程，程序执行之后就像服务一样，一直在等待请求，处理请求，返回response，然后又等待请求……如此一直循环，循环体就类似于。

while (FCGX_Accept(&in, &out, &err, &envp) >= 0) 
{        
     char *contentLength = FCGX_GetParam("CONTENT_LENGTH", envp); 
     int len = 0;   
     FCGX_FPrintF(out, 
                 "Content-type: text/htmlrn" 
                 "rn"
                 "<title>FastCGI echo (fcgiapp version)</title>"
                 "<h1>FastCGI echo (fcgiapp version)</h1>n" 
                 "Request number %d,  Process ID: %d<p>n", ++count, getpid());
} /* while */

但是上面的倒子没法处理多线程，下面是我在Windows环境下写的可以处理多线程的fastCGI的例子。例子中使用了互斥锁，对一个计数器进行累加，避免多线程同时读写同一个资源而导致数据出错或不同步。

#include <windows.h> 
#include "fcgi/fcgi_config.h"
#include "fcgi/fcgiapp.h"

#pragma comment(lib, "libfcgi.lib") 

#define THREAD_COUNT 20 

DWORD WINAPI foo(LPVOID params);
static void PrintEnv(FCGX_Stream *out, char *label, char **envp); 
static HANDLE accept_mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
static HANDLE count_mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); 
static int count = 0; 

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) 
{
     HANDLE tid[THREAD_COUNT];
     FCGX_Init();

     for (int i = 1; i < THREAD_COUNT; i++) 
     {		
          tid[i] = CreateThread(NULL, 0, foo, (LPVOID) i, 0, NULL);	
     } 	

     foo(0);     

     return 0;
}

 static void PrintEnv(FCGX_Stream *out, char *label, char **envp) 
{
     FCGX_FPrintF(out, "%s:<br>n<pre>n", label);    

     for( ; *envp != NULL; envp++) 
     {      
          FCGX_FPrintF(out, "%sn", *envp);    
     }    

     FCGX_FPrintF(out, "</pre><p>n");
} 

DWORD WINAPI foo(LPVOID params) 
{
     int rc;	

     FCGX_Request request;	
     FCGX_InitRequest(&request, 0, 0);	

     char* server_name;	
  
     int tid = (int) params;	

     unsigned long id = GetCurrentThreadId(); 	

     while (1)
     {
           WaitForSingleObject(accept_mutex, INFINITE);		
           rc = FCGX_Accept_r(&request);
           ReleaseMutex(accept_mutex); 		

           if (rc < 0)
           {			
               break;		
           } 		

           server_name = FCGX_GetParam("SERVER_NAME", request.envp);         
           FCGX_FPrintF(request.out,            
                        "Content-type: text/htmlrn"
                        "rn"            
                        "<h1>"			
                        "THREAD_ID: %d<br/>"			
                        "CurrentThreadId: %u<br/>"		
                	"Server Name: %s<br/>"			
                        "</h1>",            
                        tid, id, server_name ? server_name : "?"); 		

           Sleep(2); 		
           
           WaitForSingleObject(count_mutex, INFINITE);		

           ++count;		

           FCGX_FPrintF(request.out, "%d<br/>", count);	

   	   ReleaseMutex(count_mutex); 		

           PrintEnv(request.out, "Request environment", request.envp);        

           PrintEnv(request.out, "Initial environment", environ); 		

           FCGX_Finish_r(&request);	
     } 	

     return 0;
}

经过适当的封装和改造就可以变成一个控制器。

要运行fastCGI程序，首先要有一个支持fastCGI反向代理的服务器，如Apache，Nginx，Lighttpd等。能够支持fastCGI的服务器的详细列表可以查看http://www.fastcgi.com/drupal/node/3。

但是有服务器的支持还不够，因为fastCGI需要作为守护进程来运行才可以正常被访问。因此还需要将编译好的fastCGI程序绑定到指定的端口，并一直监听才行。而能够完成这项工作的工具可以选择fastCGI开发库中的cgi-fcgi程序，该程序只提供源代码，可以在Windows和Unix环境下编译，编译的时候注意去掉不属性编译环境下的头文件，以避免出现找不到头文件的编译错误。如在Windows下编译，就应该去掉包括sys/param.h，sys/time.h和unistd.h。在编译时还得上libfcgi.lib。

其实lighttpd项目也有一个类似的程序spawn-fcgi，也可以在Windows和Unix下平台编译运行。关于cgi-fcgi和spawn-fcgi在Linux下的使用可以查看http://stackoverflow.com/questions/2149709/c-language-fastcgi-with-nginx。

发现上面链接中说明的方法在Windows下有所不同。可以是不同系统对套接口支持的差异。下面是在Windows下，使用Nginx服务器来启动fastCGI的方法。

首先配置Nginx，在nginx.conf文件中加入下面的配置参数，就是将前缀为“http://host/cgi-bin”的请求反向代理到9000端口进行处理：

location /cgi-bin { 
     fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
     include fastcgi_params; 
}

然后启动Nginx服务进程，在运行下面的命令即可启动fastCGI程序

cgi-fcgi -start -connect localhost:9000 testcgi.exe

通过浏览器访问http://host/cgi-bin，即fastCGI程序进行请求