CGI介绍

本文主要介绍 CGI 的相关知识。

1 概述

CGI（Common Gateway Interface），即通用网关接口，是 WWW（World Wide Web）技术中最重要的技术之一，是外部应用程序（即 CGI 程序）与 Web 服务器之间的接口标准，负责在 CGI 程序和 Web 服务器之间传递信息。

CGI 是 Web 服务器运行时，调用外部应用程序（即 CGI 程序）的规范，CGI 规范允许 Web 服务器执行外部程序，并将它们的输出发送给 Web 浏览器，CGI 将 Web 的一组简单的静态超媒体文档变成一个完整的、新的交互式媒体，按照 CGI 编写的程序可以扩展 Web 服务器功能。

出现背景：CGI 是比较原始的开发动态网站的方式。由于静态的 HTML 页面无法实现网站的动态内容的生成，所以就需要由 Web 服务器调用 CGI 程序，CGI 程序生成动态内容，返回给 Web 服务器，Web 服务器再返回给 Web 浏览器。

CGI 应用程序能通过 Web 服务器与 Web 浏览器进行交互，还可以通过数据库 API 与数据库服务器等外部数据源进行通信，从数据库服务器中获取数据，将数据格式化为 HTML 文档后，发送给 Web 浏览器，也可以将从 Web 浏览器获得的数据放到数据库中。CGI 与这几者的关系图如下：

几乎所有 Web 服务器都支持 CGI，可用多种语言编写 CGI（包括流行的 C、C++ 等），只要这种语言具有标准输入、输出和环境变量即可。

大多数的 CGI 程序被用来解释处理来自表单的输入信息，并在服务器产生相应的处理，或将相应的信息反馈给 Web 浏览器，CGI 程序使网页具有了交互功能。

2 CGI程序处理步骤

CGI 程序的一般处理步骤如下：

1. Web 浏览器通过 HTML 表单或超链接，请求指向一个 CGI 应用程序的 URL；
2. Web 服务器收到 Web 浏览器发送的请求；
3. Web 服务器调用（执行）指定 CGI 应用程序；
4. CGI 应用程序根据相关信息（通常是基于 Web 浏览者输入的内容），执行具体的操作；
5. CGI 应用程序把操作结果格式化为 Web 服务器和 Web 浏览器能够理解的文档（通常是 HTML 网页），并发送给 Web 服务器；
6. Web 服务器把操作结果返回给 Web 浏览器。

由于环境变量的大小是有一定限制的，当需要传送的数据量很大时，环境变量的存储空间可能不足，造成传输数据不完整，甚至无法执行 CGI 程序的现象。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 Web 浏览器沟通。当使用这种方法传递请求的数据时，Web 服务器收到数据后，会先将这些数据放在一块输入缓冲区中，并且将数据的大小记录在 CONTENT_LENGTH 环境变量中，然后调用 CGI 程序并将 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 和环境变量 CONTENT_LENGTH 得到服务器接收的信息，避免了对传输信息大小的限制。

3 CGI的优缺点

CGI 可以提供许多 HTML 无法做到的功能，比如记数器、顾客信息表格的提交以及统计、搜索程序、Web 数据库等。

用 HTML 是没有办法记住客户的任何信息的，要把客户的信息记录在服务器的硬盘上，就要用到 CGI，这是 CGI 最重要的作用，它补充了 HTML 的不足——仅仅是补充，不是替代。

CGI 使外部程序与 Web 服务器之间交互成为可能， CGI 程序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。当面对大量请求时，进程的大量建立和消亡会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。

为了解决 CGI 存在的上述问题，出现了 CGI 的升级版 FastCGI，关于 FastCGI 的相关内容，请参考此文。