fastcgi协议详解_fddi协议

FastCGI 简介

FastCGI是Web服务器和处理程序之间通信的一种协议，是CGI的一种改进方案，FastCGI像是一个常驻(long-lived)型的CGI，它可以一直执行，在请求到达时不会花费时间去fork一个进程来处理(这是CGI最为人诟病的fork-and-execute模式)。正是因为他只是一个通信协议，它还支持分布式的运算，所以 FastCGI 程序可以在网站服务器以外的主机上执行，并且可以接受来自其它网站服务器的请求。

FastCGI 是与语言无关的、可伸缩架构的 CGI 开放扩展，将 CGI 解释器进程保持在内存中，以此获得较高的性能。CGI 程序反复加载是 CGI 性能低下的主要原因，如果 CGI 程序保持在内存中并接受 FastCGI 进程管理器调度，则可以提供良好的性能、伸缩性、Fail-Over 特性等。

FastCGI 工作流程如下：

• 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 Server 的连接。
• Web 服务器与 FastCGI 进程管理器进行 Socket 通信，通过 FastCGI 协议发送 CGI 环境变量和标准输入数据给 CGI 解释器进程。
• CGI 解释器进程完成处理后将标准输出和错误信息从同一连接返回 Web Server。
• CGI 解释器进程接着等待并处理来自 Web Server 的下一个连接。

图2.8 FastCGI 运行原理示举例示意图

FastCGI 与传统 CGI 模式的区别之一则是 Web 服务器不是直接执行 CGI 程序了，而是通过 Socket 与 FastCGI 响应器（FastCGI 进程管理器）进行交互，也正是由于 FastCGI 进程管理器是基于 Socket 通信的，所以也是分布式的，Web 服务器可以和 CGI 响应器服务器分开部署。Web 服务器需要将数据 CGI/1.1 的规范封装在遵循 FastCGI 协议包中发送给 FastCGI 响应器程序。

FastCGI 协议

可能上面的内容理解起来还是很抽象，这是由于第一对FastCGI协议还没有一个大概的认识，第二没有实际代码的学习。所以需要预先学习下 FastCGI 协议，不一定需要完全看懂，可大致了解之后，看完本篇再结合着学习理解消化。

下面结合 PHP 的 FastCGI 的代码进行分析，不作特殊说明以下代码均来自于 PHP 源码。

FastCGI 消息类型

FastCGI 将传输的消息做了很多类型的划分，其结构体定义如下：

typedef enum _fcgi_request_type {
    FCGI_BEGIN_REQUEST = 1, /* [in] */
    FCGI_ABORT_REQUEST = 2, /* [in] (not supported) */
    FCGI_END_REQUEST = 3, /* [out] */
    FCGI_PARAMS = 4, /* [in] environment variables */
    FCGI_STDIN = 5, /* [in] post data */
    FCGI_STDOUT = 6, /* [out] response */
    FCGI_STDERR = 7, /* [out] errors */
    FCGI_DATA = 8, /* [in] filter data (not supported) */
    FCGI_GET_VALUES = 9, /* [in] */
    FCGI_GET_VALUES_RESULT = 10 /* [out] */
} fcgi_request_type;

消息的发送顺序

下图是一个比较常见消息传递流程

图2.9 FastCGI 消息传递流程示意图

最先发送的是FCGI_BEGIN_REQUEST，然后是FCGI_PARAMS和FCGI_STDIN，由于每个消息头（下面将详细说明）里面能够承载的最大长度是65535，所以这两种类型的消息不一定只发送一次，有可能连续发送多次。

FastCGI 响应体处理完毕之后，将发送FCGI_STDOUT、FCGI_STDERR，同理也可能多次连续发送。最后以FCGI_END_REQUEST表示请求的结束。需要注意的一点，FCGI_BEGIN_REQUEST和FCGI_END_REQUEST分别标识着请求的开始和结束，与整个协议息息相关，所以他们的消息体的内容也是协议的一部分，因此也会有相应的结构体与之对应（后面会详细说明）。而环境变量、标准输入、标准输出、错误输出，这些都是业务相关，与协议无关，所以他们的消息体的内容则无结构体对应。

由于整个消息是二进制连续传递的，所以必须定义一个统一的结构的消息头，这样以便读取每个消息的消息体，方便消息的切割。这在网络通讯中是非常常见的一种手段。

FastCGI 消息头

如上，FastCGI 消息分10种消息类型，有的是输入有的是输出。而所有的消息都以一个消息头开始。其结构体定义如下：

typedef 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;
} fcgi_header;

字段解释下：

version标识FastCGI协议版本。type 标识FastCGI记录类型，也就是记录执行的一般职能。requestId标识记录所属的FastCGI请求。contentLength记录的contentData组件的字节数。

关于上面的xxB1和xxB0的协议说明：当两个相邻的结构组件除了后缀“B1”和“B0”之外命名相同时，它表示这两个组件可视为估值为B1<<8 + B0的单个数字。该单个数字的名字是这些组件减去后缀的名字。这个约定归纳了一个由超过两个字节表示的数字的处理方式。

比如协议头中requestId和contentLength表示的最大值就是 65535。

​
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>
int main()
{
    unsigned char requestIdB1 = UCHAR_MAX;
    unsigned char requestIdB0 = UCHAR_MAX;
    printf("%d\n", (requestIdB1 << 8) + requestIdB0); // 65535
}
​

你可能会想到如果一个消息体长度超过65535怎么办，则分割为多个相同类型的消息发送即可。

FCGI_BEGIN_REQUEST 的定义

typedef struct _fcgi_begin_request {
    unsigned char roleB1;
    unsigned char roleB0;
    unsigned char flags;
    unsigned char reserved[5];
} fcgi_begin_request;

字段解释:role表示Web服务器期望应用扮演的角色。分为三个角色（而我们这里讨论的情况一般都是响应器角色）

typedef enum _fcgi_role {
    FCGI_RESPONDER = 1,
    FCGI_AUTHORIZER = 2,
    FCGI_FILTER = 3
} fcgi_role;

而FCGI_BEGIN_REQUEST中的flags组件包含一个控制线路关闭的位：flags & FCGI_KEEP_CONN：如果为0，则应用在对本次请求响应后关闭线路。如果非0，应用在对本次请求响应后不会关闭线路；Web服务器为线路保持响应性。

FCGI_END_REQUEST 的定义

typedef struct _fcgi_end_request {
    unsigned char appStatusB3;
    unsigned char appStatusB2;
    unsigned char appStatusB1;
    unsigned char appStatusB0;
    unsigned char protocolStatus;
    unsigned char reserved[3];
} fcgi_end_request;

字段解释:

appStatus组件是应用级别的状态码。protocolStatus组件是协议级别的状态码；protocolStatus的值可能是：

1. FCGI_REQUEST_COMPLETE：请求的正常结束。
2. FCGI_CANT_MPX_CONN：拒绝新请求。这发生在Web服务器通过一条线路向应用发送并发的请求时，后者被设计为每条线路每次处理一个请求。
3. FCGI_OVERLOADED：拒绝新请求。这发生在应用用完某些资源时，例如数据库连接。
4. FCGI_UNKNOWN_ROLE：拒绝新请求。这发生在Web服务器指定了一个应用不能识别的角色时。

protocolStatus在 PHP 中的定义如下

typedef enum _fcgi_protocol_status {
    FCGI_REQUEST_COMPLETE = 0,
    FCGI_CANT_MPX_CONN = 1,
    FCGI_OVERLOADED = 2,
    FCGI_UNKNOWN_ROLE = 3
} dcgi_protocol_status;

需要注意dcgi_protocol_status和fcgi_role各个元素的值都是 FastCGI 协议里定义好的，而非 PHP 自定义的。

消息通讯样例

为了简单的表示，消息头只显示消息的类型和消息的 id，其他字段都不予以显示。而一行表示一个数据包。下面的例子来自于官网

1. {FCGI_BEGIN_REQUEST, 1, {FCGI_RESPONDER, 0}}
2. {FCGI_PARAMS, 1, “\013\002SERVER_PORT80\013\016SERVER_ADDR199.170.183.42 … “}
3. {FCGI_STDIN, 1, “quantity=100&item=3047936”}
4. {FCGI_STDOUT, 1, “Content-type: text/html\r\n\r\n<html>\n<head> … “}
5. {FCGI_END_REQUEST, 1, {0, FCGI_REQUEST_COMPLETE}}

配合上面各个结构体，则可以大致想到 FastCGI 响应器的解析和响应流程：首先读取消息头，得到其类型为FCGI_BEGIN_REQUEST，然后解析其消息体，得知其需要的角色就是FCGI_RESPONDER，flag为0，表示请求结束后关闭线路。然后解析第二段消息，得知其消息类型为FCGI_PARAMS，然后直接将消息体里的内容以回车符切割后存入环境变量。与之类似，处理完毕之后，则返回了FCGI_STDOUT消息体和FCGI_END_REQUEST消息体供 Web 服务器解析。

今天的文章fastcgi协议详解_fddi协议分享到此就结束了，感谢您的阅读。