CGI(Common Gateway Interface)介绍

本文主要介绍CGI(Common Gateway Interface)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，并在服务器进行相应的处理，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）相关的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。