什么是FastCgi

再了解FastCgi之前，我们一定要先知道，什么叫Cgi。

CGI全称是“通用网关接口”(Common Gateway Interface)，HTTP服务器与你的或其它机器上的程序进行“交谈”的一种工具，其程序一般运行在网络服务器上。 CGI可以用任何一种语言编写，只要这种语言具有标准输入、输出和环境变量。如php,perl,tcl等。

cgi的弊端

cgi会产生什么问题呢？

当每一个请求进入的时候，cgi都会fork一个新的进程，然后以php为例，每个请求都要耗费相当大的内存，这样一来，并发起来，完全就会GG。

为了解决这个问题，于是产生了fastCgi。

对比

盗2张百度的图

Go实现FastCgi Proxy Client 系列（一）

从图中可以看出，FastCgi解决的就是这一痛点，当一个新的请求进来的时候，会交给一个已经产生的进程进行处理，而不是fork新的东西出来（php 7还有更多优化，欢迎大家进坑，比如opcached）。

FastCgi协议组成

我目前了解的协议都是由三个部分组成：协议头、正文、结束符（或者说协议尾部），现在我们就来分析下这个协议。

主要参考资料来源于:麻省理工文档

FastCgi协议头

协议有这几种消息类型

#define FCGI_BEGIN_REQUEST 1
#define FCGI_ABORT_REQUEST 2
#define FCGI_END_REQUEST 3
#define FCGI_PARAMS 4
#define FCGI_STDIN 5
#define FCGI_STDOUT 6
#define FCGI_STDERR 7
#define FCGI_DATA 8
#define FCGI_GET_VALUES 9
#define FCGI_GET_VALUES_RESULT 10
#define FCGI_UNKNOWN_TYPE 11
#define FCGI_MAXTYPE (FCGI_UNKNOWN_TYPE)

很明显，如果我们要发起一个请求，必然要使用消息类型FCGI_BEGIN_REQUEST的进行请求。

看一段通用的包头。

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

typedef struct {
    FCGI_Header header;
    FCGI_BeginRequestBody body;
} FCGI_BeginRequestRecord;

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

我们可以把这个过程看成 begin->(header and content)->end。header这个很有意思，不过联系一下http协议的header,自然一下就了解了，其实在cgi协议里，header应该也属于正文的一种，只是类型比较特殊。

golang的实现

假如我们要实现一个golang fastcgi proxy client的部分，那自然，首先我们要先讲http请求解析成cgi协议的形式。

beginRequest

分析协议得出，web服务器向FastCGI程序发送一个 8 字节 type=FCGI_BEGIN_REQUEST的消息头和一个8字节 FCGI_BeginRequestBody 结构的消息体，标志一个新请求的开始。

再仔细一想，这不对，服务端是如何知道我们发送的是啥，接受到的数据该如何解析。

从下面开始，我都会用golang来显示代码。

所以，这时候我们需要一个包头。fastCgi通用的包头(此处的header不是http header)为：

type header struct {
    Version       uint8        //协议版本  默认 01
    Type          uint8        // 请求类型
    Id            uint16       // 请求id
    ContentLength uint16  //正文长度
    PaddingLength uint8  //是否有字符补齐
    Reserved      uint8    //预留
}

先产生我们要产生的包体

b := [8]byte{byte(role >> 8), byte(role), flags}
role一般默认用1   1响应器 2验证器 3过滤器
flags 标志是否保持连接 就是http的keeponlive

这个时候，我们就先写包头,然后写包体即可

func (cgi *FCGIClient) writeRecord(recType uint8, reqId uint16, content []byte) (err error) {
    cgi.mutex.Lock()
    defer cgi.mutex.Unlock()
    cgi.buf.Reset()
    cgi.h.init(recType, reqId, len(content))
        //写包头
    if err := binary.Write(&cgi.buf, binary.BigEndian, cgi.h); err != nil {
        return err
    } 
        //写包体
    if _, err := cgi.buf.Write(content); err != nil {
        return err
    }
        //写补位
    if _, err := cgi.buf.Write(pad[:cgi.h.PaddingLength]); err != nil {
        return err
    }
        //将缓冲区写到之前打开的链接  
    _, err = cgi.rwc.Write(cgi.buf.Bytes())
    return err
}

这里应该会很好奇，cgi.rwc是什么。这里我们预留到下一次讲，知道这里是一个建立的socket连接即可。

请求正文

大家都知道 http协议分成 header和body

http request header

cgi协议里有单独对header的处理，即消息类型为FCGI_PARAMS(4)。

我们要从请求里获取到这次的header，很明显,header是一个map[string]string的结构。

func buildEnv(documentRoot string,r *http.Request) (err error,env map[string]string){
    env = make(map[string]string)
    index := "index.php"
    filename := documentRoot+"/"+index
    if r.URL.Path == "/.env" {
        return errors.New("not allow"),env
    } else if r.URL.Path == "/" || r.URL.Path == "" {
        filename = documentRoot + "/" + index
    } else {
        filename = documentRoot + r.URL.Path
    }

    for name,value := range serverEnvironment {
        env[name] = value
    }

    //......其他mapping


    for header, values := range r.Header {
        env["HTTP_" + strings.Replace(strings.ToUpper(header), "-", "_", -1)] = values[0]
    }
    return errors.New("not allow"),env
}

同样，我们先发送包头，再发送包体即可。

http request body

包体就是我们提交的数据,比如Post,delete,put等等操作中，正文包含的数据。

同样，我们先发送包头，再发送包体即可。

但是需要注意的是，一般包体都会很大，但是明显，我们ContentLength只有16位的长度，很大可能是无法一次发送完毕。

因此，我们需要分包进行发送（最大65535）。

请求结束 endRequest

依照上面的，同样，我们发送结束的包头和包体，修改type即可。

获取返回数据

开始我又说一个cgi.rwc是一个socket连接，数据都写往了那里，自然也要从那里读回来。

// recive untill EOF or FCGI_END_REQUEST
    for {
        err1 = rec.read(cgi.rwc)
        if err1 != nil {
            if err1 != io.EOF {
                err = err1
            }
            break
        }
        switch {
        case rec.h.Type == typeStdout:
            retout = append(retout, rec.content()...)
        case rec.h.Type == typeStderr:
            reterr = append(reterr, rec.content()...)
        case rec.h.Type == typeEndRequest:
            fallthrough
        default:
            break
        }
    }

一个简单的demo就完成了。这个时候，我们只需要将接收的数据格式化输出给用户即可。