【入门篇】Nginx + FastCGI 程序（C/C++） 搭建高性能web service的Demo及部署发布

由于最近工作的需要，本人学习了一下利用高性能web server - Nginx，来发布C/C++编写的fastCGI程序，详细细节如下。

1.介绍

    Nginx - 高性能web server，这个不用多说了，大家都知道。

    FastCGI程序 - 常驻型CGI程序，它是语言无关的、可伸缩架构的CGI开放扩展，其主要行为是将CGI解释器进程保持在内存中并因此获得较高的性能。

    Nginx要调用FastCGI程序，需要用到FastCGI进程管理程序（因为nginx不能直接执行外部的cgi程序，我们可使用lighttpd中的spawn-fastcgi来让nginx可支持外部cgi运行。也有其他方法安装nginx-fcgi来让nginx支持cgi，这里是使用spawn-fastcgi的方法），来达到调用FastCGI程序的目的。Nginx本身没有集成类似的模块，而Apache具备该功能模块，所以不需要额外安装FastCGI进程管理程序。

2.工作原理

    Nginx不支持对外部程序的直接调用或者解析，所有的外部程序（包括PHP）必须通过FastCGI接口来调用。FastCGI接口在Linux下是socket（这个socket可以是文件socket，也可以是ip socket）。为了调用CGI程序，还需要一个FastCGI的wrapper（wrapper可以理解为用于启动另一个程序的程序），这个wrapper绑定在某个固定socket上，如端口或者文件socket。

    当Nginx将CGI请求发送给这个socket的时候，通过FastCGI接口，wrapper接收到请求，然后派生出一个新的线程，这个线程调用解释器或者外部程序处理脚本并读取返回数据；接着，wrapper再将返回的数据通过FastCGI接口，沿着固定的socket传递给Nginx；最后，Nginx将返回的数据发送给客户端。这就是Nginx+FastCGI的整个运作过程，如图1所示。

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​图1 Nginx+FastCGI运行过程​

    FastCGI接口方式在脚本解析服务器（CGI应用程序服务器）上启动一个或者多个守护进程对动态脚本进行解析，这些进程就是FastCGI进程管理器，或者称为FastCGI引擎。 spawn-fcgi与PHP-FPM都是FastCGI进程管理器（支持PHP和C/C++​）。​

    介绍到这里，大家应该都对该模式有了一定的了解，下面开始进行实战！    

3.环境部署

3.1.Nginx的安装、部署与配置

    nginx下载目录 http://nginx.org/en/download.html

    这我们使用的是nginx-1.5.10

    [安装]

    下载以后解压并安装（请记得看README）

    ./configure （注意了类似checking for *** ... not found项，可能是依赖包没有，则需要安装依赖包）

    缺少pcre，则需要额外安装 http://www.pcre.org/ （或者采用apt-get或yum的安装方式）

    缺少zlib，则需要额外安装 http://www.zlib.net/ （或者采用apt-get或yum的安装方式）  

    缺少OpenSSL，则需要额外安装 http://www.openssl.org （或者采用apt-get或yum的安装方式）  

    如果需要配置安装额外的功能模块，可以参考这里 http://wiki.codemongers.com/NginxChsInstall

    make

    make install （默认安装到/usr/local/nginx）

    [配置和管理]     

    1）执行选项

        -c </path/to/config> 为 Nginx 指定一个配置文件，来代替缺省的。不输入则使用默认的配置文件。

        -t 不运行，而仅仅测试配置文件。nginx 将检查配置文件的语法的正确性，并尝试打开配置文件中所引用到的文件。

        -v 显示 nginx 的版本。

        -V 显示 nginx 的版本，编译器版本和配置参数。

    2）检查配置文件

        sudo ./nginx -t

        nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok

        nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful

     3）启动 - 默认和特殊

        /usr/local/nginx/sbin/nginx （默认启动方式）

        /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf （指定配置文件启动）

    4）查看nginx进程号（master是主进程）

        ps -ef | grep nginx 

    5）重新加载配置文件

        sudo kill -HUP [nginx主进程号]

        通过系统的信号控制 Nginx

        可以使用信号系统来控制主进程。默认，nginx 将其主进程的 pid 写入到 /usr/local/nginx/logs/nginx.pid 文件中。通过传递参数        给 ./configure 或使用 pid 指令，来改变该文件的位置。

        主进程可以处理以下的信号：

        命令说明备注

        TERM, INT快速关闭 

        QUIT从容关闭 

        HUP重载配置用新的配置开始新的工作进程    从容关闭旧的工作进程

        USR1重新打开日志文件 

        USR2平滑升级可执行程序 

        WINCH从容关闭工作进程 

    6）默认目录结构

        主目录：/usr/local/nginx/

        配置目录：/usr/local/nginx/conf/

        root目录：/usr/local/nginx/html/

        可执行文件路径：/usr/local/nginx/sbin/

3.2.spawn_fastcgi的安装、部署与配置

    spawn_fastcgi  https://github.com/lighttpd/spawn-fcgi 

    这里使用的是1.6.3的版本 https://github.com/lighttpd/spawn-fcgi/releases/tag/v1.6.3

    下载以后解压并安装（请记得看README）

    如果没有configure，请先执行./autogen.sh，生成configure

    ./configure

    make

    编译好以后，将可执行文件移动到nginx的sbin目录下

    cp ./src/spawn-fcgi /usr/local/nginx/sbin/ （cp到nginx的安装目录下）

3.3.fastcgi库的安装（库绝对不是必须的，觉得技术好的大牛可以自己写）

    库地址 http://www.fastcgi.com/dist/fcgi.tar.gz

    下载以后，解压并安装 （默认安装）

    ./configure

    make install

4.Demo和web发布

4.1.Demo程序

    [CGI程序]    

#include <fcgi_stdio.h>  

#include <stdlib.h>  

int main() {  

    int count = 0;  

    while (FCGI_Accept() >= 0) {  

        printf("Content-type: text/html\r\n"  

                "\r\n"  

                ""  

                "FastCGI Hello!"  

                "Request number %d running on host%s "  

                "Process ID: %d\n", ++count, getenv("SERVER_NAME"), getpid());  

    }  

    return 0;  

}  

    [编译]

    g++ demo.cc -o demo  -lfcgi​  

    直接运行可执行文件，看看能否正常运行。如果出现缺少库libfcgi.so.0，则自己需要手动把/usr/local/lib/libfcgi.so.0库建立一个链接到/usr/lib/目录下：ln -s /usr/local/libfcgi.so.0 /usr/lib/（或者把so的库路径添加到/etc/ld.so.conf，并执行ldconfig更新一下）

4.2.Web发布

    1）将CGI可执行程序移动到nginx的安装目录下 /usr/local/nginx/cgibin （文件夹不存在则自己创建） 

    2）启动spawn-fcgi管理进程，并绑定server IP和端口（不要跟nginx的监听端口重合）

     /usr/local/nginx/sbin/spawn-fcgi -a 127.0.0.1 -p 8088 -f /usr/local/nginx/cgibin/demo

    查看一下9002端口是否已成功：netstat -na | grep 8088

​   

    3）更改nginx.conf配置文件，让nginx转发请求

    在http节点的子节点-"server节"点中下添加配置

    location ~ \.cgi$ {

        fastcgi_pass 127.0.0.1:8088;

        fastcgi_index index.cgi;

        fastcgi_param SCRIPT_FILENAME fcgi$fastcgi_script_name;

        include fastcgi_params;

    }

    4）重启nginx或者重新加载配置文件

    重新加载配置文件

    sudo kill -HUP [pid]

    或者

    重启nginx    

    killall nginx

​    ./nginx

    5）打开浏览器访问一下吧

    http://localhost/demo.cgi

    搞定收工，心里又小小的激动了一把！