CGI
- 作为标记语言
html是无法读取硬件信息的，但C语言可以实现一个html页面 - 传感器数据的数据是动态变化的，
html页面是静止的，可以让浏览器每一秒刷新一次页面，但是浪费资源且体验效果一般
关于CGI
- CGI全称为 Common Gateway Interface，是一种标准协议，定义了Web服务器与外部应用程序（通常是执行脚本或程序）之间的交互方式
- 主要作用是在Web服务器和生成动态内容的应用程序之间传递信息
- 当用户在Web浏览器中请求一个CGI程序时，Web服务器会将请求传递给相应的CGI脚本。脚本执行完成后，将结果返回给服务器，服务器再将结果传给用户的浏览器
- CGI脚本可以用多种编程语言编写，如Perl、Python、C、或者Shell脚本
CGI的特点：
- 对http浏览器来说，cgi脚本文件只是一个页面文件
- CGI可以使用任意编程语言编写，只要这个语言能把数据输出到标准输出即可
- CGI是一个标准，它规定了系统所必须具备的环境变量
CGI相关文档
CGI标准官方文档：
RFC 3875 - The Common Gateway Interface (CGI) Version 1.1 (ietf.org)
CGI教程：
C++ Web 编程 | 菜鸟教程 (runoob.com)
Python CGI 编程 | 菜鸟教程 (runoob.com)
Perl CGI编程 | 菜鸟教程 (runoob.com)
CGI环境变量
| 变量名 | 描述 |
|---|---|
| CONTENT_TYPE | 内容的数据类型。当客户端向服务器发送附加内容时使用。例如，文件上传等功能。 |
| CONTENT_LENGTH | 查询的信息长度。只对 POST 请求可用。 |
| HTTP_COOKIE | 以键 & 值对的形式返回设置的 cookies。 |
| HTTP_USER_AGENT | 用户代理请求标头字段，递交用户发起请求的有关信息，包含了浏览器的名称、版本和其他平台性的附加信息。 |
| PATH_INFO | CGI 脚本的路径。 |
| QUERY_STRING | 通过 GET 方法发送请求时的 URL 编码信息，包含 URL 中问号后面的参数。 |
| REMOTE_ADDR | 发出请求的远程主机的 IP 地址。这在日志记录和认证时是非常有用的。 |
| REMOTE_HOST | 发出请求的主机的完全限定名称。如果此信息不可用，则可以用 REMOTE_ADDR 来获取 IP 地址。 |
| REQUEST_METHOD | 用于发出请求的方法。最常见的方法是 GET 和 POST。 |
| SCRIPT_FILENAME | CGI 脚本的完整路径。 |
| SCRIPT_NAME | CGI 脚本的名称。 |
| SERVER_NAME | 服务器的主机名或 IP 地址。 |
| SERVER_SOFTWARE | 服务器上运行的软件的名称和版本。 |
HTTP请求与CGI脚本的交互过程
- CGI的交互过程依赖于环境变量和标准输入输出，允许服务器动态生成内容处理复杂的用户请求
- 客户端发起请求
- 用户在浏览器中请求一个URL，这个URL指向一个CGI脚本
- 该请求可以是GET请求或POST请求
- 服务器接收到请求
- Web服务器（如Apache或Nginx）接收到HTTP请求后会检查请求的URL
- 如果URL对应于CGI脚本的路径，服务器将识别需要启动CGI处理
- 调度CGI脚本
- 服务器根据请求启动相应的CGI脚本作为新进程运行
- 在启动脚本前，服务器设定环境变量，这些变量包含了请求的各种信息
- 传递请求数据
- 环境变量：服务器通过环境变量传递请求的元数据，如请求方法、查询字符串、内容类型等。例如：
REQUEST_METHOD: 请求方式（如GET、POST）QUERY_STRING: URL中的查询字符串CONTENT_TYPE: 请求体的数据类型（针对POST请求）
- 标准输入（stdin）：对于POST请求，请求体的数据通过标准输入传递给CGI脚本。
- 环境变量：服务器通过环境变量传递请求的元数据，如请求方法、查询字符串、内容类型等。例如：
- CGI脚本处理请求
- CGI脚本读取请求数据和环境变量，并进行相应的数据处理和逻辑操作。
- 脚本生成输出，包括HTTP头部和内容。常见的首个输出头是
Content-Type，告知响应数据的类型，例如Content-Type: text/html。
- 返回响应给服务器
- 脚本执行完成后，将输出发送回Web服务器
- Web服务器将这一输出作为HTTP响应发送回客户端浏览器
- 浏览器显示内容
- 客户端浏览器接收到响应后，解析并渲染网页内容供用户查看
CGI接口的引入
- CGI脚本可以用多种编程语言编写，如Perl、Python、C、或者Shell脚本
#include<stdio.h>intmain(intargc,char*argv[]){printf("Content-Type: text/html\n\n");printf("<!DOCTYPE html>\n");printf("<html> <head> <meta charset=\"utf-8\">\n");printf("<title>我的html页面</title> </head> <body>\n");printf("<h1>第一个标题</h1>\n");printf("<p>我的第一个段落。</p>\n");printf("</body> </html> \n");return0;}- 将以上代码编译后的输出文件改为
test.cgi放于/usr/lib/cgi-bin/目录下
#!/bin/bashecho"Content-Type: text/html"echo""echo"<!DOCTYPE html>"echo"<html> <head> <meta charset=\"utf-8\">"echo"<title>html页面</title> </head> <body>"echo"<h1>标题</h1>"echo"<p>我的第一个段落</p>"echo"</body> </html>"- 或将以上shell脚本改为
test.cgi放于/usr/lib/cgi-bin/目录下 - 运行前需要让http服务器支持CGI功能：
sudoa2enmod cgisudosystemctl restart apache2- 浏览器访问：
ip/cgi-bin/test.cgi
.cgi是为了表示这是个CGI程序，和其它可执行程序是一样的，没有特殊的属性，去掉.cgi的后缀不影响其功能
CGI程序处理form表单
html只是静态页面，无法动态的处理这种问题。需要依靠其它具备逻辑控制能力的语言来完这项工作
form表单
<formaction="/cgi-bin/login.cgi"method="get"><inputtype="text"name="username"placeholder="请输入用户名"><br><inputtype="password"name="password"placeholder="请输入密码"><br><inputtype="submit"value="Login"></form>action="/cgi-bin/login.cgi": 这个属性指定了当用户提交表单时，表单数据将被发送到服务器上的/cgi-bin/login.cgi文件进行处理method="get": 这个属性指定了表单数据的提交方式type="submit": 定义了一个提交按钮，当用户点击这个按钮时，表单数据将被发送到服务器
CGI处理程序
#include<stdio.h>#include<stdlib.h>intmain(void){char*data=getenv("QUERY_STRING");charusername[50],password[50];//%49[^&]:表示从当前位置读取最多 49 个字符，直到遇到 &sscanf(data,"username=%49[^&]&password=%49s",username,password);//由于告诉浏览器，将发送html的文本页面printf("Content-Type: text/html\n\n");//登录成功以后的显示内容printf("<h1>Login successful! Welcome, %s!</h1>",username);return0;}- 同样：将编译好的应用程序改为
xxx.cgi复制到/usr/lib/cgi-bin/目录下
CGIC库
关于CGIC库
- CGIC 是一个用于开发 CGI（Common Gateway Interface）程序的 C 库，CGIC 库简化了 CGI 程序的开发，处理诸如表单数据解析和环境变量管理等常见任务
- 以下是一些 CGIC 库的功能和特点：
- GET 和 POST 解析：CGIC 可以自动解析从客户端发送的 GET 和 POST 请求数据，并将数据存储为键值对，方便开发者获取和使用。
- 文件上传：支持处理多部分表单数据（multipart/form-data），使处理文件上传更为轻松
- 错误处理：提供了一些机制来处理输入数据可能引起的错误，比如数据缺失或格式错误
- 简化环境变量管理：CGIC 提供了一些函数来获取常用的 CGI 环境变量，如
CONTENT_TYPE、REQUEST_METHOD、QUERY_STRING等 - 跨平台支持：CGIC 是用标准 C 语言编写的，能够在多种操作系统上使用，如 Unix/Linux 和 Windows
CGIC库的下载：
https://github.com/boutell/cgic构建CGIC应用程序
准备源码
#include<stdio.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>#include"cgic.h"intcgiMain(){// 输出 HTTP 响应头cgiHeaderContentType("text/html");// 输出 HTML 头部fprintf(cgiOut,"<!DOCTYPE html>\n");fprintf(cgiOut,"<html>\n<head>\n<meta charset=\"utf-8\">\n");fprintf(cgiOut,"<title>我的html页面</title>\n</head>\n<body>\n");Tcharusername[50];charpassword[50];// 获取表单数据if(cgiFormString("username",username,sizeof(username))!=cgiFormSuccess){strcpy(username,"未知用户");}if(cgiFormString("password",password,sizeof(password))!=cgiFormSuccess){strcpy(password,"未知密码");}fprintf(cgiOut,"<h1>登录成功，欢迎 %s!</h1>\n",username);// 输出 HTML 结束标签fprintf(cgiOut,"</body>\n</html>\n");return0;}修改cgic库的Makefile或替换cgitest.c文件
- 以下是添加了注释的Makefile文件内容：
# 编译选项，使用 -g 进行调试信息生成，-Wall 打开所有警告信息 CFLAGS=-g -Wall # 指定 C 编译器 CC=gcc # 指定创建静态库的工具 AR=ar # 指定静态库索引工具 RANLIB=ranlib # 指定链接器选项，这里找到当前目录下的库，链接 cgic 库 LIBS=-L./ -lcgic # 默认目标。生成 libcgic.a 静态库、cgictest.cgi 可执行文件和 capture 可执行文件 all: libcgic.a cgictest.cgi capture # 安装目标。将 libcgic.a 复制到 /usr/local/lib，将 cgic.h 复制到 /usr/local/include install: libcgic.a cp libcgic.a /usr/local/lib cp cgic.h /usr/local/include @echo libcgic.a is in /usr/local/lib. cgic.h is in /usr/local/include. # 静态库目标。生成 cgic.o 对象文件并创建 libcgic.a 静态库 libcgic.a: cgic.o cgic.h rm -f libcgic.a $(AR) rc libcgic.a cgic.o $(RANLIB) libcgic.a # 适用于 mingw32 和 cygwin 用户，将生成的可执行文件更改为 .exe 扩展名 # 可执行文件目标 cgictest.cgi，确保链接 libcgic.a 静态库 cgictest.cgi: cgictest.o libcgic.a gcc cgictest.o -o cgictest.cgi ${LIBS} # 可执行文件目标 capture，确保链接 libcgic.a 静态库 capture: capture.o libcgic.a gcc capture.o -o capture ${LIBS} # 清理目标。删除所有生成的对象文件、静态库和可执行文件 clean: rm -f *.o *.a cgictest.cgi capture cgicunittest # 测试目标。编译并运行单元测试程序 test: gcc -D UNIT_TEST=1 cgic.c -o cgicunittest ./cgicunittestCGI存在的问题与解决方案
- CGI（Common Gateway Interface）在Web开发中曾经是一种常用的技术，但随着现代Web开发技术的进步，它的一些问题也逐渐显露出来。以下是CGI存在的一些主要问题及其解决方案：
- 性能问题：
- 问题：CGI每次处理请求时都会启动一个新的进程，这对于服务器来说开销非常大，尤其是在高并发环境下，容易导致性能下降。
- 解决方案：使用持久连接技术，如FastCGI或SCGI，这些技术通过重用进程来处理多个请求，从而提高性能。
- 安全问题：
- 问题：不安全的CGI脚本可能导致安全漏洞，比如缓冲区溢出和代码注入。
- 解决方案：编写安全的脚本，进行输入验证和参数化查询；使用现代Web框架，这些框架通常提供了更多内置的安全功能。
- 可扩展性问题：
- 问题：由于CGI的性能限制，在大规模应用中难以扩展。
- 解决方案：使用更现代的Web应用架构，如采用反向代理、负载均衡，并结合使用Web应用服务器如Node.js、Django、Flask等。
- 维护性和开发效率问题：
- 问题：CGI脚本通常直接用C或者Perl编写，代码复杂且不易维护。
- 解决方案：采用现代编程语言和框架，如Python的Flask、Java的Spring等，它们提供了更高的开发效率和可维护性。
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