Python CGI编程

文章目录

什么是CGI
CGI架构
Web服务器支持及配置
CGI程序示例
CGI环境变量
GET和POST方法
- GET方法
- POST方法
- 区别
- 注意事项
使用POST方法传递数据
- 1. 创建HTML表单
- 2. 编写CGI脚本
- 3. 配置服务器
- 4. 提交表单
- 5. 服务器处理请求
- 注意事项
通过CGI程序传递checkbox数据
- 创建HTML表单
- 编写CGI脚本
- 注意事项
通过CGI程序传递Radio数据
- 创建HTML表单
- 编写CGI脚本
- 注意事项
通过CGI程序传递 Textarea 数据
- 创建HTML表单
- 编写CGI脚本
- 注意事项
通过CGI程序传递下拉数据
- 创建HTML表单
- 编写CGI脚本
- 注意事项

什么是CGI

CGI是“计算机生成图像”（Computer-Generated Imagery）的缩写，它指的是通过计算机软件创造的静态或动态的图像。这种技术广泛应用于电影、动画、视频游戏以及模拟器等多个领域。通过CGI，制作人员能够创造出从现实世界拍摄无法实现的场景和效果，或者重现那些过于危险、成本过高或无法实现的场景。
在电影产业中，CGI技术使得电影制作人大大扩展了他们的创意界限，从《侏罗纪公园》中的恐龙到《阿凡达》中的外星世界，CGI技术为观众带来了前所未有的视觉体验。在动画制作中，从《玩具总动员》到《冰雪奇缘》，CGI让动画角色和世界变得更加生动和逼真。
除了娱乐产业，CGI在科学研究、医学、建筑和军事模拟等领域也有着重要的应用。例如，科学家可以使用CGI来可视化复杂的分子结构，医生可以模拟手术过程，建筑师可以创建建筑物的三维模型，而军事训练可以利用CGI进行模拟战斗场景的演练。
随着技术的发展，CGI技术也在不断进步，包括更加逼真的渲染技术、更加高效的动画制作流程以及更加智能的图像处理算法等。

CGI架构

在这里插入图片描述

Web服务器支持及配置

Web服务器及其支持与配置的简要概述：

Apache与mod_wsgi:
- Apache是世界上最流行的Web服务器软件之一。
- mod_wsgi是一个Apache模块，它允许Apache服务器运行Python WSGI应用程序。
- 配置mod_wsgi通常涉及到编辑Apache的配置文件（httpd.conf或apache2.conf），添加对Python代码的引用，并确保mod_wsgi模块已加载。
Nginx与uWSGI:
- Nginx是一个高性能的HTTP和反向代理服务器，也是一个IMAP/POP3代理服务器。
- uWSGI是一个实现了WSGI协议的Web服务器，它通常与Nginx配合使用。
- 配置Nginx涉及编辑其配置文件（通常是nginx.conf），设置代理传递到uWSGI，而uWSGI需要配置来运行Python应用程序。
Gunicorn:
- Gunicorn是一个用Python编写的WSGI HTTP服务器，通常用于运行生产中的Web应用程序。
- 它被设计成易于配置和部署，通常与Nginx配合使用，Nginx作为反向代理服务器。
- Gunicorn的配置通常通过命令行参数或配置文件完成。
Django内置服务器:
- Django是一个高级Python Web框架，它内置了一个轻量级的开发服务器。
- 这个服务器不适合生产环境，因为它设计为在开发过程中提供快速反馈。
- 启动Django内置服务器通常很简单，只需运行python manage.py runserver命令。
Flask内置服务器:
- Flask是一个轻量级的Web应用框架，它也包含一个简单的内置服务器。
- 与Django一样，这个服务器仅适用于开发环境。
- 运行Flask应用程序通常涉及到运行应用程序的Python脚本。
  对于生产环境，建议使用Apache、Nginx和uWSGI或Gunicorn这样的成熟服务器，因为它们提供了更好的性能、安全性和稳定性。开发环境中，Django和Flask的内置服务器就足够了，因为它们易于使用且可以快速启动。
  在配置任何Web服务器时，都需要考虑以下几个方面：
安全设置，如使用SSL/TLS加密。
性能调优，如负载均衡和缓存策略。
稳定性，如设置适当的进程和线程数。
日志记录，以便于监控和故障排查。

请根据您的具体需求和运行环境选择合适的Web服务器和配置方式。

CGI程序示例

首先，确保你的Web服务器（如Apache）已经配置好了CGI支持，并且知道CGI脚本的存放位置。
创建一个名为hello.py的文件，并输入以下内容：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-import cgitb
cgitb.enable()  # This line enables CGI error reportingprint("Content-Type: text/html")  # HTTP header to specify content type
print()  # Blank line required, end of headersprint("<html>")
print("<head>")
print("<title>Hello, World!</title>")
print("</head>")
print("<body>")
print("<h1>Hello, World!</h1>")
print("</body>")
print("</html>")

确保文件的第一行指明了Python解释器的路径，这通常是通过#!/usr/bin/env python3来实现的。cgitb模块用于在浏览器中显示错误信息，这在调试时非常有用。
将hello.py文件保存到你的Web服务器的CGI-bin目录下，或者任何其他配置为运行CGI脚本的目录。
确保hello.py文件有执行权限，你可以通过运行以下命令来赋予执行权限：

chmod +x hello.py

现在，如果你的Web服务器配置正确，你可以在浏览器中访问CGI脚本的URL（例如，http://yourserver.com/cgi-bin/hello.py）来运行这个脚本。你应该会看到一条消息“Hello, World!”显示在浏览器中。
请注意，CGI脚本的性能通常不是很高，对于高流量的网站，可能需要考虑其他更高效的解决方案，如WSGI服务器（如uWSGI或Gunicorn）或者使用异步框架（如aiohttp）。此外，现代Web开发通常使用框架（如Django或Flask），这些框架内置了更好的HTTP处理机制，而不是直接使用CGI。

CGI环境变量

CGI（Common Gateway Interface）环境变量是服务器传递给CGI脚本的信息集合，它们包含了有关请求、服务器和客户端的详细信息。以下是一些常见的CGI环境变量：

CONTENT_TYPE：请求主体的MIME类型，例如application/x-www-form-urlencoded。
CONTENT_LENGTH：请求主体的长度（以字节为单位）。
HTTP_：包含客户端发送的HTTP请求头信息，其中代表具体的头名称，例如HTTP_USER_AGENT、HTTP_REFERER。
QUERY_STRING：URL中的查询字符串（问号?之后的部分）。
REMOTE_ADDR：客户端的IP地址。
REMOTE_HOST：客户端的完整主机名（如果服务器配置了名称解析）。
REQUEST_METHOD：HTTP请求方法（如GET、POST等）。
SCRIPT_NAME：CGI脚本的URL路径。
SERVER_NAME：服务器的域名。
SERVER_PORT：服务器正在监听的端口号。
SERVER_PROTOCOL：客户端使用的协议版本（如HTTP/1.0或HTTP/1.1）。
SERVER_SOFTWARE：服务器软件的名称和版本。
PATH_INFO：URL中的额外路径信息，跟在CGI脚本名之后。
PATH_TRANSLATED：PATH_INFO经过路径映射转换后的结果。
AUTH_TYPE：身份验证的类型（如果使用了身份验证）。
REMOTE_USER：经过身份验证的用户名（如果使用了身份验证）。

这些环境变量为CGI脚本提供了执行其任务所需的信息。例如，一个CGI脚本可能会检查REQUEST_METHOD来确定如何处理输入数据，或者使用CONTENT_TYPE来解析上传的文件。
CGI脚本可以通过查询环境变量来获取这些信息。在Python中，可以使用os.environ字典来访问这些环境变量，例如：

import osrequest_method = os.environ.get('REQUEST_METHOD')
content_type = os.environ.get('CONTENT_TYPE')

了解和使用这些环境变量对于编写能够正确响应Web请求的CGI脚本至关重要。

GET和POST方法

在Web开发中，GET和POST方法是HTTP协议定义的两种基本请求方法，用于客户端和服务器之间的数据传输。在Python中，CGI脚本通常处理这两种方法的请求。以下是GET和POST方法的简要说明以及如何在Python中处理它们：

GET方法

GET方法通常用于请求服务器上的数据。当使用GET方法时，请求的数据会附加在URL之后，以查询字符串的形式发送。例如：

GET /test.cgi?name=John&age=30 HTTP/1.1
Host: example.com

在Python中，可以通过os.environ获取查询字符串：

import osquery_string = os.environ.get('QUERY_STRING', '')

然后，你可以解析查询字符串来获取参数：

import urllib.parseparams = urllib.parse.parse_qs(query_string)
name = params.get('name', [''])[0]
age = params.get('age', [''])[0]

POST方法

POST方法通常用于向服务器发送数据，尤其是当数据量较大或者包含敏感信息时。POST请求的数据不会出现在URL中，而是包含在请求的正文中。例如，一个表单提交可能会使用POST方法。
在Python中，处理POST请求需要读取标准输入（通常是sys.stdin），因为数据会从那里读取：

import sys
import cgiform = cgi.FieldStorage()
name = form.getvalue('name', '')
age = form.getvalue('age', '')

区别

GET请求的数据在URL中可见，因此它不适合传输敏感信息。
GET请求有长度限制，而POST请求可以传输更多的数据。
GET请求可以被缓存、被保存在浏览器历史记录中，而POST请求通常不会被缓存。
GET请求应该用于幂等的操作，即多次执行同一请求不会产生不同的结果。POST请求通常用于非幂等的操作，如创建或更新资源。

注意事项

在处理用户输入时，应始终对数据进行验证和清理，以防止注入攻击和其他安全风险。
使用CGI时，服务器可能会限制POST请求的正文大小，这需要在服务器配置中进行调整。

在实际应用中，CGI脚本的使用已经逐渐被更现代的Web框架和服务器端技术所取代，如WSGI、Django、Flask等，这些技术提供了更高效和安全的处理HTTP请求的方法。

使用POST方法传递数据

使用POST方法传递数据通常涉及创建一个HTML表单，用户填写表单并提交，然后服务器上的脚本处理提交的数据。以下是使用POST方法传递数据的基本步骤：

1. 创建HTML表单

创建一个包含标签的HTML页面，设置method属性为"POST"，并指定action属性为处理数据的脚本的URL。

<form action="your_script.cgi" method="POST"><label for="name">Name:</label><input type="text" name="name" id="name"><label for="age">Age:</label><input type="text" name="age" id="age"><input type="submit" value="Submit">
</form>

2. 编写CGI脚本

在服务器上编写一个CGI脚本来处理POST请求。这个脚本将读取POST过来的数据并做出相应的处理。

#!/usr/bin/env python3
import cgi
import cgitb
cgitb.enable()  # This line enables CGI error reportingform = cgi.FieldStorage()name = form.getvalue('name', '')
age = form.getvalue('age', '')print("Content-Type: text/html")  # HTTP header to specify content type
print()  # Blank line required, end of headersprint("<html>")
print("<head>")
print("<title>POST Result</title>")
print("</head>")
print("<body>")
print("<p>Name: {}</p>".format(name))
print("<p>Age: {}</p>".format(age))
print("</body>")
print("</html>")

3. 配置服务器

确保你的Web服务器（如Apache）已经配置好了CGI支持，并且知道CGI脚本的存放位置。

4. 提交表单

用户在浏览器中填写表单并点击提交按钮后，表单数据将以POST请求的方式发送到服务器。

5. 服务器处理请求

服务器接收到POST请求后，会执行CGI脚本。脚本从cgi.FieldStorage()对象中获取表单数据，并生成响应。

注意事项

在实际部署时，确保CGI脚本的权限设置正确，以便Web服务器可以执行它。
对于生产环境，CGI可能不是最佳的选择，因为它的性能和安全性问题。可以考虑使用更现代的Web框架，如Django或Flask。
处理用户输入时，始终要验证和清理数据，以防止SQL注入、跨站脚本（XSS）等安全风险。

通过CGI程序传递checkbox数据

在HTML表单中，复选框（checkbox）允许用户从多个选项中选择一个或多个值。当表单通过CGI程序提交时，复选框的数据将以名称-值对的形式发送。如果复选框没有被选中，则不会发送任何数据。
以下是如何在HTML表单中创建复选框以及如何在CGI程序中接收这些数据的示例。

创建HTML表单

<form action="your_script.cgi" method="POST"><input type="checkbox" name="option1" value="Value 1"> Option 1<input type="checkbox" name="option2" value="Value 2"> Option 2<input type="checkbox" name="option3" value="Value 3"> Option 3<input type="submit" value="Submit">
</form>

编写CGI脚本

在Python中，你可以使用cgi.FieldStorage()类来解析表单数据。对于复选框，你需要检查每个复选框的名称是否存在于FieldStorage对象中。

#!/usr/bin/env python3
import cgi
import cgitb
cgitb.enable()  # This line enables CGI error reportingform = cgi.FieldStorage()# 检查复选框是否被选中
option1 = form.getvalue('option1')
option2 = form.getvalue('option2')
option3 = form.getvalue('option3')print("Content-Type: text/html")  # HTTP header to specify content type
print()  # Blank line required, end of headersprint("<html>")
print("<head>")
print("<title>Checkbox Result</title>")
print("</head>")
print("<body>")
print("<p>Option 1: {}</p>".format(option1 if option1 else 'Not selected'))
print("<p>Option 2: {}</p>".format(option2 if option2 else 'Not selected'))
print("<p>Option 3: {}</p>".format(option3 if option3 else 'Not selected'))
print("</body>")
print("</html>")

我们使用form.getvalue(‘optionX’)来获取每个复选框的值，其中’optionX’是复选框的名称。如果复选框没有被选中，getvalue()将返回None，我们通过条件表达式来处理这种情况。

注意事项

如果多个同名复选框被选中，它们将以列表的形式出现在FieldStorage对象中。例如，如果有多个option1复选框被选中，你需要使用form.getlist(‘option1’)来获取它们的值列表。
在处理表单数据时，始终要验证和清理数据，以防止注入攻击和其他安全风险。
对于生产环境，CGI可能不是最佳的选择，因为它的性能和安全性问题。可以考虑使用更现代的Web框架，如Django或Flask。

通过CGI程序传递Radio数据

通过CGI程序传递单选按钮（radio button）数据与传递复选框数据类似。单选按钮允许用户从一组选项中选择一个值。在HTML表单中，所有具有相同名称的单选按钮都属于同一个组。
以下是如何在HTML表单中创建单选按钮以及如何在CGI程序中接收这些数据的示例。

创建HTML表单

<form action="your_script.cgi" method="POST"><input type="radio" name="choice" value="Option A"> Option A<input type="radio" name="choice" value="Option B"> Option B<input type="radio" name="choice" value="Option C"> Option C<input type="submit" value="Submit">
</form>

在这个表单中，所有单选按钮都具有相同的名称"choice"，但它们有不同的value属性。

编写CGI脚本

在Python中，你可以使用cgi.FieldStorage()类来解析表单数据。由于单选按钮属于同一个组，你只需要检查它们的名称即可获取选中的值。

#!/usr/bin/env python3
import cgi
import cgitb
cgitb.enable()  # This line enables CGI error reportingform = cgi.FieldStorage()# 获取选中的单选按钮的值
choice = form.getvalue('choice')print("Content-Type: text/html")  # HTTP header to specify content type
print()  # Blank line required, end of headersprint("<html>")
print("<head>")
print("<title>Radio Button Result</title>")
print("</head>")
print("<body>")
print("<p>Chosen Option: {}</p>".format(choice))
print("</body>")
print("</html>")

我们使用form.getvalue(‘choice’)来获取选中单选按钮的值。如果单选按钮被选中，getvalue()将返回选中项的value属性值。

注意事项

如果单选按钮被选中，它们的值将以字符串的形式返回。
在处理表单数据时，始终要验证和清理数据，以防止注入攻击和其他安全风险。
对于生产环境，CGI可能不是最佳的选择，因为它的性能和安全性问题。可以考虑使用更现代的Web框架，如Django或Flask。

通过CGI程序传递 Textarea 数据

在HTML中，元素用于创建多行文本输入框，允许用户输入较长的文本。当用户通过表单提交数据时，中的文本会被发送到服务器。在CGI程序中处理数据的方法与处理其他表单元素（如单选按钮、复选框或输入框）类似。
以下是如何在HTML表单中创建元素，以及如何在CGI程序中接收和处理这些数据的示例。

创建HTML表单

<form action="your_script.cgi" method="POST"><label for="description">Description:</label><textarea id="description" name="description" rows="4" cols="50">Enter your description here.</textarea><input type="submit" value="Submit">
</form>

编写CGI脚本

在Python中，你可以使用cgi.FieldStorage()类来解析表单数据。然后，你可以使用getvalue()方法来获取元素的值。

#!/usr/bin/env python3
import cgi
import cgitb
cgitb.enable()  # This line enables CGI error reportingform = cgi.FieldStorage()# 获取<textarea>元素的值
description = form.getvalue('description', '')print("Content-Type: text/html")  # HTTP header to specify content type
print()  # Blank line required, end of headersprint("<html>")
print("<head>")
print("<title>Textarea Result</title>")
print("</head>")
print("<body>")
print("<p>Description: {}</p>".format(description))
print("</body>")
print("</html>")

我们使用form.getvalue(‘description’)来获取元素的值。如果元素没有被填写，getvalue()将返回一个空字符串。

注意事项

元素的值作为字符串发送，因此CGI脚本应该将它们作为字符串处理。
在处理用户输入时，应始终验证和清理数据，以防止注入攻击和其他安全风险。
对于生产环境，CGI可能不是最佳选择，因为它的性能和安全性问题。可以考虑使用更现代的Web框架，如Django或Flask。

通过CGI程序传递下拉数据

通过CGI程序传递下拉菜单（dropdown menu）数据与传递其他表单元素（如单选按钮、复选框或文本域）类似。在HTML中，下拉菜单由元素实现，用户可以从提供的选项中选择一个值。当表单通过CGI程序提交时，下拉菜单的数据将以名称-值对的形式发送。
以下是如何在HTML表单中创建下拉菜单以及如何在CGI程序中接收这些数据的示例。

创建HTML表单

<form action="your_script.cgi" method="POST"><label for="select_option">Choose an option:</label><select id="select_option" name="select_option"><option value="Option A">Option A</option><option value="Option B">Option B</option><option value="Option C">Option C</option></select><input type="submit" value="Submit">
</form>

元素的name属性被设置为"select_option"，这意味着当表单被提交时，所选选项的value属性值将被发送到名为select_option的CGI变量。

编写CGI脚本

在Python中，你可以使用cgi.FieldStorage()类来解析表单数据。然后，你可以使用getvalue()方法来获取下拉菜单的值。

#!/usr/bin/env python3
import cgi
import cgitb
cgitb.enable()  # This line enables CGI error reportingform = cgi.FieldStorage()# 获取下拉菜单的值
select_option = form.getvalue('select_option')print("Content-Type: text/html")  # HTTP header to specify content type
print()  # Blank line required, end of headersprint("<html>")
print("<head>")
print("<title>Dropdown Result</title>")
print("</head>")
print("<body>")
print("<p>Selected Option: {}</p>".format(select_option))
print("</body>")
print("</html>")