Servlet和CGI协议
一、基本概念
CGI：
即通用网关接口，是一种协议，定义了web服务器和应用程序交互数据的基本格式。例如一个请求发送到nginx后，nginx应该按照CGI协议将请求按照规定的格式处理好后（标准的请求头信息，查询字符串，请求路径等等），然后启用相应的应用程序解析器（php就是php解释器，python就是python解释器），然后把数据传输给解析器，这个时候解析器就可以定位到我们编写的处理代码对请求进行处理，处理完以后按照CGI协议规定的数据格式将结果返回给web服务器，最后退出进程。
fastcgi：
fastcgi可以看作是cgi协议的改良版，cgi是通过启用一个解释器进程来处理每个请求，耗时且耗资源，而fastcgi则是通过master-woker形式来处理每个请求，即启动一个master主进程，然后根据配置启动几个worker进程，当请求进来时，master从worker进程中选择一个去处理请求，这样就避免了重复的开启和结束进程带来频繁cpu上下文切换而导致耗时。所以fastcgi也是一种规定了如何实现web服务器和应用程序通信的协议，但是比cgi协议更先进。
几乎所有的语言都可以通过实现CGI或者fastcgi协议编写一个web应用。java的servlet实现是自己规定了一套协议，与这两种方式不同。
二、php结合nginx举例
通过cgi实现
1- 用户请求 http://www.baidu.com?key=码农&platform=linux。
2- 省略一系列DNS解析然后将数据传输到nginx监听的端口上。
3- nginx根据配置文件判断该请求是否是静态文件，是的话直接从文件系统读取返回给浏览器。不是的话将接收到的数据进行处理（按照CGI或者fastcgi协议规定的格式），提取出请求头，请求参数，资源路径等信息。
4- nginx通过配置文件启动一个cgi程序，例如php_cgi，由于php_cgi程序是实现了cgi协议的，所以它能够识别出nginx传过来的数据，然后去执行相应的php文件。
5- php_cgi将执行后的结果返回给nginx，然后进程退出。
6- nginx将获得的结果按照http协议规范处理后返回给浏览器。
通过fastcgi实现
1- Web Server启动时载入FastCGI进程管理器（IIS ISAPI，Apache Module或者php-fpm)
2- FastCGI进程管理器自身初始化，启动多个CGI解释器进程(多个php-cgi)并等待WebServer的连接。
3- 当客户端请求到达Web Server时，FastCGI进程管理器选择并连接到一个CGI解释器。 Web server将CGI环境变量和标准输入发送到FastCGI子进程php-cgi。
4- FastCGI子进程完成处理后将标准输出和错误信息从同一连接返回Web Server。当FastCGI子进程关闭连接时，请求便告处理完成。FastCGI子进程接着等待并处理来自FastCGI进程管理器(运行在Web Server中)的下一个连接。
三、java实现
java的实现不是CGI协议，java servlet是基于多线程来处理每一个请求，即每个请求是在一个线程中去处理，由web容器去维护这个线程池和该每个servlet实例的生存周期。
在java中，是规定了自己的网关数据交互协议（与CGI类似），所以java有自己的web服务器（例如tomcat，jetty等），而不能直接用nginx直接作为web服务器与web容器进行数据交互。java的web服务器可以直接处理来自浏览器的请求，也可以处理来自nginx代理转发的数据，然后将数据重新处理成java web容器能够处理的数据格式。
需要补充一点的是，现在绝大部分java web服务器都实现了web容器的功能，所以很难从实际上去感受这两者之间的区别，但是这种层次关系是存在的。
四、多进程和多线程处理请求的区别
1- 进程内传递数据只是一个引用，同一份数据无需反复多次解析。而FastCGI之类通过IPC、环境变量传递数据，毫无疑问会面临数据序列化、拷贝、反序列化的overhead，而且这还是单程通讯的开销。
2- Servlet方案的瓶颈在于线程的动态管理、调度成本高过Async I/O，但那往往是访问请求到10K/S以后的事。而且到了那个层面，优先考虑的不是单机的Scale up问题，而是整个机群的Scale out问题
3- 关于动静态页面分离，这是一个架构的复杂度和效率的取舍。首先不要想当然认为不分离性能就不好。设计良好的servlet application自然有caching机制，用java写的hashmap在很多情况下benchmark还比native的版本高。