CGI와 웹서버

파이썬에 대해 다시 본격적으로 공부하기로 마음먹으면서 바로 생활코딩의 파이썬 코스를 수강하기 시작했다.

블로그의 첫 시리즈에서는 해당 코스를 수강하면서 가장 많이 공부한 개념인 CGI에 대해 다루고자 한다.

CGI와 웹서버

• CGI란 공통 게이트웨이 인터페이스(Common Gateway Interface)의 약어로, 웹서버와 외부 프로그램 사이에서 정보를 주고받는 방법이나 규약들을 말한다.

CGI를 알려면 공부할 개념들이 몇가지 있는데, 일단 웹서버에 대해서만 간략하게 알아보자.

웹 서버의 기본적인 개념은 mozllia.org에서 잘 설명해놓아서 그 내용을 참고했다.

소프트웨어 측면에서, web server는 기본적으로 웹 사용자가 어떻게 호스트 파일들에 접근하는지를 관리합니다. 여기서 web server는 HTTP서버로 국한합니다.
HTTP 서버는 URL(Web address)과 HTTP(라우저가 웹 페이지를 보여주기 위해 사용하는 프로토콜)의 소프트웨어 일부입니다.
브라우저가 웹 서버에 있는 파일을 필요로 할때, 브라우저는 HTTP를 통해 파일을 요청합니다.
요청이 올바른 웹 서버(하드웨어)에 도달하였을 때, HTTP 서버(software)는 요청된 문서를 HTTP를 이용해 보내줍니다.

웹 서버는 정적 웹서버와 동적 웹서버로 나뉜다.

정적 웹 서버 :

• HTTP 서버가 있는 컴퓨터로 구성.
• 서버에 존재하는 이미 저장된 파일(HTML, 스크립트 등)을 브라우저에게 전송.
• 서버에 저장된 데이터가 변경되지 않는 한 고정된 웹 페이지를 보게 됨.

동적 웹 서버

• 정적 웹 서버와 어플리케이션 서버(AS)로 구성.
• AS는 웹 서버에서 처리하지 못하는 동적 데이터에 대응하기 위해 만들어진 어플리케이션 서버(데이터베이스 조회, 로직 처리 등)
• 어플리케이션 서버는 프로그램에게 응답을 전달 받아 웹 서버에 전달하게 됨.
• WAS는 웹 서버 + 어플리케이션 서버를 포함하는 개념.(동적 서버 콘텐츠를 수행하는 것으로 정적 콘텐츠를 전달하는 일반적인 웹 서버와는 구별 하는 것 같다.)
• 어플리케이션 서버는 하나의 프로토콜로서 CGI와 유사한 기능을 수행한다고 봐야할 것 같다.

프로세스 :
WAS가 웹 서버로부터 처리 요청을 받으면, 프로그램의 실행결과를 웹 서버에 전달 → 웹 서버는 해당 결과를 웹 클라이언트에 전송

클라이언트 ↔︎ WAS 프로세스를 잘 정리한 글을 참고하면 좋을 것 같다.

대표적인 웹서버로는 Apache HTTP Server, nginx가 있고, AS에는 Apache Tomcat이 있다.

정리

그렇다면 이제 CGI에 대해 정리해보자.

• CGI는 (위에서 정의한대로) 정보를 주고받는 방법이나 규약이다.
  웹 서버도 종류가 여러가지일 것이고, 프로그램 또한 엄청나게 많은 프로그램이 존재하기 때문에 서로 입출력을 주고 받을 표준이 필요하다.
• 이 표준에 맞추어 만들어진 것이 CGI 스크립트이다. CGI 스크립트는 어떤 프로그래밍 언어로도 만들 수 있다.
  (C, Perl, Python 등 으로 구현 가능.)

CGI에는 '인터페이스'라는 개념이 들어가기 때문에 인터페이스에 대해서도 간단하게 찾아보았다.
인터페이스 = 상호 간의 소통을 위해 만들어진 물리적 매개체나 프로토콜

그럼 프로토콜이란? : 컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고 받는 양식과 규칙의 체계

아래는 CGI를 잘 표현해놓은 이미지이다.

여기서 HTTP(Protocol)이란 인터넷 통신규약 중 하나로서 브라우저에서 HTML 파일을 전송해주는 규약을 말합니다.

이렇게 보면, CGI는 위에서 설명한 AS(어플리케이션 서버) 개념과 유사하다고 볼 수 있다.
나는 기본적으로는 웹서버가 클라이언트에게 응답을 보내기 위해 사용자가 만든 애플리케이션과 통신 해야 하는데, 그것을 도와주는 인터페이스라고 이해했다.

실제 CGI를 통해 동적인 콘텐츠를 전달하는 걸 간단하게 살펴보자.

• 서버의 cgi-bin이라는 폴더를 만들어놓고, 그 내부의 스크립트 파일을 만들어놓는다.
• 웹서버가 CGI를 통해 cgi bin에 접속해서 그 내부의 파일을 실행시키고, 그 결과를 클라이언트에 보낸다.

좀 더 깊게 보려면, 아래 링크에 있는 이미지를 간략하게 보면 도움이 될 것 같다.

https://parkansky.com/tutorials/bdlogcgi.htm

CGI의 특징

CGI의 특징을 이해하는데 이 글의 도움을 많이 받았다.

• CGI는 가장 오래된 인터페이스이고, 거의 모든 웹서버를 지원 가능.

• CGI를 구동하는 방법이 한가지는 아니지만, 대표적인 방법이 Apache HTTPd.

• 웹서버와 통신하기 위해 CGI를 사용하는 프로그램은 매 리퀘스트마다 서버를 재시작해야 함.

• 모든 리퀘스트는 파이썬 인터프리터를 새롭게 구동하기 때문에 CGI는 부하가 적은 상황에서만 쓸모 있는듯.

• CGI의 장점은 간편하다는 것. CGI를 사용하는 프로그램을 작성할 때 세줄 정도만 추가하면 됨.(그러나, 이러한 간편성은 댓가를 치를 수 있음.)

• 단점도 명확한 편. 파이썬 스크립트가 처음부터 실행 가능하지 않음. CGI 스크립트가 실행 가능하지 않은 상태이면, 웹서버는 유저에게 이 스크립트를 실행시키고 결과를 전송하는게 아니라 다운로드 하게 함. 그래서 파일 생성시 매번 파일의 실행 권한을 얻을 수 있는 chmod a+x your_script.py 를 실행 시켜주어야함.

• 스크립트 첫 라인은 무조건 Unix-type이여야 한다고 함.(shebang)
  나는 Mac OS 환경이어서 많이 귀찮진 않았지만 윈도우 환경은 Unix line endings으로 변환이 필요하다고 함. (다행히 대부분의 에디터가 이 변환을 지원한다고 함.)

• 또한 shebang 안의 path가 항상 정확해야함. shebang은 간단히 말하면 Python path를 찾는 코드인데, 정의해놓은 path에 Python이 설치가 안 되어있으면 코드가 동작 하지 않음. 그래서 항상 #!/usr/bin/env python 등의 경로를 숙지하고 있어야 함.

• 웹서버가 파일을 읽을 수 있어야 하기 때문에 파일을 항상 읽기 가능한 권한으로 만들어야 함.

• 스크립트 파일이 Byte Order Mark를 포함하지 않아야 함. (BOM은 UTF-16 관련 개념인 것 같은데, 좀 더 공부해야봐야겠다.)

CGI 이후에 WSGI라는 개념이 나왔는데, 현재는 WSGI를 통해 CGI를 구동하는 프로그램을 작성하는게 가능함. 더 나은 옵션이 없을 때 WSGI를 통해 CGI를 구동하면 된다.

마치며

CGI를 공부하다보니 웹서버에 대해서도 많이 알게 되었다. CGI 이후에도 발전을 위해 mod_python, FastCGI, SCGI, WSGI 라는 개념도 나왔는데 후속 글에서 다루어보고자 한다.

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참고 글 :

1. https://www.nginx.com/resources/glossary/application-server-vs-web-server/

2. https://sfeg.tistory.com/196

3. https://stackoverflow.com/questions/2089271/what-is-common-gateway-interface-cgi

4. https://information-science.tistory.com/2