Python CGI（通用網關接口）編程是早期Web開發中實現動態網頁的技術方案。以下是系統化指南，包含核心概念、實現步驟及安全實踐：
一、CGI 基礎概念
1. 工作原理
瀏覽器請求 → Web服務器（如Apache） → 執行CGI腳本 → 生成HTML → 返回響應
2. 環境要求
- Web服務器支持CGI（需配置
ScriptAlias） - Python解釋器安裝
- 腳本文件權限設置為可執行（
chmod +x script.py）
二、Python CGI 開發步驟
1. 基礎腳本結構
#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-import cgi
import cgitb
cgitb.enable() # 啟用詳細錯誤報告（生產環境應關閉）print("Content-Type: text/html; charset=utf-8") # 必須的首行輸出
print() # 空行分隔HTTP頭和正文print("<h1>Hello CGI World!</h1>")
2. 處理表單數據
form = cgi.FieldStorage()
username = form.getvalue('username', '匿名用戶') # 獲取字段值print(f"""
<html>
<body><h2>歡迎, {cgi.escape(username)}!</h2><form method="post"><input type="text" name="message"><input type="submit"></form>
</body>
</html>
""")
3. 生成動態內容
import timeprint("<p>當前服務器時間: %s</p>" % time.ctime())
三、Apache 服務器配置示例
# httpd.conf 配置片段
ScriptAlias /cgi-bin/ /var/www/cgi-bin/
<Directory "/var/www/cgi-bin">AllowOverride NoneOptions +ExecCGI -MultiViews +SymLinksIfOwnerMatchRequire all grantedAddHandler cgi-script .py
</Directory>
四、安全最佳實踐
1. 輸入驗證
# 嚴格驗證數字輸入
try:age = int(form.getvalue('age', 0))if age < 0 or age > 120:raise ValueError
except ValueError:print("年齡必須為0-120之間的整數")
2. 輸出轉義
from html import escapeuser_input = "<script>alert('xss')</script>"
print("<p>安全輸出: %s</p>" % escape(user_input))
3. 文件操作安全
import osupload_dir = "/var/www/uploads"
filename = os.path.basename(form['file'].filename) # 防止路徑遍歷
if not filename.isalnum():raise ValueError("非法文件名")filepath = os.path.join(upload_dir, filename)
with open(filepath, 'wb') as f:f.write(form['file'].file.read())
五、性能優化技巧
1. 緩存機制
import time
import osCACHE_TTL = 300 # 5分鐘緩存
cache_file = "/tmp/cached_data"if os.path.exists(cache_file) and (time.time() - os.path.getmtime(cache_file)) < CACHE_TTL:with open(cache_file) as f:print(f.read())
else:# 生成新內容data = generate_expensive_data()with open(cache_file, 'w') as f:f.write(data)print(data)
2. 連接復用
import mysql.connector# 使用持久連接池
class DBPool:_pool = None@classmethoddef get_connection(cls):if not cls._pool:cls._pool = mysql.connector.pooling.MySQLConnectionPool(pool_name="mypool",pool_size=5,host='localhost',database='testdb')return cls._pool.get_connection()
六、現代替代方案建議
雖然CGI仍可用于特定場景，但更推薦現代方案：
-
WSGI框架：
# Flask 示例（替代CGI） from flask import Flask, request app = Flask(__name__)@app.route('/') def hello():return '<h1>Hello Flask!</h1>'if __name__ == '__main__':app.run() -
異步框架：
- FastAPI（高性能異步框架）
- Tornado（長輪詢/WebSocket支持）
七、調試技巧
-
命令行測試：
echo -e "username=test&password=123" | python3 script.py -
日志記錄：
import sys sys.stderr.write("DEBUG: 收到POST請求\n") -
性能分析：
import cProfile cProfile.run('process_request()', 'profile.stats')
通過遵循這些實踐，可以在傳統CGI環境中構建安全可靠的Web應用。對于新項目，建議優先采用現代Web框架以獲得更好的性能和安全性。
