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python CGI编程和Web开发 – Python高级开发教程

2019-12-06 22:15:52 分类：Python 阅读(1068) 评论(0)

上一章Python教程请查看：python正则表达式介绍和用法

通用网关接口(CGI)是一组标准，定义了web服务器和自定义脚本之间如何交换信息，CGI规范目前由NCSA维护。

一、CGI是什么？

通用网关接口(CGI)是外部网关程序与信息服务器(如HTTP服务器)进行接口的标准，当前的版本是CGI/1.1, CGI/1.2正在发展进行中。

二、网页浏览

为了理解CGI的概念，让我们看看当我们点击一个超级链接来浏览一个特定的网页或URL时会发生什么。

  • 你的浏览器会联系HTTP web服务器并要求URL，即文件名。
  • Web服务器解析URL并查找文件名。如果它找到该文件，然后将其发送回浏览器，否则将发送一条错误消息，指示你请求了一个错误的文件。
  • Web浏览器从Web服务器获取响应并显示接收到的文件或错误消息。

但是可以设置HTTP服务器，以便每当请求某个目录中的文件时，该文件不会被发送回。相反它是作为一个程序执行的，程序输出的任何内容都会被发送回浏览器以供显示。这个函数称为通用网关接口或CGI，这些程序称为CGI脚本。这些CGI程序可以是Python脚本、PERL脚本、Shell脚本、C或c++程序等。

CGI架构图

三、Web服务器支持和配置

在继续进行CGI编程之前，请确保你的Web服务器支持CGI，并将其配置为处理CGI程序。HTTP服务器要执行的所有CGI程序都保存在预先配置的目录中。这个目录被称为CGI目录，按照惯例它被命名为/var/www/ CGI –bin,按照惯例，CGI文件的扩展名为,但是你也可以用python扩展名.py来保存你的文件。

默认情况下，Linux服务器被配置为只运行/var/www.中的cgi-bin目录中的脚本如果希望指定任何其他目录来运行CGI脚本，请在httpd.conf文件中注释以下几行:

<Directory "/var/www/cgi-bin">
   AllowOverride None
   Options ExecCGI
   Order allow,deny
   Allow from all
</Directory>

<Directory "/var/www/cgi-bin">
Options All
</Directory>

在这里，我们假设你已经成功地启动并运行了Web服务器，并且能够运行任何其他CGI程序，如Perl或Shell等。

四、第一个CGI程序

下面是一个简单的链接，它链接到一个名为hello.py的CGI脚本，这个文件保存在/var/www/cgi-bin目录中，它包含以下内容。在运行CGI程序之前，请确保使用chmod 755 hello.py UNIX命令更改文件模式以使文件可执行。

#!/usr/bin/python

print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
print '<html>'
print '<head>'
print '<title>Hello Word - CGI编程</title>'
print '</head>'
print '<body>'
print '<h2>Hello Word! 这是CGI编程</h2>'
print '</body>'
print '</html>'

这个hello.py脚本是一个简单的Python脚本，它将输出写入STDOUT文件。有一个重要且额外的特性可用，它是要打印内容类型的第一行:text/html\r\n\r\n。这一行被发送回浏览器，并指定要在浏览器屏幕上显示的内容类型。

到目前为止，你必须理解CGI的基本概念，你可以用Python编写许多复杂的CGI程序。此脚本还可以与任何其他外部系统交互以交换信息，如RDBMS。

五、HTTP报头

行内容类型:text/html\r\n\r\n是HTTP标头的一部分，它被发送到浏览器以理解内容。所有的HTTP头文件都将采用以下形式：

HTTP Field Name: Field Content

For Example
Content-type: text/html\r\n\r\n

很少有其他重要的HTTP头文件，你将经常在CGI编程中使用它们。

编号 报头和说明
1 Content-type: 定义要返回的文件格式的MIME字符串。例子是的content – type: text / html
2 Expires: Date 信息无效的日期。浏览器使用它来决定何时需要刷新页面。有效的日期字符串格式为1998年1月01日12:00:00 GMT。
3 Location: URL 返回的URL而不是请求的URL。可以使用此字段将请求重定向到任何文件。
4 Last-modified: Date 资源最后一次修改的日期。
5 Content-length: N 返回数据的长度，以字节为单位。浏览器使用此值报告文件的估计下载时间。
6 Set-Cookie: String 设置通过字符串传递的cookie

六、CGI环境变量

所有CGI程序都可以访问以下环境变量，这些变量在编写任何CGI程序时都扮演着重要的角色。

编号 变量名和描述
1 CONTENT_TYPE 内容的数据类型，当客户机向服务器发送附加内容时使用，例如文件上传。
2 CONTENT_LENGTH 查询信息的长度，它只对POST请求可用。
3 HTTP_COOKIE 以键值对的形式返回设置的cookie。
4 HTTP_USER_AGENT user-agent请求头字段包含关于发起请求的用户代理的信息，它是web浏览器的名称。
5 PATH_INFO CGI脚本的路径。
6 QUERY_STRING 与GET方法请求一起发送的url编码的信息。
7 REMOTE_ADDR 发出请求的远程主机的IP地址，这对于日志记录或身份验证非常有用。
8 REMOTE_HOST 发出请求的主机的完全限定名。如果此信息不可用，则可以使用REMOTE_ADDR获取IR地址。
9 REQUEST_METHOD 用于发出请求的方法，最常见的方法是GET和POST。
10 SCRIPT_FILENAME CGI脚本的完整路径。
11 SCRIPT_NAME CGI脚本的名称。
12 SERVER_NAME 服务器的主机名或IP地址
13 SERVER_SOFTWARE 服务器正在运行的软件的名称和版本。

这里是一个小的CGI程序，列出了所有的CGI变量，单击此链接以查看结果获取环境：

#!/usr/bin/python

import os

print "Content-type: text/html\r\n\r\n";
print "<font size=+1>Environment</font><\br>";
for param in os.environ.keys():
   print "<b>%20s</b>: %s<\br>" % (param, os.environ[param])

七、GET和POST方法

当你需要将一些信息从浏览器传递到web服务器并最终传递到CGI程序时，你一定遇到过许多情况。最常见的情况是，浏览器使用两个方法将此信息传递给web服务器，这些方法是GET方法和POST方法。

1、使用GET方法传递信息

GET方法发送附加到页面请求的编码用户信息，页面和编码信息之间用?字符如下-

http://www.test.com/cgi-bin/hello.py?key1=value1&key2=value2

GET方法是将信息从浏览器传递到web服务器的默认方法，它生成一个长字符串，显示在浏览器的位置:框中。如果你有密码或其他敏感信息要传递给服务器，请不要使用GET方法。GET方法有大小限制：在一个请求字符串中只能发送1024个字符。GET方法使用QUERY_STRING报头发送信息，并且可以通过QUERY_STRING环境变量在CGI程序中访问。

你可以通过简单地连接键和值对以及任何URL来传递信息，或者你可以使用HTML <FORM>标记来使用GET方法传递信息。

2、简单的URL示例:Get方法

下面是一个简单的URL，它使用GET方法将两个值传递给hello_get.py程序。

下面是处理web浏览器提供的输入的hello_get.py脚本，我们将使用cgi模块，这使它非常容易访问传递的信息

#!/usr/bin/python

# 导入模块用于CGI处理 
import cgi, cgitb 

# 创建FieldStorage实例
form = cgi.FieldStorage() 

# 获取数据
first_name = form.getvalue('first_name')
last_name  = form.getvalue('last_name')

print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
print "<html>"
print "<head>"
print "<title>Hello - CGI程序</title>"
print "</head>"
print "<body>"
print "<h2>Hello %s %s</h2>" % (first_name, last_name)
print "</body>"
print "</html>"

3、简单的表单示例:GET方法

本例使用HTML表单和submit按钮传递两个值，我们使用相同的CGI脚本hello_get.py来处理这个输入。

<form action = "/cgi-bin/hello_get.py" method = "get">
First Name: <input type = "text" name = "first_name">  <br />

Last Name: <input type = "text" name = "last_name" />
<input type = "submit" value = "Submit" />
</form>

4、使用POST方法传递信息

传递信息给CGI程序的一种更可靠的方法是POST方法。它以与GET方法完全相同的方式打包信息，而不是将其作为文本字符串发送到?在URL中，它将其作为单独的消息发送，此消息以标准输入的形式进入CGI脚本。

下面是相同的hello_get.py脚本，它处理GET和POST方法。

#!/usr/bin/python

 
import cgi, cgitb 

form = cgi.FieldStorage() 


first_name = form.getvalue('first_name')
last_name  = form.getvalue('last_name')

print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
print "<html>"
print "<head>"
print "<title>Hello - CGI程序</title>"
print "</head>"
print "<body>"
print "<h2>Hello %s %s</h2>" % (first_name, last_name)
print "</body>"
print "</html>"

让我们再举一个与上面相同的例子，它使用HTML表单和submit按钮传递两个值。我们使用相同的CGI脚本hello_get.py来处理这个输入。

<form action = "/cgi-bin/hello_get.py" method = "post">
First Name: <input type = "text" name = "first_name"><br />
Last Name: <input type = "text" name = "last_name" />

<input type = "submit" value = "Submit" />
</form>

5、将复选框数据传递给CGI程序

当需要选择多个选项时，将使用复选框。

下面是带有两个复选框的表单的HTML代码示例

<form action = "/cgi-bin/checkbox.cgi" method = "POST" target = "_blank">
<input type = "checkbox" name = "maths" value = "on" /> Maths
<input type = "checkbox" name = "physics" value = "on" /> Physics
<input type = "submit" value = "Select Subject" />
</form>

下面是checkbox.cgi脚本，用于处理web浏览器为复选框按钮提供的输入。

#!/usr/bin/python

 
import cgi, cgitb 


form = cgi.FieldStorage() 


if form.getvalue('maths'):
   math_flag = "ON"
else:
   math_flag = "OFF"

if form.getvalue('physics'):
   physics_flag = "ON"
else:
   physics_flag = "OFF"

print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
print "<html>"
print "<head>"
print "<title>Checkbox – CGI程序</title>"
print "</head>"
print "<body>"
print "<h2> CheckBox Maths is : %s</h2>" % math_flag
print "<h2> CheckBox Physics is : %s</h2>" % physics_flag
print "</body>"
print "</html>"

6、将单选按钮数据传递给CGI程序

当只需要选择一个选项时，使用单选按钮。

下面是带有两个单选按钮的表单的HTML代码示例

<form action = "/cgi-bin/radiobutton.py" method = "post" target = "_blank">
<input type = "radio" name = "subject" value = "maths" /> Maths
<input type = "radio" name = "subject" value = "physics" /> Physics
<input type = "submit" value = "Select Subject" />
</form>

下面是radiobutton.py脚本，用于处理web浏览器为单选按钮提供的输入

#!/usr/bin/python

 
import cgi, cgitb 


form = cgi.FieldStorage() 


if form.getvalue('subject'):
   subject = form.getvalue('subject')
else:
   subject = "Not set"

print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
print "<html>"
print "<head>"
print "<title>Radio – CGI程序</title>"
print "</head>"
print "<body>"
print "<h2> Selected Subject is %s</h2>" % subject
print "</body>"
print "</html>"

7、将文本区域数据传递给CGI程序

当必须将多行文本传递给CGI程序时，将使用TEXTAREA元素。

下面是带有文本框的表单的HTML代码示例

<form action = "/cgi-bin/textarea.py" method = "post" target = "_blank">
<textarea name = "textcontent" cols = "40" rows = "4">
输入文本...
</textarea>
<input type = "submit" value = "Submit" />
</form>

下面是textarea.cgi脚本处理输入的网页浏览器

#!/usr/bin/python

 
import cgi, cgitb 


form = cgi.FieldStorage() 


if form.getvalue('textcontent'):
   text_content = form.getvalue('textcontent')
else:
   text_content = "无输入"

print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
print "<html>"
print "<head>";
print "<title>Text Area – CGI程序</title>"
print "</head>"
print "<body>"
print "<h2> 输入内容为 %s</h2>" % text_content
print "</body>"

8、将下拉框数据传递给CGI程序

下拉框用于当我们有许多可用的选项，但只有一个或两个将被选中。

下面是带有一个下拉框的表单的HTML代码示例

<form action = "/cgi-bin/dropdown.py" method = "post" target = "_blank">
<select name = "dropdown">
<option value = "Maths" selected>Maths</option>
<option value = "Physics">Physics</option>
</select>
<input type = "submit" value = "Submit"/>
</form>

下面是处理web浏览器提供的输入的dropdown.py脚本。

#!/usr/bin/python

 
import cgi, cgitb 


form = cgi.FieldStorage() 


if form.getvalue('dropdown'):
   subject = form.getvalue('dropdown')
else:
   subject = "无输入"

print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
print "<html>"
print "<head>"
print "<title>Dropdown Box – CGI程序</title>"
print "</head>"
print "<body>"
print "<h2> Selected Subject is %s</h2>" % subject
print "</body>"
print "</html>"

八、在CGI中使用cookie

HTTP协议是一种无状态协议，对于商业网站，需要维护不同页面之间的会话信息。例如一个用户注册在完成多个页面后结束，如何跨所有web页面维护用户的会话信息呢？

在许多情况下，使用cookie是记忆和跟踪偏好、购买、佣金和其他信息的最有效方法，这些信息是更好的访问者体验或站点统计所必需的。

1、它是如何工作的？

你的服务器以cookie的形式向访问者的浏览器发送一些数据，浏览器可能接受cookie，如果是，它将作为纯文本记录存储在访问者的硬盘上。现在当访问者到达站点的另一个页面时，cookie就可以进行检索了，一旦检索，你的服务器知道/记得存储了什么。

cookie是5个可变长度字段的纯文本数据记录：

  • Expires—cookie过期的日期。如果这是空白的，当访问者退出浏览器时cookie将过期。
  • domain域名——网站的域名。
  • path路径——设置cookie的目录或网页的路径。如果你想从任何目录或页面检索cookie，这可能是空的。
  • secure安全——如果该字段包含“安全”一词，则只能通过安全服务器检索cookie。如果此字段为空，则不存在此类限制。
  • Name=Value−cookie以键和值对的形式设置和检索。

2、设置cookie

将cookies发送到浏览器非常容易。这些cookie与HTTP头一起发送到Content-type字段。假设你希望将用户id和密码设置为cookie，设置cookies的步骤如下

#!/usr/bin/python

print "Set-Cookie:UserID = XYZ;\r\n"
print "Set-Cookie:Password = XYZ123;\r\n"
print "Set-Cookie:Expires = Tuesday, 31-Dec-2030 02:10:38 GMT";\r\n"
print "Set-Cookie:Domain = www.srcmini02.com;\r\n"
print "Set-Cookie:Path = /perl;\n"
print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
...........HTML Content....

从这个例子中，你一定了解了如何设置cookie，我们使用set – cookie HTTP头来设置cookie。

可以选择设置cookie属性，如Expires、Domain和Path。值得注意的是，cookie是在发送“Content-type:text/html\r\n\r\n”之前设置的。

3、获取cookie

获取所有设置的cookie非常容易，cookie存储在CGI环境变量HTTP_COOKIE中，它们将具有以下形式

key1 = value1;key2 = value2;key3 = value3....

下面是一个如何检索cookie的示例。

#!/usr/bin/python

 
from os import environ
import cgi, cgitb

if environ.has_key('HTTP_COOKIE'):
   for cookie in map(strip, split(environ['HTTP_COOKIE'], ';')):
      (key, value ) = split(cookie, '=');
      if key == "UserID":
         user_id = value

      if key == "Password":
         password = value

print "User ID  = %s" % user_id
print "Password = %s" % password

九、文件上传的例子

要上载文件，HTML表单必须将enctype属性设置为multipart/form-data，文件类型的输入标签创建了一个“Browse”按钮。

<html>
<body>
   <form enctype = "multipart/form-data" 
                     action = "save_file.py" method = "post">
   <p>File: <input type = "file" name = "filename" /></p>
   <p><input type = "submit" value = "Upload" /></p>
   </form>
</body>
</html>

上面的例子已经被故意禁用，以保存人们上传的文件在我们的服务器，但你可以尝试以上代码与你的服务器。

下面是处理文件上传的脚本save_file.py

#!/usr/bin/python

import cgi, os
import cgitb; cgitb.enable()

form = cgi.FieldStorage()


fileitem = form['filename']

if fileitem.filename:
         fn = os.path.basename(fileitem.filename)
   open('/tmp/' + fn, 'wb').write(fileitem.file.read())

   message = '文件 "' + fn + '" 成功上传！'
   
else:
   message = '无文件'
   
print """\
Content-Type: text/html\n
<html>
<body>
   <p>%s</p>
</body>
</html>
""" % (message,)

如果你在Unix/Linux上运行上面的脚本，那么你需要像下面这样替换文件分隔符，否则在你的windows机器上open()语句应该可以正常工作。

fn = os.path.basename(fileitem.filename.replace("\\", "/" ))

1、如何启动“文件下载”对话框？

有时你需要给用户一个选项，用户可以点击一个链接，它会弹出一个“文件下载”对话框，而不是显示实际的内容。这是非常容易的，可以通过HTTP头实现，此HTTP标头与前一节中提到的标头不同。

例如如果你想要使一个文件名文件可从给定链接下载，那么它的语法如下

#!/usr/bin/python

# HTTP Header
print "Content-Type:application/octet-stream; name = \"FileName\"\r\n";
print "Content-Disposition: attachment; filename = \"FileName\"\r\n\n";

# 实际文件内容.
fo = open("foo.txt", "rb")

str = fo.read();
print str

# 关闭文件
fo.close()
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