メッセージフォームのサポート (Nginx + FastCGI + spawn-fcgi + Rack + Ruby)

あらまし

Mimir Yokohamaでついにお問い合わせ方法として「メッセージフォーム」が追加された。

なにがついになのか、なにをドヤっているのかと思うかもしれない。 まぁ、ドヤってはいないのだが。

実は私はかなり長い間ウェブアプリケーションをほとんど作っていない。 そして、今まで私が作ったウェブアプリケーションは、専用サーバーを持つサーブレットタイプか、もしくはCGIだった。

馬鹿にされがちなCGIだが、利便性は高く、頻繁にアクセスする性質を持たないアプリケーションには適している。

そして、そもそもウェブアプリケーションを作っていなかったのは、私が「事前生成戦略」の研究と実験に注力していたからで、 どちらかといえばウェブアプリケーションからは離れる方向にあった。 そして、ウェブアプリケーションを必要とするとしても大部分は静的ページとして提供できる方式を目指していたため、CGIで十分事足りたのである。

ちなみに、これまでウェブサーバーは

  • Apache
  • lighttpd
  • delegate
  • Nginx

という経過をたどっている。 Apacheは言うに及ばずlighttpdとdelegateはApacheよりもCGIが簡単だったので、「ほぼCGI」だった。

だが、時代は変わった。NginxはCGIをそもそもサポートしない。 私も新しい時代に対応する必要がある。

ちなみに、この作業は次の仕事のための実戦テストという意味合いもあった。

方針を考える

最も話が速いのはFastCGI Wrapである。

NginxはFastCGIをサポートしている。 FastCGIはプログラムをデーモンのように起動しっぱなしにする。

だが、通しで実行するプログラムとデーモンではそもそもの前提が違う。 そのためCGIプログラムをFastCGIとして動かすのはそれなりにハードルが高い。

そこでFastCGI Wrapの登場である。 FastCGIとして利用されるプログラムをFastCGI Wrapにする方式だ。 このラッパープログラムは要求に合わせて都度CGIプログラムをCGIインターフェイス経由で起動する。 結果的にFastCGIの意図は無視して従来型CGIを動作させるようにするというものだ。

この方法は結構出てくるのだが、基本的には既存のCGIプログラムを動作させる話である。

個人的な感覚としては、無駄なプロキシを噛ませるような方法を使ってまでCGIに固執したくない…というか、実はfcgi-wrapってそれなりにめんどくさい。

だったらFastCGI直というのもありかなぁ、と考えるわけだ。

ところが、やっぱりFastCGIはデーモン状のプログラムを想定しているわけで、やはり前提が違う。 要求として割と複雑なのか、デーモン化に関してはspawn-fcgiに担ってもらって、さらにRackを使う、というのがどうやら主流らしい。

だいぶ話が複雑になってきた。

サーバーはNginxである。NginxはFastCGIインターフェイスを経由してFastCGIプログラムにパラメータを渡し、応答を受け取る。

FastCGIプログラムはデーモンである。 Rubyでは次のようにしてFastCGIプログラムを書くことができる。

あるいは、CGIライブラリ互換インターフェイスを使うことで、#each_cgiの中身はまるっきりCGIと同じにすることもできる。

spawn-fcgiはこのデーモン部分を担う。 つまりeachしてる部分を担ってくれるわけだ。

プロセスとしてCGIインターフェイスで起動するわけではないので、fcgiwrapほどの互換性はない。 感覚はCGIに近いが、インターフェイスは意識する必要がある。

Rackはミドルウェアと呼ばれている。これはまずFastCGI抜きで話そう。

Rackはインターフェイスを担っている。 今までプログラムはCGIなり、あるいはFCGIなり、さらには各種フレームワークやサーブレットの様式(例えばSinatraとか)で書いていた。

Rackはこれらの違いを吸収するモジュール設計のものだ。 Rackに準拠したプログラムを書いておけば、たとえ愛用のフレームワークがディスコンになっても、サーバーが変わっても安心、というわけだ。

だが、Rack自身はサーバーではないからサーバーがいるのだが、Rack組み込みのサーバーというのはもう完全にRuby世界の住人だ。 だってRackはRubyのWebアプリケーションインターフェイスだから。

Passengerというソフトウェアがあって、これはwebサーバーのモジュールとしてRackに対応する。 Apacheでは比較的簡単だけれど、Nginxだと結構きつい。

そこでRackに対応したサーバーを立ててサーバーとサーバーでやりとりさせる、という方式がすごく現代的。 直接にRack経由でプログラムとやりとりするのはRackに対応したサーバーだけれど、Rackに対応したサーバーにwebサーバーとしての機能を持たせると大変なので、「本物のwebサーバーに矢面に立ってもらって、RackサーバーはあくまでRack対応に特化」というわけである。

Rackに特化したサーバーとしては(別にRackだけではないんだけど)、Webrick, Mongrel, Puma, Thin, Unicornあたりがある。

しかしRackでやりとりする方法があればいいので、FastCGI + Rackという方法もある。 それはRack側でFastCGI経由で受け取って、応答するためのハンドラが用意されている。

つまり、Unicornのようなサーバーを立てる代わりの手段としてFastCGIが使える。 FastCGIもデーモンを必要とするので別にFastCGIにすることで間に挟まってるものを減らす効果はない。 ただ話が楽になるだけである。

Unicornはむちゃくちゃ速いので、UnicornでUnixドメインソケットを使えば形式とししてはspawn-fcgiでUnixドメインソケットを使っているのと一緒だし、やっていることははるかに高度になる。 これが超モダンなやり方である。

が、あえてのFastCGI。 理由は管理する要素数を減らすためである。必要がないのにいかついものを使うことはしない。 これはサーバー運用のコツでもある。

なお、Rackに関してはかなり情報が少ない。 なんらかのフレームワーク…というか、ほぼRailsのバックエンドとしてのRackの話だけで、Rack単独の話ってない。 そして、FastCGIを使う話もない。これもだいたいなんらかのアプリケーションが「使ってる」あるいは「使わせる」話になる。

なんというか、みんなそんなに自分でプログラム作るってことをしてないのか… 世の中エンジニアたくさんいるのに、WordPressとRailsだけで満足なのか…

そんなわけで情報が猛烈に足りていない中、FastCGIとRackについて勉強することになったわけだ。

なお、Nginxでアプリケーションとやりとりする方法に関してはDiscourceで散々やったので経験済みだ。

なぜRackなのか

もちろんこのことからもわかるようにRackはなくても構わない。 spawn-cgiも使用せず単独のFastCGIアプリケーションを開発するのは容易である。

私が気にしたのはRubyのfcgiライブラリは2013年から更新が止まっているとい点だ。 また、Arch LinuxではfcgiライブラリはAURにもなく

# gem install --no-user-install fcgi

とするよりない。

ベーシックな機構であるFastCGIそのものが廃止になるようなことは考えにくいが、NginxのCGIの扱いのように消極的なサポートへと変遷する可能性はある。 その場合にアプリケーションの書き直しが発生してしまう。

Rackは現在主流であり、新規採用例も多い。 Rackが廃止になると影響を受ける範囲も非常に広いので今後10年は安泰だと思われる。

そこでFastCGI+Rackという構成にしたわけだ。 この場合でもRackはFastCGIをネイティブサポートしているわけではく、fcgiライブラリを使ったハンドラを同梱しているだけなのでfcgiライブラリは必要となる。実はこれを回避したかったのだが、結局はできなかった形だ。

とはいえ、この状態であればFastCGIを捨ててUnicornに移行するのも難しくはない。

とりあえずやってみる

Nginx

location / {
    root /var/www/testapp;
    fastcgi_pass /var/run/fcgi-testapp.sock
    fastcgi_index testapp.rb;
    include fastcgi_params;
}

Rack Application

Requestのほうはインターフェイスに絡むけれど、 Responseは単純に#finishでRackに沿った配列を返すための便利クラス。なくてもいい。

spawn-fcgi

# spawn-fcgi -U http -s /var/run/fcgi-testapp.sock /var/www/testapp/testapp.rb -n

試してるうちは-nつきにしてフォアグラウンドで実行するのが楽

実用的にする

起動スクリプト

forkingなので停止・再起動の制御のためPIDファイルを作る。

Systemd Unit

[Unit]
Description = FastCGI Rack Test Application
After = nginx.service

[Service]
Type = forking
PIDFile = /var/run/fcgi-testapp.pid
ExecStart = /usr/local/sbin/fcgi-testapp.bash
ExecStop = kill $MAINPID

[Install]
WantedBy = multi-user.target

forkingなので$MAINPIDがそのままでは使えないため、PIDFileで指定しておく。 Nginxのあとに起動しておいたほうがいいような気がしたけど、なくても構わない。 アクセスが激しい場合は逆にNginxの前に起動したほうがいいだろう

spawn-fcgi自体にはアプリをリロード、再起動するような機能はない。

おまけ

S-NailがSubjectも本文も、UTF-8をちゃんとエンコードしてくれるのですごくびっくりした。

「mailxとは違うのだよ!!!」ってことか。 さすがSMTPやPOPやIMAPにも対応しているだけのことはある。

ここの部分(MIMEエンコーディング)も自分でやるつもりだったので、かなり省力化された形。

今回の構築は他にも色々やったのだけれど、共有して意味のある部分はこれくらいのものだろう。