Когда вы говорите, что ваш процесс Python «порождает и выполняет» скрипт cgi-php, я полагаю, что вы имеете в виду «он вызывает мой скрипт PHP, выполняя исполняемый файл PHP CLI, передавая ему имя моего скрипта».
При использовании исполняемого файла PHP CLI специфичные для HTTP суперглобальные значения и значения среды не будут установлены автоматически. Вам нужно будет прочитать все заголовки HTTP-запроса и данные GET / POST в вашем процессе сервера Python, а затем установить их в среде, используемой вашим PHP-скриптом.
Весь эксперимент звучит интересно, но это то, что уже делает mod_php.