年薪20万Python工程师进阶（3）：Python开发之理解WSGI（上）

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什么是WSGI?

如何实现Application？

如何实现Web Server？

Web Server如何决择？

. 什么是WSGI?

WSGI(Web Server Gateway Interface)，顾名思义，它既不是服务器，也不是应用，而是一种接口（规范），描述web server如何与web application通信的规范。

那么这个规范是什么？

服务器的请求处理要调用符合WSGI规范的网关接口；

由网关接口来调用应用程序，并且其要定义start_response(status, headers)函数，用于返回响应；

应用程序须是一个可调用对象（函数/类），webapp(environ, start_response)。接受两个参数，environ是环境设置的字典，由服务器和WSGI网关接口设置，start_response是由网关接口定义的函数。

在这个规范中，有三个角色

web server：实现了WSGI server协议的服务器

Gateway Interface：网关接口

application：实现了WSGI application协议的框架

常见的web server有uWSGI、Gunicorn

常见的 Gateway Interface 有CGI, WSGI

常见的application框架有 Django、Flask

为什么要有WSGI规范？

网络通信的完整流程，是这样的

先创建一个web服务器，监听端口，接收请求，并将请求路由转发给对应的应用程序。

再创建一个web应用程序，用于接收到请求，经过必要的处理，返回响应给服务器。

服务器接收响应，返回给客户端（浏览器）

试想一下，假如没有这个规范，此时我们想开发一个网页，我们需要做的就是，先搭建一个服务器，用于监听端口，接收请求，再来创建一个用于接收请求的应用程序。

听起来好像没什么问题。但是你今天开发一个网站，要写一个server，明天又要开发一个网站，又要写一个server。全中国多少web开发人员，如果按照这种模式下去，开发效率可想而知，严重浪费时间人力。

WSGI 就是来解决这个问题的，它解耦了服务器类与应用程序类。

意思就是，假如服务器类和应用程序类都严格遵守WSGI规范，那么应用程序A可以随便挑一个现成的服务器类（B,C,E都可以）来使用，而不需要其他任何的修改，只需要提供一个可以处理这些应用的请求处理类即可，不用担心兼容问题。

我们的主人公WSGI ，在服务器和应用中间承担一个“翻译官”的角色。只要应用程序符合网关接口的标准，那么服务器就只要做好服务器的角色，应用程序只要做好应用程序的作用，服务器和应用程序之间的通信全靠网关接口来协调。

. 如何实现Application？

WSGI规范 规定了，Application 必须是一个可调用的对象，它可以是函数，可以实现了__call__的类的实例对象，也可以是实现了__iter__的类对象。

不管是哪种方式的可调用对象，都要遵循两个原则

必须接收environ, start_response两个参数;

必须返回 可迭代的对象。

下面来分别看下这三个例子。

application是函数

1defapplication(environ, start_response):

2

3response_body ='The request method was %s'% environ['REQUEST_METHOD']

4status ='200 OK'

5

6# 应答的头部是一个列表，每对键值都必须是一个 tuple。

7response_headers = [('Content-Type','text/plain'),

8('Content-Length', str(len(response_body)))]

9

10# 调用服务器程序提供的 start_response，填入两个参数

11start_response(status, response_headers)

12

13# 返回必须是 iterable

14return[response_body]

实现了__call__的类的实例对象

1classAppClass:

2"""这里的可调用对象就是 AppClass 的实例，使用方法类似于：

3app = AppClass()

4for result in app(environ, start_response):

5do_somthing(result)

6"""

7

8def__init__(self):

9pass

10

11def__call__(self, environ, start_response):

12status ='200 OK'

13response_headers = [('Content-type','text/plain')]

14self.start(status, response_headers)

15yield"Hello world!\n"

实现了__iter__的类对象

1classAppClass:

2"""这里的可调用对象就是 AppClass 这个类，调用它就能生成可以迭代的结果。

3使用方法类似于：

4for result in AppClass(env, start_response):

5do_somthing(result)

6"""

7

8def__init__(self, environ, start_response):

9self.environ = environ

10self.start = start_response

11

12def__iter__(self):

13status ='200 OK'

14response_headers = [('Content-type','text/plain')]

15self.start(status, response_headers)

16yield"Hello world!\n"

. 如何实现Web Server？

上文说到，application 必须接收environ,start_response两个参数。

这两个参数是什么意思？

environ，：是 WSGI的环境信息。

start_response：是响应请求的函数。

其中start_response接收两个参数，

status：HTTP状态，譬如："200 OK"

response_headers：响应消息的头，譬如：[('Content-Type', 'text/plain')],以list的形式，每个元素是一个tuple，而一个tuple里有两个元素，一个是key，一个是value。

这两个参数（environ，start_response），都是由Web Server来定义的。

所以我们要自己实现Web Server，也必须实现这两个对象。定义完后，要调用application，将这两个参数传入。这是规定。

1importos, sys

2

3defweb_server(application):

4# 构造environ 参数

5environ = dict(os.environ.items())

6environ['wsgi.input'] = sys.stdin

7environ['wsgi.errors'] = sys.stderr

8environ['wsgi.version'] = (1,0)

9environ['wsgi.multithread'] =False

10environ['wsgi.multiprocess'] =True

11environ['wsgi.run_once'] =True

12environ['wsgi.url_scheme'] ='http'

13

14headers_set = []

15

16# 定义响应函数

17defstart_response(status, response_headers, exc_info=None):

18headers_set[:] = [status, response_headers]

19

20# 调用application，并传入参数

21result = application(environ, start_response)

22

23# 用for循环，就解释了为什么application要返回可迭代对象

24fordatainresult:

25ifdata:

26print(data)

好啦。这里只是简单举个例子。

到了现在，谁也没必要去重要写web server了，使用Python最忌讳的就是重复造轮子。那是傻。

. Web Server如何决择？

首先要明白的是，生产环境和开发环境使用的Web Server是不一样的。

就拿Django来说，其自带的Web Server有如下局限性

低性能：运行起来，只有一个实例，性能可见一斑。

低可用：做为服务启动，只要某个地方ERROR，服务就挂掉了。

自带server只有在debug模式下可用映射静态文件，而debug模式下运行会不断留存debug信息，跑久了内存要爆。

如此看来，Django自带的server只能用于开发调试，并不适合用于生产环境。

就连Django官方也是这么说的。

It’s intended only for use while developing. (We’re in the business of making Web frameworks, not Web servers.)

意思是说，Django是一个专业的应用程序端框架，并不擅长于服务端。

果然，专业的事还是得依靠专业的软件来做。

当前市面上，已经出现了很多专业且优秀的Web Server，这里也介绍一下。

Gunicorn

Gunicorn（从Ruby下面的Unicorn得到的启发）应运而生：依赖Nginx的代理行为，同Nginx进行功能上的分离。由于不需要直接处理用户来的请求（都被Nginx先处理），Gunicorn不需要完成相关的功能，其内部逻辑非常简单：接受从Nginx来的动态请求，处理完之后返回给Nginx，由后者返回给用户。

由于功能定位很明确，Gunicorn得以用纯Python开发：大大缩短了开发时间的同时，性能上也不会很掉链子。同时，它也可以配合Nginx的代理之外的别的Proxy模块工作，其配置也相应比较简单。

配置上的简单，大概是它流行的最大的原因。

uWSGI

因为使用C语言开发，会和底层接触的更好，配置也是比较方便，目前和gunicorn两个算是部署时的唯二之选。

bjoern

Python WSGI界最牛逼性能的Server其中一个是bjoern，纯C，小于1000行代码，就是看不惯uWSGI的冗余自写的。

介绍完了，那么如何选择呢？

综合网友们的回答，整理如下：

Gunicorn，配置简单，快速上手，阻塞较多建议选择

uWSGI，首次配置麻烦，性能较好