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Python进阶开发之理解WSGI（上）

2020-11-22 22:28 706 查看


本文目录


  • 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？

  1. 服务器的请求处理要调用符合WSGI规范的网关接口；

  2. 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；

  3. 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

  1. 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。

  2. 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。

  3. 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

1def application(environ, start_response):
 2
 3   response_body = 'The request method was %s' % environ['REQUEST_METHOD']
 4   status = '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。
 7   response_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
11   start_response(status, response_headers)
12
13   # 返回必须是 iterable
14   return [response_body]

  • 实现了

    __call__
    的类的实例对象

1class AppClass:
 2    """这里的可调用对象就是 AppClass 的实例，使用方法类似于： 
 3        app = AppClass()
 4        for result in app(environ, start_response):
 5             do_somthing(result)
 6    """
 7
 8    def __init__(self):
 9        pass
10
11    def __call__(self, environ, start_response):
12        status = '200 OK'
13        response_headers = [('Content-type', 'text/plain')]
14        self.start(status, response_headers)
15        yield "Hello world!\n"

  • 实现了

    __iter__
    的类对象

1class AppClass:
 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： 
 4        for result in AppClass(env, start_response):
 5             do_somthing(result)
 6    """
 7
 8    def __init__(self, environ, start_response):
 9        self.environ = environ
10        self.start = start_response
11
12    def __iter__(self):
13        status = '200 OK'
14        response_headers = [('Content-type', 'text/plain')]
15        self.start(status, response_headers)
16        yield "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。

1import os, sys
 2
 3def web_server(application):
 4    # 构造environ 参数
 5    environ = dict(os.environ.items())
 6    environ['wsgi.input'] = sys.stdin
 7    environ['wsgi.errors'] = sys.stderr
 8    environ['wsgi.version'] = (1, 0)
 9    environ['wsgi.multithread'] = False
10    environ['wsgi.multiprocess'] = True
11    environ['wsgi.run_once'] = True
12    environ['wsgi.url_scheme'] = 'http'
13
14    headers_set = []
15
16    # 定义响应函数
17    def start_response(status, response_headers, exc_info=None):
18        headers_set[:] = [status, response_headers]
19
20    # 调用application，并传入参数
21    result = 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
24    for data in result:
25        if data:
26            print(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


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