Python進階開發之理解WSGI（上）

本文目錄

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• 什麼是WSGI?

• 如何實現Application？

• 如何實現Web Server？

• Web Server如何決擇？

. 什麼是WSGI?

WSGI(Web Server Gateway Interface)，顧名思義，它既不是服務器，也不是應用，而是一種接口（規範），描述web server如何與web application通訊的規範。

那麼這個規範是什麼？

1. 服務器的請求處理要調用符合WSGI規範的網關接口；

2. 由網關接口來調用應用程序，而且其要定義start_response(status, headers)函數，用於返回響應；

3. 應用程序須是一個可調用對象（函數/類），webapp(environ, start_response)。接受兩個參數，environ是環境設置的字典，由服務器和WSGI網關接口設置，start_response是由網關接口定義的函數。

在這個規範中，有三個角色

• web server：實現了WSGI server協議的服務器

• Gateway Interface：網關接口

• application：實現了WSGI application協議的框架

常見的web server有uWSGI、Gunicorn

常見的 Gateway Interface 有CGI, WSGI

常見的application框架有 Django、Flask

爲何要有WSGI規範？
網絡通訊的完整流程，是這樣的

1. 先建立一個web服務器，監聽端口，接收請求，並將請求路由轉發給對應的應用程序。

2. 再建立一個web應用程序，用於接收到請求，通過必要的處理，返回響應給服務器。

3. 服務器接收響應，返回給客戶端（瀏覽器）

試想一下，假如沒有這個規範，此時咱們想開發一個網頁，咱們須要作的就是，先搭建一個服務器，用於監聽端口，接收請求，再來建立一個用於接收請求的應用程序。

聽起來好像沒什麼問題。可是你今天開發一個網站，要寫一個server，明天又要開發一個網站，又要寫一個server。全中國多少web開發人員，若是按照這種模式下去，開發效率可想而知，嚴重浪費時間人力。

WSGI 就是來解決這個問題的，它解耦了服務器類與應用程序類。
意思就是，假如服務器類和應用程序類都嚴格遵照WSGI規範，那麼應用程序A能夠隨便挑一個現成的服務器類（B,C,E均可以）來使用，而不須要其餘任何的修改，只須要提供一個能夠處理這些應用的請求處理類便可，不用擔憂兼容問題。

咱們的主人公WSGI ，在服務器和應用中間承擔一個「翻譯官」的角色。只要應用程序符合網關接口的標準，那麼服務器就只要作好服務器的角色，應用程序只要作好應用程序的做用，服務器和應用程序之間的通訊全靠網關接口來協調。

. 如何實現Application？

WSGI規範 規定了，Application 必須是一個可調用的對象，它能夠是函數，能夠實現了__call__的類的實例對象，也能夠是實現了__iter__的類對象。

不論是哪一種方式的可調用對象，都要遵循兩個原則

• 必須接收environ, start_response兩個參數;

• 必須返回 可迭代的對象。

下面來分別看下這三個例子。

• application是函數

 1def application(environ, start_response):
 2
 3   response_body = 'The request method was %s' % environ['REQUEST_METHOD']
 4   status = '200 OK'
 5
 6   # 應答的頭部是一個列表，每對鍵值都必須是一個 tuple。
 7   response_headers = [('Content-Type', 'text/plain'),
 8                       ('Content-Length', str(len(response_body)))]
 9
10   # 調用服務器程序提供的 start_response，填入兩個參數
11   start_response(status, response_headers)
12
13   # 返回必須是 iterable
14   return [response_body] 

• 實現了__call__的類的實例對象

 1class AppClass:
 2    """這裏的可調用對象就是 AppClass 的實例，使用方法相似於： 
 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"

• 實現了__iter__的類對象

 1class AppClass:
 2    """這裏的可調用對象就是 AppClass 這個類，調用它就能生成能夠迭代的結果。
 3        使用方法相似於： 
 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"

. 如何實現Web Server？

上文說到，application 必須接收environ, start_response兩個參數。

這兩個參數是什麼意思？

• environ，：是 WSGI的環境信息。

• start_response：是響應請求的函數。

其中start_response接收兩個參數，

• status：HTTP狀態，譬如："200 OK"

• response_headers：響應消息的頭，譬如：[('Content-Type', 'text/plain')],以list的形式，每一個元素是一個tuple，而一個tuple裏有兩個元素，一個是key，一個是value。

這兩個參數（environ，start_response），都是由 Web Server來定義的。

因此咱們要本身實現Web Server，也必須實現這兩個對象。定義完後，要調用application，將這兩個參數傳入。這是規定。

 1import os, sys
 2
 3def web_server(application):
 4    # 構造environ 參數
 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    # 定義響應函數
17    def start_response(status, response_headers, exc_info=None):
18        headers_set[:] = [status, response_headers]
19
20    # 調用application，並傳入參數
21    result = application(environ, start_response)
22
23    # 用for循環，就解釋了爲何application要返回可迭代對象
24    for data in result:
25        if data:
26            print(data)

好啦。這裏只是簡單舉個例子。

到了如今，誰也不必去重要寫web server了，使用Python最忌諱的就是重複造輪子。那是傻。

. Web Server如何決擇？

首先要明白的是，生產環境和開發環境使用的Web Server是不同的。

就拿Django來講，其自帶的Web Server有以下侷限性

• 低性能：運行起來，只有一個實例，性能可見一斑。

• 低可用：作爲服務啓動，只要某個地方ERROR，服務就掛掉了。

• 自帶server只有在debug模式下可用映射靜態文件，而debug模式下運行會不斷留存debug信息，跑久了內存要爆。

如此看來，Django自帶的server只能用於開發調試，並不適合用於生產環境。

就連Django官方也是這麼說的。

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

意思是說，Django是一個專業的應用程序端框架，並不擅長於服務端。

果真，專業的事仍是得依靠專業的軟件來作。

當前市面上，已經出現了不少專業且優秀的Web Server，這裏也介紹一下。

• Gunicorn

Gunicorn（從Ruby下面的Unicorn獲得的啓發）應運而生：依賴Nginx的代理行爲，同Nginx進行功能上的分離。因爲不須要直接處理用戶來的請求（都被Nginx先處理），Gunicorn不須要完成相關的功能，其內部邏輯很是簡單：接受從Nginx來的動態請求，處理完以後返回給Nginx，由後者返回給用戶。

因爲功能定位很明確，Gunicorn得以用純Python開發：大大縮短了開發時間的同時，性能上也不會很掉鏈子。同時，它也能夠配合Nginx的代理以外的別的Proxy模塊工做，其配置也相應比較簡單。

配置上的簡單，大概是它流行的最大的緣由。

• uWSGI

由於使用C語言開發，會和底層接觸的更好，配置也是比較方便，目前和gunicorn兩個算是部署時的惟二之選。

• bjoern

Python WSGI界最牛逼性能的Server其中一個是bjoern，純C，小於1000行代碼，就是看不慣uWSGI的冗餘自寫的。

介紹完了，那麼如何選擇呢？

綜合網友們的回答，整理以下：

• Gunicorn，配置簡單，快速上手，阻塞較多建議選擇

• uWSGI，首次配置麻煩，性能較好