Python Web開發中，WSGI協議的作用和實現原理詳解

首先理解下面三個概念：

WSGI：全稱是Web Server Gateway Interface，WSGI不是服務器，python模塊，框架，API或者任何軟件，只是一種規范，描述web server如何與web application通信的規范。

uwsgi：與WSGI一樣是一種協議，是uWSGI服務器的獨占協議，用於定義傳輸信息的類型(type of information)，每一個uwsgi packet前4byte為傳輸信息類型的描述，與WSGI協議是兩種東西，據說該協議是fcgi協議的10倍快。

uWSGI：是一個web服務器，實現了WSGI協議、uwsgi協議、http協議等。

 

WSGI協議主要包括server和application兩部分：

其中application部分：

示例代碼：

def application(environ, start_response):
    status = '200 OK'
    response_headers = [('Content-Type', 'text/html')]
    # application內部調用start_response
    start_response(status, response_headers)
    
    # 解析environ信息，業務邏輯處理后，返回對應的響應信息（下面代碼只是模擬業務處理）
    file_name = environ['PATH_INFO']
    if file_name == "/index.py":
        return index(file_name)
    elif file_name == "/center.py":
        return center(file_name)
    else:
        return 'Hello world a simple WSGI application!'

 

有了WSGI，我們在框架中只關心如何從environ這個dict（wgsi規定傳過來一個字典）對象拿到HTTP請求信息，然后構造HTML，通過start_response()發送Header，最后返回Body。

整個application()函數本身沒有涉及到任何解析HTTP的部分。 也就是說，底層代碼不需要我們自己編寫，我們只負責業務邏輯部分即可。

但是我們想一下，這個application()函數怎么調用？如果我們自己調用，兩個參數environ和start_response我們沒法提供，返回的str也沒法發給瀏覽器。

截取server端部分代碼實例如下：

 　　　　　　　　　# 重點關注邏輯
                # 准備一個字典，里面存放需要傳遞給web框架的數據
                env = dict()
                # ----------更新---------
                env['PATH_INFO'] = file_name  # 例如 index.py（模擬請求信息）
                
                # 重點關注邏輯
                # 服務器調用框架中實現的application函數,並將包含請求信息的字典和獲取響應頭的函數傳入
                response_body = self.application(env, self.start_response)
​
                
                # 合並header和body（響應客戶端的請求，這個邏輯不用關注）
                response_header = "HTTP/1.1 {status}\r\n".format(status=self.headers[0])
                response_header += "Content-Type: text/html; charset=utf-8\r\n"
                response_header += "Content-Length: %d\r\n" % len(response_body.encode("utf-8"))
                for temp_head in self.headers[1]:
                    response_header += "{0}:{1}\r\n".format(*temp_head)
​
                response = response_header + "\r\n"
                response += response_body
​
                client_socket.send(response.encode('utf-8'))
​
    # 重點關注邏輯
    # server端實現了start_response函數的定義
    def start_response(self, status, headers):
        """這個方法，會在 web框架中被默認調用"""
        response_header_default = [
            ("Data", time.time()),
            ("Server", "ItCast-python mini web server")
        ]
​
        # 將狀態碼/相應頭信息存儲起來
        # [字符串, [xxxxx, xxx2]]
        self.headers = [status, response_header_default + headers]

 

這段代碼，是在客戶端請求動態資源時啟動，即服務器需要向后端框架請求資源。代碼解析已在代碼中注釋。

所以我們基本可以獲得如下結論：

要實現WSGI協議，必須同時實現web server端和web application端

當前運行在WSGI協議之上的web框架有Torando，Flask，Django等

比較常用的WSGI協議服務器有：uWSGI，gunicorn等

1、框架需要實現WSGI協議，例如：Flask，Django等

2、environ 和 start_response 由 http server 提供並實現

3、environ 變量是包含了請求信息的字典

4、Application 內部在返回前調用 start_response

5、application()函數必須由WSGI服務器來調用

server要履行的任務：

1、接收HTTP請求

2、解析HTTP請求

3、准備 environ請求參數

4、定義 start_response 函數

5、組裝響應頭和相應體返回給客戶端

application要履行的責任：

1、解析服務器發來的請求信息

2、根據請求信息，進行業務處理

3、返回所需要的數據

至此，您應該對WSGI有了一定的了解吧。

擴展閱讀：

目前一些主要的實現了WSGI協議的服務器：

gunicorn

Gunicorn（從Ruby下面的Unicorn發展而來）：依賴Nginx的代理行為，同Nginx進行功能上的分離。由於不需要直接處理用戶來的請求（都被Nginx先處理），Gunicorn不需要完成相關的功能，其內部邏輯非常簡單：接受從Nginx來的動態請求，處理完之后返回給Nginx，由后者返回給用戶。

由於功能定位很明確，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，它也可以配合Nginx的代理之外的別的Proxy模塊工作，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原因。

uWSGI

因為使用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兩個算是部署時的唯二之選。

以下是通常的配置文件

fcgi

不多說，用的少。

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的冗余自寫的。