WSGI協議
首先弄清下面幾個概念：
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。server和application的規范在PEP 3333中有具體描述。要實現WSGI協議，必須同時實現web server和web application，當前運行在WSGI協議之上的web框架有Bottle, Flask, Django。
uwsgi：與WSGI一樣是一種通信協議，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：
- WSGI server負責從客戶端接收請求，將request轉發給application，將application返回的response返回給客戶端；
- WSGI application接收由server轉發的request，處理請求，並將處理結果返回給server。application中可以包括多個棧式的中間件(middlewares)，這些中間件需要同時實現server與application，因此可以在WSGI服務器與WSGI應用之間起調節作用：對服務器來說，中間件扮演應用程序，對應用程序來說，中間件扮演服務器。
WSGI協議其實是定義了一種server與application解耦的規范，即可以有多個實現WSGI server的服務器，也可以有多個實現WSGI application的框架，那么就可以選擇任意的server和application組合實現自己的web應用。例如uWSGI和Gunicorn都是實現了WSGI server協議的服務器，Django，Flask是實現了WSGI application協議的web框架，可以根據項目實際情況搭配使用。
像Django，Flask框架都有自己實現的簡單的WSGI server，一般用於服務器調試，生產環境下建議用其他WSGI server。
WSGI協議的實現
以Django為例，分析一下WSGI協議的具體實現過程。
django WSGI application
WSGI application應該實現為一個可調用對象，例如函數、方法、類(包含`call`方法)。需要接收兩個參數：
- 一個字典，該字典可以包含了客戶端請求的信息以及其他信息，可以認為是請求上下文，一般叫做environment（編碼中多簡寫為environ、env）
- 一個用於發送HTTP響應狀態（HTTP status ）、響應頭（HTTP headers）的回調函數
通過回調函數將響應狀態和響應頭返回給server，同時返回響應正文(response body)，響應正文是可迭代的、並包含了多個字符串。下面是Django中application的具體實現部分：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
|
class
WSGIHandler(base.BaseHandler):
initLock
=
Lock()
request_class
=
WSGIRequest
def
__call__(
self
, environ, start_response):
# 加載中間件
if
self
._request_middleware
is
None
:
with
self
.initLock:
try
:
# Check that middleware is still uninitialized.
if
self
._request_middleware
is
None
:
self
.load_middleware()
except
:
# Unload whatever middleware we got
self
._request_middleware
=
None
raise
set_script_prefix(get_script_name(environ))
# 請求處理之前發送信號
signals.request_started.send(sender
=
self
.__class__, environ
=
environ)
try
:
request
=
self
.request_class(environ)
except
UnicodeDecodeError:
logger.warning(
'Bad Request (UnicodeDecodeError)'
,
exc_info
=
sys.exc_info(),
extra
=
{
'status_code'
:
400
,})
response
=
http.HttpResponseBadRequest()
else
:
response
=
self
.get_response(request)
response._handler_class
=
self
.__class__
status
=
'%s %s'
%
(response.status_code, response.reason_phrase)
response_headers
=
[(
str
(k),
str
(v))
for
k, v
in
response.items()]
for
c
in
response.cookies.values():
response_headers.append((
str
(
'Set-Cookie'
),
str
(c.output(header
=
''))))
# server提供的回調方法，將響應的header和status返回給server
start_response(force_str(status), response_headers)
if
getattr
(response,
'file_to_stream'
,
None
)
is
not
None
and
environ.get(
'wsgi.file_wrapper'
):
response
=
environ[
'wsgi.file_wrapper'
](response.file_to_stream)
return
response
|
可以看出application的流程包括:
- 加載所有中間件，以及執行框架相關的操作，設置當前線程腳本前綴，發送請求開始信號；
- 處理請求，調用get_response()方法處理當前請求，該方法的的主要邏輯是通過urlconf找到對應的view和callback，按順序執行各種middleware和callback。
- 調用由server傳入的start_response()方法將響應header與status返回給server。
- 返回響應正文
django WSGI Server
負責獲取http請求，將請求傳遞給WSGI application，由application處理請求后返回response。以Django內建server為例看一下具體實現。
通過runserver運行django項目，在啟動時都會調用下面的run方法，創建一個WSGIServer的實例，之后再調用其serve_forever()方法啟動服務。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
|
def
run(addr, port, wsgi_handler, ipv6
=
False
, threading
=
False
):
server_address
=
(addr, port)
if
threading:
httpd_cls
=
type
(
str
(
'WSGIServer'
), (socketserver.ThreadingMixIn, WSGIServer), {})
else
:
httpd_cls
=
WSGIServer
# 這里的wsgi_handler就是WSGIApplication
httpd
=
httpd_cls(server_address, WSGIRequestHandler, ipv6
=
ipv6)
if
threading:
httpd.daemon_threads
=
True
httpd.set_app(wsgi_handler)
httpd.serve_forever()
|
下面表示WSGI server服務器處理流程中關鍵的類和方法。
.WSGIServer
run()方法會創建WSGIServer實例，主要作用是接收客戶端請求，將請求傳遞給application，然后將application返回的response返回給客戶端。
- 創建實例時會指定HTTP請求的handler：WSGIRequestHandler類
- 通過set_app和get_app方法設置和獲取WSGIApplication實例wsgi_handler
- 處理http請求時，調用handler_request方法，會創建WSGIRequestHandler實例處理http請求。
- WSGIServer中get_request方法通過socket接受請求數據
.WSGIRequestHandler
- 由WSGIServer在調用handle_request時創建實例，傳入request、cient_address、WSGIServer三個參數，__init__方法在實例化同時還會調用自身的handle方法
- handle方法會創建ServerHandler實例，然后調用其run方法處理請求
.ServerHandler
- WSGIRequestHandler在其handle方法中調用run方法，傳入self.server.get_app()參數，獲取WSGIApplication，然后調用實例(__call__)，獲取response，其中會傳入start_response回調，用來處理返回的header和status。
- 通過application獲取response以后，通過finish_response返回response
.WSGIHandler
- WSGI協議中的application，接收兩個參數，environ字典包含了客戶端請求的信息以及其他信息，可以認為是請求上下文，start_response用於發送返回status和header的回調函數
雖然上面一個WSGI server涉及到多個類實現以及相互引用，但其實原理還是調用WSGIHandler，傳入請求參數以及回調方法start_response()，並將響應返回給客戶端。
django simple_server
django的simple_server.py模塊實現了一個簡單的HTTP服務器，並給出了一個簡單的demo，可以直接運行，運行結果會將請求中涉及到的環境變量在瀏覽器中展示出來。
其中包括上述描述的整個http請求的所有組件:
ServerHandler, WSGIServer, WSGIRequestHandler，以及demo_app表示的簡易版的WSGIApplication。
可以看一下整個流程：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
|
if
__name__
=
=
'__main__'
:
# 通過make_server方法創建WSGIServer實例
# 傳入建議application，demo_app
httpd
=
make_server('',
8000
, demo_app)
sa
=
httpd.socket.getsockname()
print
(
"Serving HTTP on"
, sa[
0
],
"port"
, sa[
1
],
"..."
)
import
webbrowser
# 調用WSGIServer的handle_request方法處理http請求
httpd.handle_request()
# serve one request, then exit
httpd.server_close()
def
make_server(
host, port, app, server_class
=
WSGIServer, handler_class
=
WSGIRequestHandler
):
"""Create a new WSGI server listening on `host` and `port` for `app`"""
server
=
server_class((host, port), handler_class)
server.set_app(app)
return
server
# demo_app可調用對象，接受請求輸出結果
def
demo_app(environ,start_response):
from
io
import
StringIO
stdout
=
StringIO()
print
(
"Hello world!"
,
file
=
stdout)
print
(
file
=
stdout)
h
=
sorted
(environ.items())
for
k,v
in
h:
print
(k,
'='
,
repr
(v),
file
=
stdout)
start_response(
"200 OK"
, [(
'Content-Type'
,
'text/plain; charset=utf-8'
)])
return
[stdout.getvalue().encode(
"utf-8"
)]
|
demo_app()表示一個簡單的WSGI application實現，通過make_server()方法創建一個WSGIServer實例，調用其handle_request()方法，該方法會調用demo_app()處理請求，並最終返回響應。
uWSGI
uWSGI旨在為部署分布式集群的網絡應用開發一套完整的解決方案。主要面向web及其標准服務。由於其可擴展性，能夠被無限制的擴展用來支持更多平台和語言。uWSGI是一個web服務器，實現了WSGI協議，uwsgi協議，http協議等。
uWSGI的主要特點是：
- 超快的性能
- 低內存占用
- 多app管理
- 詳盡的日志功能（可以用來分析app的性能和瓶頸）
- 高度可定制（內存大小限制，服務一定次數后重啟等）
uWSGI服務器自己實現了基於uwsgi協議的server部分，我們只需要在uwsgi的配置文件中指定application的地址，uWSGI就能直接和應用框架中的WSGI application通信。
參考閱讀：
- WSGI & uwsgi
- WSGI Tutorial
- 打造mvc框架之wsgi協議的優缺點及接口實現
- Nginx和uWSGI通信機制
- 理解Python WSGI
總結
以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對腳本之家的支持。