一起写一个 Web 服务器(2)

还记得吗?在本系列第一部分我问过你:“怎样在你的刚完成的WEB服务器下运行 Django 应用、Flask 应用和 Pyramid 应用?在不单独修改服务器来适应这些不同的WEB框架的情况下。”往下看,来找出答案。

过去,你所选择的一个Python Web框架会限制你选择可用的Web服务器,反之亦然。如果框架和服务器设计的是可以一起工作的,那就很好:

但是,当你试着结合没有设计成可以一起工作的服务器和框架时,你可能要面对(可能你已经面对了)下面这种问题:

基本上,你只能用可以在一起工作的部分,而不是你想用的部分。

那么,怎样确保在不修改Web服务器和Web框架下,用你的Web服务器运行不同的Web框架?答案就是Python Web服务器网关接口(或者缩写为WSGI,读作“wizgy”)。

WSGI允许开发者把框架的选择和服务器的选择分开。现在你可以真正地混合、匹配Web服务器和Web框架了。例如,你可以在Gunicorn或者Nginx/uWSGI或者Waitress上面运行Django,Flask,或Pyramid。真正的混合和匹配哟,感谢WSGI服务器和框架两者都支持:

就这样,WSGI成了我在本系列第一部分和本文开头重复问的问题的答案。你的Web服务器必须实现WSGI接口的服务器端,所有的现代Python Web框架已经实现 了WSGI接口的框架端了,这就让你可以不用修改服务器代码,适应某个框架。

现在你了解了Web服务器和WEb框架支持的WSGI允许你选择一对儿合适的(服务器和框架),它对服务器和框架的开发者也有益,因为他们可以专注于他们特定的领域,而不是越俎代庖。其他语言也有相似的接口:例如,Java有Servlet API,Ruby有Rack。

一切都还不错,但我打赌你会说:“秀代码给我看!” 好吧,看看这个漂亮且简约的WSGI服务器实现:

它明显比本系列第一部分中的服务器代码大,但为了方便你理解,而不陷入具体细节,它也足够小了(只有150行不到)。上面的服务器还做了别的事 – 它可以运行你喜欢的Web框架写的基本的Web应用,可以是Pyramid,Flask,Django,或者其他的Python WSGI框架。

不信?自己试试看。把上面的代码保存成webserver2.py或者直接从Github上下载。如果你不带参数地直接运行它,它就会报怨然后退出。

它真的想给Web框架提供服务,从这开始有趣起来。要运行服务器你唯一需要做的是安装Python。但是要运行使用Pyramid,Flask,和Django写的应用,你得先安装这些框架。一起安装这三个吧。我比较喜欢使用virtualenv。跟着以下步骤来创建和激活一个虚拟环境,然后安装这三个Web框架。

此时你需要创建一个Web应用。我们先拿Pyramid开始吧。保存以下代码到保存webserver2.py时相同的目录。命名为pyramidapp.py。或者直接从Github上下载:

现在你已经准备好用完全属于自己的Web服务器来运行Pyramid应用了:

刚才你告诉你的服务器从python模块‘pyramidapp’中加载可调用的‘app’,现在你的服务器准备好了接受请求然后转发它们给你的Pyramid应用。目前应用只处理一个路由:/hello 路由。在浏览器里输入http://localhost:8888/hello地址,按回车键,观察结果:

你也可以在命令行下使用‘curl’工具来测试服务器:

检查服务器和curl输出了什么到标准输出。

现在弄Flask。按照相同的步骤。

保存以上代码为flaskapp.py或者从Github上下载它。然后像这样运行服务器:

现在在浏览器里输入http://localhost:8888/hello然后按回车:

再一次,试试‘curl’,看看服务器返回了一条Flask应用产生的消息:

服务器也能处理Django应用吗?试试吧!尽管这有点复杂,但我还是推荐克隆整个仓库,然后使用djangoapp.py,它是GitHub仓库的一部分。以下的源码,简单地把Django ‘helloworld’ 工程(使用Django的django-admin.py启动项目预创建的)添加到当前Python路径,然后导入了工程的WSGI应用。

把以上代码保存为djangoapp.py,然后用你的Web服务器运行Django应用:

输入下面的地址,然后按回车键:

虽然你已经做过两次啦,你还是可以再在命令行测试一下,确认一下,这次是Django应用处理了请求。

你试了吧?你确定服务器可以和这三个框架一起工作吧?如果没试,请试一下。阅读挺重要,但这个系列是关于重建的,也就是说,你要自己动手。去动手试试吧。别担心,我等你哟。你必须试下,最好呢,你亲自输入所有的东西,确保它工作起来像你期望的那样。

很好,你已经体验到了WSGI的强大:它可以让你把Web服务器和Web框架结合起来。WSGI提供了Python Web服务器和Python Web框架之间的一个最小接口。它非常简单,在服务器和框架端都可以轻易实现。下面的代码片段展示了(WSGI)接口的服务器和框架端:

以下是它如何工作的:

  • 1.框架提供一个可调用的’应用’(WSGI规格并没有要求如何实现)
  • 2.服务器每次接收到HTTP客户端请求后,执行可调用的’应用’。服务器把一个包含了WSGI/CGI变量的字典和一个可调用的’start_response’做为参数给可调用的’application’。
  • 3.框架/应用生成HTTP状态和HTTP响应头,然后把它们传给可调用的’start_response’,让服务器保存它们。框架/应用也返回一个响应体。
  • 4.服务器把状态,响应头,响应体合并到HTTP响应里,然后传给(HTTP)客户端(这步不是(WSGI)规格里的一部分,但它是后面流程中的一步,为了解释清楚我加上了这步)

以下是接口的视觉描述: 

目前为止,你已经了解了Pyramid,Flask,和Django Web应用,你还了解了实现了WSGI规范服务器端的服务器代码。你甚至已经知道了不使用任何框架的基本的WSGI应用代码片段。

问题就在于,当你使用这些框架中的一个来写Web应用时,你站在一个比较高的层次,并不直接和WSGI打交道,但我知道你对WSGI接口的框架端好奇,因为你在读本文。所以,咱们一起写个极简的WSGI Web应用/Web框架吧,不用Pyramid,Flask,或者Django,然后用你的服务器运行它:

再次,保存以上代码到wsgiapp.py文件,或者直接从GitHub上下载,然后像下面这样使用你的Web服务器运行应用:

输入下面地址,敲回车。你应该就看到下面结果了:

在你学习怎样写一个Web服务器时,你刚刚写了一个你自己的极简的WSGI Web框架!棒极啦。

现在,让我们回头看看服务器传输了什么给客户端。以下就是使用HTTP客户端调用Pyramid应用时生成的HTTP响应: 

这个响应跟你在本系列第一部分看到的有一些相近的部分,但也有一些新东西。例如,你以前没见过的4个HTTP头:Content-Type, Content-Length, Date, 和Servedr。这些头是Web服务器生成的响应应该有的。虽然他们并不是必须的。头的目的传输HTTP请求/响应的额外信息。

现在你对WSGI接口了解的更多啦,同样,以下是带有更多信息的HTTP响应,这些信息表示了哪些部件产生的它(响应): 

我还没有介绍’environ’字典呢,但它基本上就是一个Python字典,必须包含WSGI规范规定的必要的WSGI和CGI变量。服务器在解析请求后,从HTTP请求拿到了字典的值,字典的内容看起来像下面这样: 

Web框架使用字典里的信息来决定使用哪个视图,基于指定的路由,请求方法等,从哪里读请求体,错误写到哪里去,如果有的话。

现在你已经创建了你自己的WSGI Web服务器,使用不同的Web框架写Web应用。还有,你还顺手写了个简单的Web应用/Web框架。真是段难忘的旅程。咱们简要重述下WSGI Web服务器必须做哪些工作才能处理发给WSGI应用的请求吧:

  • 首先,服务器启动并加载一个由Web框架/应用提供的可调用的’application’
  • 然后,服务器读取请求
  • 然后,服务器解析它
  • 然后,服务器使用请求的数据创建了一个’environ’字典
  • 然后,服务器使用’environ’字典和’start_response’做为参数调用’application’,并拿到返回的响应体。
  • 然后,服务器使用调用’application’返回的数据,由’start_response’设置的状态和响应头,来构造HTTP响应。
  • 最终,服务器把HTTP响应传回给户端。 

这就是全部啦。现在你有了一个可工作的WSGI服务器,它可以处理使用像Django,Flask,Pyramid或者 你自己的WSGI框架这样的兼容WSGI的Web框架写的基本的Web应用。最优秀的地方是,服务器可以在不修改代码的情况下,使用不同的Web框架。

在你离开之前,还有个问题请你想一下,“该怎么做才能让服务器同一时间处理多个请求呢?”

保持关注,我会在本系列第三部分秀给你看实现它的一种方式。欢呼!

顺便说下,我在写一本书《一起构建WEB服务器:第一步》,它解释了从零开始写一个基本的WEB服务器,还更详细地讲解了我上面提到的话题。订阅邮件组来获取关于书籍和发布时间和最近更新。

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关于作者:高世界

我翻译得越多,发现知道的越少,我就要更多地翻译。论得的地的正确用法。我是php开发者,对python,c/c++,linux感兴趣。 个人主页 · 我的文章 · 17 ·   

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