Python Web开发最难懂的WSGI协议,到底包含哪些内容?

我想大部分Python开发者最先接触到的方向是WEB方向(因为总是有开发者希望马上给自己做个博客出来,例如我),既然是WEB,免不了接触到一些WEB框架,例如Django,Flask,Torando等等,在开发过程中,看过一些文档总会介绍生产环境和开发环境服务器的配置问题,服务器又设计web服务器和应用服务器,总而言之,我们碰到最多的,必定是这个词 — WSGI。

接下来的文章,会分为以下几个部分:

  • 1.WSGI介绍
    • 1.1什么是WSGI
    • 1.2怎么实现WSGI
  • 2.由Django框架分析WSGI
  • 3.实际环境使用的wsgi服务器
  • 4.WSGI服务器比较

开始

1 WSGI介绍

1.1 什么是WSGI

首先介绍几个关于WSGI相关的概念

WSGI:全称是Web Server Gateway InterfaceWSGI不是服务器,python模块,框架,API或者任何软件,只是一种规范,描述web server如何与web application通信的规范。serverapplication的规范在PEP 3333中有具体描述。要实现WSGI协议,必须同时实现web server和web application,当前运行在WSGI协议之上的web框架有Torando,Flask,Django

uwsgi:WSGI一样是一种通信协议,是uWSGI服务器的独占协议,用于定义传输信息的类型(type of information),每一个uwsgi packet前4byte为传输信息类型的描述,与WSGI协议是两种东西,据说该协议是fcgi协议的10倍快。

uWSGI:是一个web服务器,实现了WSGI协议、uwsgi协议、http协议等。

WSGI协议主要包括serverapplication两部分:

WSGI协议其实是定义了一种serverapplication解耦的规范,即可以有多个实现WSGI server的服务器,也可以有多个实现WSGI application的框架,那么就可以选择任意的server和application组合实现自己的web应用。例如uWSGIGunicorn都是实现了WSGI server协议的服务器,DjangoFlask是实现了WSGI application协议的web框架,可以根据项目实际情况搭配使用。

以上介绍了相关的常识,接下来我们来看看如何简单实现WSGI协议。

1.2 怎么实现WSGI

上文说过,实现WSGI协议必须要有wsgi server和application,因此,我们就来实现这两个东西。

我们来看看官方WSGI使用WSGI的wsgiref模块实现的小demo

有关于wsgiref的快速入门可以看看这篇博客

实现了一个application,来获取客户端的环境和回调函数两个参数,以及httpd服务端的实现,我们来看看make_server的源代码

接受一系列函数,返回一个server对象,实现还是比较简单,下面我们来看看在django中如何实现其自身的wsgi服务器的。

下面我们自己来实现一遍:

WSGI 规定每个 python 程序(Application)必须是一个可调用的对象(实现了__call__ 函数的方法或者类),接受两个参数 environ(WSGI 的环境信息) 和 start_response(开始响应请求的函数),并且返回 iterable。几点说明:

服务器程序端

上面已经说过,标准要能够确切地实行,必须要求程序端和服务器端共同遵守。上面提到, envrion 和 start_response 都是服务器端提供的。下面就看看,服务器端要履行的义务。

2 由Django框架分析WSGI

下面我们以django为例,分析一下wsgi的整个流程

django WSGI application

WSGI application应该实现为一个可调用iter对象,例如函数、方法、类(包含**call**方法)。需要接收两个参数:一个字典,该字典可以包含了客户端请求的信息以及其他信息,可以认为是请求上下文,一般叫做environment(编码中多简写为environ、env),一个用于发送HTTP响应状态(HTTP status)、响应头(HTTP headers)的回调函数,也就是start_response()。通过回调函数将响应状态和响应头返回给server,同时返回响应正文(response body),响应正文是可迭代的、并包含了多个字符串。

下面是Django中application的具体实现部分:

可以看出application的流程包括:加载所有中间件,以及执行框架相关的操作,设置当前线程脚本前缀,发送请求开始信号;处理请求,调用get_response()方法处理当前请求,该方法的的主要逻辑是通过urlconf找到对应的view和callback,按顺序执行各种middleware和callback。调用由server传入的start_response()方法将响应header与status返回给server。返回响应正文

django WSGI Server

负责获取http请求,将请求传递给WSGI application,由application处理请求后返回response。以Django内建server为例看一下具体实现。通过runserver运行django
项目,在启动时都会调用下面的run方法,创建一个WSGIServer的实例,之后再调用其serve_forever()方法启动服务。

下面表示WSGI server服务器处理流程中关键的类和方法。

3029445-fc4e37c4f5585b41

WSGIServerrun()方法会创建WSGIServer实例,主要作用是接收客户端请求,将请求传递给application,然后将application返回的response返回给客户端。

创建实例时会指定HTTP请求的handler:WSGIRequestHandler类,通过set_appget_app方法设置和获取WSGIApplication实例wsgi_handler。

处理http请求时,调用handler_request方法,会创建WSGIRequestHandler,实例处理http请求。WSGIServer中get_request方法通过socket接受请求数据。

WSGIRequestHandler由WSGIServer在调用handle_request时创建实例,传入requestcient_addressWSGIServer三个参数,__init__方法在实例化同时还会调用自身的handle方法handle方法会创建ServerHandler实例,然后调用其run方法处理请求

ServerHandlerWSGIRequestHandler在其handle方法中调用run方法,传入self.server.get_app()参数,获取WSGIApplication,然后调用实例(__call__),获取response,其中会传入start_response回调,用来处理返回的headerstatus。通过application获取response以后,通过finish_response返回response

WSGIHandlerWSGI协议中的application,接收两个参数,environ字典包含了客户端请求的信息以及其他信息,可以认为是请求上下文,start_response用于发送返回status和header的回调函数

虽然上面一个WSGI server涉及到多个类实现以及相互引用,但其实原理还是调用WSGIHandler,传入请求参数以及回调方法start_response(),并将响应返回给客户端。

3 实际环境使用的wsgi服务器

因为每个web框架都不是专注于实现服务器方面的,因此,在生产环境部署的时候使用的服务器也不会简单的使用web框架自带的服务器,这里,我们来讨论一下用于生产环境的服务器有哪些?

1.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。

2.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。

以下是通常的配置文件

3.fcgi

不多数,估计使用的人也是比较少,这里只是提一下

4.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。

4 WSGI服务器比较

综合广大Python开发者的实际经历,我们可以得出,使用最广的当属uWSGI以及gunicorn,我们这里来比较比较两者与其他服务器的区别。
1.gunicorn本身是个多进程管理器,需要指定相关的不同类型的worker去工作,使用gevent作为worker时单机大概是3000RPS Hello World,胜过torando自带的服务器大概是2000左右,uWSGI则会更高一点。
2.相比于tornado对于现有代码需要大规模重构才能用上高级特性,Gevent只需要一个monkey,容易对代码进行快速加工。
3.gunicorn 可以做 pre hook and post hook.

下面来对比以下uWSGI和gunicorn的速度差比

3029445-fc4e37c4f5585b41

3029445-fc4e37c4f5585b41

可以看到,如果单纯追求性能,那uWSGI会更好一点,而gunicorn则会更易安装和结合gevent。

结合这篇文章,我们也可以得出相同结论,在阻塞响应较多的情况下,gunicorn的gevent模式无疑性能会更加强大。

功能实现方面,无疑uWSGI会更多一些,配置也会更加复杂一些,可以看看uWSGI的配置和gunicorn的配置

至于怎么去选择,就看大家的项目结构怎么样了。

最后,宣传一下我们的开源组织,PSC开源组,希望以开源项目的方式让每个人都能更有融入性的去学习,公开化你的学习。

1 5 收藏 评论

相关文章

可能感兴趣的话题



直接登录
跳到底部
返回顶部