python Web開發(fā)中WSGI和uwsgi有什么用

這篇文章給大家分享的是有關(guān)python Web開發(fā)中WSGI和uwsgi有什么用的內(nèi)容。小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家做個(gè)參考，一起跟隨小編過來看看吧。

WSGI協(xié)議

首先弄清下面幾個(gè)概念：

WSGI：全稱是Web Server Gateway Interface，WSGI不是服務(wù)器，python模塊，框架，API或者任何軟件，只是一種規(guī)范，描述web server如何與web application通信的規(guī)范。server和application的規(guī)范在PEP 3333中有具體描述。要實(shí)現(xiàn)WSGI協(xié)議，必須同時(shí)實(shí)現(xiàn)web server和web application，當(dāng)前運(yùn)行在WSGI協(xié)議之上的web框架有Bottle, Flask, Django。

uwsgi：與WSGI一樣是一種通信協(xié)議，是uWSGI服務(wù)器的獨(dú)占協(xié)議，用于定義傳輸信息的類型(type of information)，每一個(gè)uwsgi packet前4byte為傳輸信息類型的描述，與WSGI協(xié)議是兩種東西，據(jù)說該協(xié)議是fcgi協(xié)議的10倍快。

uWSGI：是一個(gè)web服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了WSGI協(xié)議、uwsgi協(xié)議、http協(xié)議等。

WSGI協(xié)議主要包括server和application兩部分：

• WSGI server負(fù)責(zé)從客戶端接收請(qǐng)求，將request轉(zhuǎn)發(fā)給application，將application返回的response返回給客戶端；

• WSGI application接收由server轉(zhuǎn)發(fā)的request，處理請(qǐng)求，并將處理結(jié)果返回給server。application中可以包括多個(gè)棧式的中間件(middlewares)，這些中間件需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)server與application，因此可以在WSGI服務(wù)器與WSGI應(yīng)用之間起調(diào)節(jié)作用：對(duì)服務(wù)器來說，中間件扮演應(yīng)用程序，對(duì)應(yīng)用程序來說，中間件扮演服務(wù)器。

WSGI協(xié)議其實(shí)是定義了一種server與application解耦的規(guī)范，即可以有多個(gè)實(shí)現(xiàn)WSGI server的服務(wù)器，也可以有多個(gè)實(shí)現(xiàn)WSGI application的框架，那么就可以選擇任意的server和application組合實(shí)現(xiàn)自己的web應(yīng)用。例如uWSGI和Gunicorn都是實(shí)現(xiàn)了WSGI server協(xié)議的服務(wù)器，Django，F(xiàn)lask是實(shí)現(xiàn)了WSGI application協(xié)議的web框架，可以根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況搭配使用。

像Django，F(xiàn)lask框架都有自己實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單的WSGI server，一般用于服務(wù)器調(diào)試，生產(chǎn)環(huán)境下建議用其他WSGI server。

WSGI協(xié)議的實(shí)現(xiàn)

以Django為例，分析一下WSGI協(xié)議的具體實(shí)現(xiàn)過程。

django WSGI application

WSGI application應(yīng)該實(shí)現(xiàn)為一個(gè)可調(diào)用對(duì)象，例如函數(shù)、方法、類(包含`call`方法)。需要接收兩個(gè)參數(shù)：

• 一個(gè)字典，該字典可以包含了客戶端請(qǐng)求的信息以及其他信息，可以認(rèn)為是請(qǐng)求上下文，一般叫做environment（編碼中多簡(jiǎn)寫為environ、env）

• 一個(gè)用于發(fā)送HTTP響應(yīng)狀態(tài)（HTTP status ）、響應(yīng)頭（HTTP headers）的回調(diào)函數(shù)

通過回調(diào)函數(shù)將響應(yīng)狀態(tài)和響應(yīng)頭返回給server，同時(shí)返回響應(yīng)正文(response body)，響應(yīng)正文是可迭代的、并包含了多個(gè)字符串。下面是Django中application的具體實(shí)現(xiàn)部分：

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(qǐng)求處理之前發(fā)送信號(hào)
 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(diào)方法，將響應(yīng)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(zhí)行框架相關(guān)的操作，設(shè)置當(dāng)前線程腳本前綴，發(fā)送請(qǐng)求開始信號(hào)；

• 處理請(qǐng)求，調(diào)用get_response()方法處理當(dāng)前請(qǐng)求，該方法的的主要邏輯是通過urlconf找到對(duì)應(yīng)的view和callback，按順序執(zhí)行各種middleware和callback。

• 調(diào)用由server傳入的start_response()方法將響應(yīng)header與status返回給server。

• 返回響應(yīng)正文

django WSGI Server

負(fù)責(zé)獲取http請(qǐng)求，將請(qǐng)求傳遞給WSGI application，由application處理請(qǐng)求后返回response。以Django內(nèi)建server為例看一下具體實(shí)現(xiàn)。

通過runserver運(yùn)行django項(xiàng)目，在啟動(dòng)時(shí)都會(huì)調(diào)用下面的run方法，創(chuàng)建一個(gè)WSGIServer的實(shí)例，之后再調(diào)用其serve_forever()方法啟動(dòng)服務(wù)。

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W(wǎng)SGI server服務(wù)器處理流程中關(guān)鍵的類和方法。

.WSGIServer

run()方法會(huì)創(chuàng)建WSGIServer實(shí)例，主要作用是接收客戶端請(qǐng)求，將請(qǐng)求傳遞給application，然后將application返回的response返回給客戶端。

• 創(chuàng)建實(shí)例時(shí)會(huì)指定HTTP請(qǐng)求的handler：WSGIRequestHandler類

• 通過set_app和get_app方法設(shè)置和獲取WSGIApplication實(shí)例wsgi_handler

• 處理http請(qǐng)求時(shí)，調(diào)用handler_request方法，會(huì)創(chuàng)建WSGIRequestHandler實(shí)例處理http請(qǐng)求。

• WSGIServer中g(shù)et_request方法通過socket接受請(qǐng)求數(shù)據(jù)

.WSGIRequestHandler

• 由WSGIServer在調(diào)用handle_request時(shí)創(chuàng)建實(shí)例，傳入request、cient_address、WSGIServer三個(gè)參數(shù)，__init__方法在實(shí)例化同時(shí)還會(huì)調(diào)用自身的handle方法

• handle方法會(huì)創(chuàng)建ServerHandler實(shí)例，然后調(diào)用其run方法處理請(qǐng)求

.ServerHandler

• WSGIRequestHandler在其handle方法中調(diào)用run方法，傳入self.server.get_app()參數(shù)，獲取WSGIApplication，然后調(diào)用實(shí)例(__call__)，獲取response，其中會(huì)傳入start_response回調(diào)，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(xié)議中的application，接收兩個(gè)參數(shù)，environ字典包含了客戶端請(qǐng)求的信息以及其他信息，可以認(rèn)為是請(qǐng)求上下文，start_response用于發(fā)送返回status和header的回調(diào)函數(shù)

雖然上面一個(gè)WSGI server涉及到多個(gè)類實(shí)現(xiàn)以及相互引用，但其實(shí)原理還是調(diào)用WSGIHandler，傳入請(qǐng)求參數(shù)以及回調(diào)方法start_response()，并將響應(yīng)返回給客戶端。

django simple_server

django的simple_server.py模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的HTTP服務(wù)器，并給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的demo，可以直接運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)果會(huì)將請(qǐng)求中涉及到的環(huán)境變量在瀏覽器中展示出來。

其中包括上述描述的整個(gè)http請(qǐng)求的所有組件:

ServerHandler, WSGIServer, WSGIRequestHandler，以及demo_app表示的簡(jiǎn)易版的WSGIApplication。

可以看一下整個(gè)流程：

if __name__ == '__main__':
 # 通過make_server方法創(chuàng)建WSGIServer實(shí)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
 webbrowser.open('http://localhost:8000/xyz?abc')
 # 調(diào)用WSGIServer的handle_request方法處理http請(qǐng)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(diào)用對(duì)象，接受請(qǐng)求輸出結(jié)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(gè)簡(jiǎn)單的WSGI application實(shí)現(xiàn)，通過make_server()方法創(chuàng)建一個(gè)WSGIServer實(shí)例，調(diào)用其handle_request()方法，該方法會(huì)調(diào)用demo_app()處理請(qǐng)求，并最終返回響應(yīng)。

uWSGI

uWSGI旨在為部署分布式集群的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)一套完整的解決方案。主要面向web及其標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)。由于其可擴(kuò)展性，能夠被無限制的擴(kuò)展用來支持更多平臺(tái)和語言。uWSGI是一個(gè)web服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了WSGI協(xié)議，uwsgi協(xié)議，http協(xié)議等。
uWSGI的主要特點(diǎn)是：

• 超快的性能

• 低內(nèi)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(nèi)存大小限制，服務(wù)一定次數(shù)后重啟等）

uWSGI服務(wù)器自己實(shí)現(xiàn)了基于uwsgi協(xié)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(yīng)用框架中的WSGI application通信。

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