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Python Web开发中的WSGI协议简介(一)
2019-08-04 00:11:21 】 浏览:95
Tags:Python Web 开发 WSGI 协议 简介

要弄清这些概念之间的关系,就需要先理解WSGI协议。


WSGI的全称是Python Web Server Gateway Interface,WSGI不是web服务器,python模块,或者web框架以及其它任何软件,它只是一种规范,描述了web server如何与web application进行通信的规范。PEP-3333有关于WSGI的具体定义。


在WSGI中有两种角色:一方称之为server或者gateway, 另一方称之为application或者framework。application可以提供一个可调用对象供server调用。server先收到用户的请求,然后调用application提供的可调用对象,调用的结果会被封装成HTTP响应后发送给客户端。


WSGI对application的要求有3个:


   - 实现一个可调用对象


   - 可调用对象接收两个参数,environ(一个dict,包含WSGI的环境信息)与start_response(一个响应请求的函数)


   - 返回一个iterable可迭代对象

可调用对象可以是一个函数、类或者实现了__call__方法的类实例。
environ和start_response由server方提供。
environ是包含了环境信息的字典。
start_response也是一个callable,接受两个必须的参数,status(HTTP状态)和response_headers(响应消息的头),可调用对象返回前调用start_response。

下面是PEP-3333实现简application的代码:


代码分别用函数与类对application的可调用对象进行了实现。类实现中定义了__iter__方法,返回的类实例就变为了iterable可迭代对象。

我们也可以用定义了__call__方法的类实例做一下实现:


server要做的是每次收到HTTP请求时,调用application可调用对象,pep文档代码:


代码中server组装了environ,定义了start_response函数,将两个参数提供给application并且调用,最后输出HTTP响应的status、header和body:


输出:


environ字典包含了一些CGI规范要求的数据,以及WSGI规范新增的数据,还可能包含一些操作系统的环境变量以及Web服务器相关的环境变量,具体见environ


首先是CGI规范中要求的变量:
  - REQUEST_METHOD: HTTP请求方法,'GET', 'POST'等,不能为空
  - SCRIPT_NAME: HTTP请求path中的初始部分,用来确定对应哪一个application,当application对应于服务器的根,可以为空
  - PATH_INFO: path中剩余的部分,application要处理的部分,可以为空
  - QUERY_STRING: HTTP请求中的查询字符串,URL中?后面的内容
  - CONTENT_TYPE: HTTP headers中的Content-Type内容
  - CONTENT_LENGTH: HTTP headers中的Content-Length内容
  - SERVER_NAMESERVER_PORT: 服务器域名和端口,这两个值和前面的SCRIPT_NAME, PATH_INFO拼起来可以得到完整的URL路径
  - SERVER_PROTOCOL: HTTP协议版本,'HTTP/1.0'或'HTTP/1.1'
  - HTTP_Variables: 和HTTP请求中的headers对应,比如'User-Agent'写成'HTTP_USER_AGENT'的格式

WSGI规范中还要求environ包含下列成员:
  - wsgi.version:一个元组(1, 0),表示WSGI版本1.0
  - wsgi.url_scheme:http或者https
  - wsgi.input:一个类文件的输入流,application可以通过这个获取HTTP请求的body
  - wsgi.errors:一个输出流,当应用程序出错时,可以将错误信息写入这里
  - wsgi.multithread:当application对象可能被多个线程同时调用时,这个值需要为True
  - wsgi.multiprocess:当application对象可能被多个进程同时调用时,这个值需要为True
  - wsgi.run_once:当server期望application对象在进程的生命周期内只被调用一次时,该值为True

我们可以使用python官方库wsgiref实现的server看一下environ的具体内容:


打开的网页会输出environ的具体内容。

使用environ组装请求URL地址:


start_response是一个可调用对象,接收两个必选参数和一个可选参数:


  - status: 一个字符串,表示HTTP响应状态字符串,比如'200 OK'、'404 Not Found'
  - headers: 一个列表,包含有如下形式的元组:(header_name, header_value),用来表示HTTP响应的headers
  - exc_info(可选): 用于出错时,server需要返回给浏览器的信息

start_response必须返回一个write(body_data)
我们知道HTTP的响应需要包含status,headers和body,所以在application对象将body作为返回值return之前,需要先调用start_response,将status和headers的内容返回给server,这同时也是告诉server,application对象要开始返回body了。


由此可见,server负责接收HTTP请求,根据请求数据组装environ,定义start_response函数,将这两个参数提供给application。application根据environ信息执行业务逻辑,将结果返回给server。响应中的status、headers由start_response函数返回给server,响应的body部分被包装成iterable作为application的返回值,server将这些信息组装为HTTP响应返回给请求方。

在一个完整的部署中,uWSGI和Gunicorn是实现了WSGI的server,Django、Flask是实现了WSGI的application。两者结合起来其实就能实现访问功能。实际部署中还需要Nginx、Apache的原因是它有很多uWSGI没有支持的更好功能,比如处理静态资源,负载均衡等。Nginx、Apache一般都不会内置WSGI的支持,而是通过扩展来完成。比如Apache服务器,会通过扩展模块mod_wsgi来支持WSGI。Apache和mod_wsgi之间通过程序内部接口传递信息,mod_wsgi会实现WSGI的server端、进程管理以及对ap

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