python之uWSGI和WSGI

厌伴老儒烹瓠叶，强随举子踏槐花。这篇文章主要讲述python之uWSGI和WSGI相关的知识，希望能为你提供帮助。
WSGI协议首先弄清下面几个概念：
WSGI：全称是???Web Server Gateway Interface???，??WSGI???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。??server???和??application???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??Bottle???, ??Flask???, ??Django???。
uwsgi：与???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??server???和??application??两部分：

??WSGI server???负责从客户端接收请求，将??request???转发给??application???，将??application???返回的??response??返回给客户端；
??WSGI application???接收由??server???转发的??request???，处理请求，并将处理结果返回给??server???。??application???中可以包括多个栈式的中间件(??middlewares??)，这些中间件需要同时实现server与application，因此可以在WSGI服务器与WSGI应用之间起调节作用：对服务器来说，中间件扮演应用程序，对应用程序来说，中间件扮演服务器。

??WSGI???协议其实是定义了一种??server???与??application???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??uWSGI???和??Gunicorn???都是实现了??WSGI server???协议的服务器，??Django???，??Flask???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。
wsgi.png-22.9kB

像??Django???，??Flask???框架都有自己实现的简单的??WSGI server???，一般用于服务器调试，生产环境下建议用其他??WSGI server??。
WSGI协议的实现以??Django???为例，分析一下??WSGI??协议的具体实现过程。
django WSGI application
??WSGI application??应该实现为一个可调用对象，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

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：

class WSGIHandler(base.BaseHandler):
initLock = Lock()
request_class = WSGIRequest
def __call__(self, environ, start_response):
# 加载中间件
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))
# 请求处理之前发送信号
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提供的回调方法，将响应的header和status返回给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

【python之uWSGI和WSGI】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。

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
# 这里的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??服务器处理流程中关键的类和方法。
xiong (2).png-93.7kB

WSGIServer
??run()???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_app???和??get_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??request???、??cient_address???、??WSGIServer???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

ServerHandler

??WSGIRequestHandler???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??header???和??status??。
通过??application???获取??response???以后，通过??finish_response???返回??response??

WSGIHandler

??WSGI???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。
django simple_server
??django???的??simple_server.py???模块实现了一个简单的??HTTP???服务器，并给出了一个简单的??demo???，可以直接运行，运行结果会将请求中涉及到的环境变量在浏览器中展示出来。
其中包括上述描述的整个???http???请求的所有组件:
???ServerHandler???, ??WSGIServer???, ??WSGIRequestHandler???，以及??demo_app???表示的简易版的??WSGIApplication???。
可以看一下整个流程：

if __name__ == __main__:
# 通过make_server方法创建WSGIServer实例
# 传入建议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)
# 调用WSGIServer的handle_request方法处理http请求
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可调用对象，接受请求输出结果
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()???表示一个简单的WSGI application实现，通过??make_server()???方法创建一个??WSGIServer???实例，调用其??handle_request()???方法，该方法会调用??demo_app()??处理请求，并最终返回响应。
uWSGI??uWSGI???旨在为部署分布式集群的网络应用开发一套完整的解决方案。主要面向??web???及其标准服务。由于其可扩展性，能够被无限制的扩展用来支持更多平台和语言。??uWSGI???是一个??web???服务器，实现了??WSGI???协议，??uwsgi???协议，??http???协议等。
???uWSGI??的主要特点是：