WSGI & uwsgi


WSGI协议

首先弄清下面几个概念:

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 serverweb application,当前运行在WSGI协议之上的web框架有Bottle, 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 packet4byte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serverapplication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。

wsgi.png-22.9kB

DjangoFlask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

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:

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Djangoapplication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

可以看出application的流程包括:

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

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

djangosimple_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:

uWSGI服务器自己实现了基于uwsgi协议的server部分,我们只需要在uwsgi的配置文件中指定application的地址,uWSGI就能直接和应用框架中的WSGI application通信。


参考阅读
WSGI Tutorial
打造mvc框架之wsgi协议的优缺点及接口实现
Nginx和uWSGI通信机制
理解Python WSGI