WSGI-Web服務器與Python應用程序如何交互規范

今天就跟大家聊聊有關WSGI -Web 服務器與 Python 應用程序如何交互規范，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結了以下內容，希望大家根據這篇文章可以有所收獲。

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WSGI -Web 服務器與 Python 應用程序如何交互規范

WSGI 是什么

WSGI 是 Python Web Server Gateway Interface 的縮寫，是描述 Web 服務器與 Python 應用程序之間如何交互的接口規范。該規范具體描述在 PEP-3333。

這個規范相當于 Web 服務器和 Python 應用程序之間的橋梁。對于 Web 服務器，WSGI 描述了如何把用戶的請求數據交給 Python 應用程序；對于 Python 應用程序，WSGI 描述了如何獲得用戶的請求數據，如何將請求的處理結果返回給 Web 服務器。

WSGI -Web 服務器與 Python 應用程序如何交互規范

WSGI 應用程序

符合 WSGI 規范的 Python 應用程序必須是：

一個可調用對象(callable object，例如函數、類、實現了 __call__ 方法的實例)
接受兩個由 WSGI Server 提供的參數：
environ 字典，包含環境變量，請求數據，如 REQUEST_METHOD，PATH_INFO，QUERY_STRING 等
start_response 函數，開始響應請求的回調函數，用于發送響應狀態(HTTP status) 和響應頭(HTTP headers)
返回一個由 bytes 類型元素組成的可迭代對象（通常是一個字節序列），即響應正文(Response body)

下面分別以函數、類、實現了 __call__ 方法的實例來演示符合 WSGI 規范的 Python 應用程序：

# 可調用對象是一個函數
def simple_app(environ, start_response):
 # 響應狀態(狀態碼和狀態信息)
 status = '200 OK'
 # 響應體
 response_body = b"Hello WSGI"
 # 響應頭，是一個列表，每對鍵值都必須是一個 tuple
 response_headers = [('Content-type', 'text/plain'),
 ('Content-Length', str(len(response_body)))]
 
 # 回調 WSGI 服務器提供的 start_response，返回響應狀態和響應頭
 start_response(status, response_headers)
 
 # 返回響應體，由 bytes 類型元素組成的可迭代對象
 return [response_body]
# 可調用對象是一個類
class AppClass:
 """可調用對象是 AppClass 類，調用方法： 
 for body in AppClass(env, start_response):
 process_body(body)
 """
 def __init__(self, environ, start_response):
 self.environ = environ
 self.start = start_response
 def __iter__(self):
 status = '200 OK'
 response_body = b"Hello WSGI"
 response_headers = [('Content-type', 'text/plain'),
 ('Content-Length', str(len(response_body)))]
 self.start(status, response_headers)
 yield response_body
# 可調用對象是一個類實例
class AnotherAppClass:
 """可調用對象是 AnotherAppClass 類實例，調用方法：
 app = AnotherAppClass()
 for body in app(env, start_response):
 process_body(body)
 """
 def __init__(self):
 pass
 def __call__(self, environ, start_response):
 status = '200 OK'
 response_body = b"Hello WSGI"
 response_headers = [('Content-type', 'text/plain'),
 ('Content-Length', str(len(response_body)))]
 start_response(status, response_headers)
 yield response_body

WSGI 服務器

跟 WSGI 應用程序對應的 WSGI 服務器需要完成以下工作：

接收 HTTP 請求，返回 HTTP 響應
提供 environ 數據，實現回調函數 start_response
調用 WSGI application，并將 environ，start_response 作為參數傳入

簡化版 WSGI 服務器內部的實現流程：

import os, sys
def unicode_to_wsgi(u):
 return u.decode('utf-8')
def wsgi_to_bytes(s):
 return s.encode('utf-8')
# application 是 WSGI 應用程序，一個可調用對象
def run_with_cgi(application):
 # 準備 environ 參數數據
 # 內部包含本次 HTTP 請求的數據，如 REQUEST_METHOD, PATH_INFO, QUERY_STRING 等
 environ = {k: unicode_to_wsgi(v) for k,v in os.environ.items()}
 # WSGI 環境變量
 environ['wsgi.input'] = sys.stdin.buffer
 environ['wsgi.errors'] = sys.stderr
 environ['wsgi.version'] = (1, 0)
 environ['wsgi.multithread'] = False
 environ['wsgi.multiprocess'] = True
 environ['wsgi.run_once'] = True
 if environ.get('HTTPS', 'off') in ('on', '1'):
 environ['wsgi.url_scheme'] = 'https'
 else:
 environ['wsgi.url_scheme'] = 'http'
 headers_set = []
 headers_sent = []
 def write(data):
 out = sys.stdout.buffer
 
 if not headers_set:
 raise AssertionError("write() before start_response()")
 elif not headers_sent:
 # 在第一次發送響應體之前，發送已經存在的響應頭
 status, response_headers = headers_sent[:] = headers_set
 out.write(wsgi_to_bytes('Status: %s
' % status))
 for header in response_headers:
 out.write(wsgi_to_bytes('%s: %s
' % header))
 out.write(wsgi_to_bytes('
'))
 out.write(data)
 out.flush()
 # start_response 回調函數，根據 WSGI 應用程序傳遞過來的 HTTP status 和 response_headers
 # 設置響應狀態和響應頭
 def start_response(status, response_headers, exc_info=None):
 # 處理異常情況
 if exc_info:
 pass
 headers_set[:] = [status, response_headers]
 return write
 # 調用 WSGI 應用程序，傳入準備好的 environ（請求數據）和 start_response（開始響應回調函數）
 result = application(environ, start_response)
 
 # 處理響應體
 try:
 for data in result:
 if data:
 write(data)
 finally:
 if hasattr(result, 'close'):
 result.close()

Middleware

Middleware(中間件) 處于 WSGI 服務器和 WSGI 應用程序之間。對于 WSGI 應用程序它相當于 WSGI 服務器，而對于 WSGI 服務器它相當于 WSGI 應用程序。它很像 WSGI 應用程序，接收到請求之后，做一些針對請求的處理，同時它又能在接收到響應之后，做一些針對響應的處理。所以 Middleware 的特點是：

被 WSGI 服務器或其他 Middleware 調用，返回 WSGI 應用程序
調用 WSGI 應用程序，傳入 environ 和 start_response

我們以白名單過濾和響應后續處理來演示 Middleware：

from wsgiref.simple_server import make_server
def app(environ, start_response):
 # 響應狀態(狀態碼和狀態信息)
 status = '200 OK'
 # 響應體
 response_body = b"Hello WSGI"
 # 響應頭，是一個列表，每對鍵值都必須是一個 tuple
 response_headers = [('Content-type', 'text/plain'),
 ('Content-Length', str(len(response_body)))]
 
 # 回調 WSGI 服務器提供的 start_response，返回響應狀態和響應頭
 start_response(status, response_headers)
 
 # 返回響應體，由 bytes 類型元素組成的可迭代對象
 return [response_body]
# 針對請求數據進行處理的中間件
class WhitelistMiddleware(object):
 def __init__(self, app):
 self.app = app
 # 類實例被調用時，根據從請求中獲得的 HTTP_HOST 實現白名單功能
 def __call__(self, environ, start_response):
 ip_addr = environ.get('HTTP_HOST').split(':')[0]
 if ip_addr not in ('127.0.0.1'):
 start_response('403 Forbidden', [('Content-Type', 'text/plain')])
 return [b'Forbidden']
 return self.app(environ, start_response)
# 針對響應數據進行處理的中間件
class UpperMiddleware(object):
 def __init__(self, app):
 self.app = app
 # 類實例被調用時，將響應體的內容轉換成大寫格式
 def __call__(self, environ, start_response):
 for data in self.app(environ, start_response):
 yield data.upper()
if __name__ == '__main__':
 app = UpperMiddleware(WhitelistMiddleware(app))
 with make_server('', 8000, app) as httpd:
 print("Serving on port 8000...")
 httpd.serve_forever()

上面例子是一份完整可運行的代碼。函數 app 是 WSGI 應用程序，WhitelistMiddleware 和 UpperMiddleware 是 WSGI Middleware，WSGI 服務器使用的是 Python 內置的 wsgiref 模塊（wsgiref 模塊是 Python 3 提供的 WSGI 規范的參考實現，wsgiref 中的 WSGI 服務器可用于開發測試，不能使用在生產環境）。

在 WSGI 規范中給出了一些 Middleware 的使用場景，其中根據請求路徑分發到不同應用程序的場景，正是一個 Web Framework 最基本的一項功能。下面我們來看一個通過 Middleware 實現的路由轉發例子：

from wsgiref.simple_server import make_server
# 請求 path 分發中間件
class RouterMiddleware(object):
 def __init__(self):
 # 保存 path 與應用程序對應關系的字典
 self.path_info = {}
 
 def route(self, environ, start_response):
 application = self.path_info[environ['PATH_INFO']]
 return application(environ, start_response)
 
 # 類實例被調用時，保存 path 和應用程序對應關系
 def __call__(self, path):
 def wrapper(application):
 self.path_info[path] = application
 return wrapper
router = RouterMiddleware()
@router('/hello') # 調用 RouterMiddleware 類實例，保存 path 和應用程序對應關系
def hello(environ, start_response):
 status = '200 OK'
 response_body = b"Hello"
 response_headers = [('Content-type', 'text/plain'),
 ('Content-Length', str(len(response_body)))]
 start_response(status, response_headers)
 return [response_body]
@router('/world')
def world(environ, start_response):
 status = '200 OK'
 response_body = b'World'
 response_headers = [('Content-type', 'text/plain'),
 ('Content-Length', str(len(response_body)))]
 start_response(status, response_headers)
 return [response_body]
@router('/')
def hello_world(environ, start_response):
 status = '200 OK'
 response_body = b'Hello World'
 response_headers = [('Content-type', 'text/plain'),
 ('Content-Length', str(len(response_body)))]
 start_response(status, response_headers)
 return [response_body]
def app(environ, start_response):
 return router.route(environ, start_response)
if __name__ == '__main__':
 with make_server('', 8000, app) as httpd:
 print("Serving on port 8000...")
 httpd.serve_forever()

WSGI 接口規范描述的 WSGI 應用程序太過于底層，對于開發人員很不友好。人們通常會使用 Web Framework 來完成一個 Web 應用的開發工作，然后會把這個 Web 應用部署在為生產環境準備的 Web 服務器上。

常用的 Python Web Framework：

Django
一個功能完備的 Web 框架，擁有龐大的開發者社區和豐富的第三方庫。
Flask
一款微型框架，構建更小應用、API 和 web 服務。是任何不適用 Django 的 Python web 應用的默認選擇。
Tornado
一個異步 web 框架，原生支持 WebSocket。
Bottle
更小的 Web 框架，整個框架只有一個 Python 文件，是不錯的源碼學習案例。

常用的 WSGI Web Server:

Gunicorn
純 Python 實現的 WSGI 服務器，擁有十分簡單的配置和十分合理的默認配置，使用簡單。
uWSGI
基于 uwsgi 協議的，功能十分強大的 Web 服務器，同時也支持 Python WSGI 協議。性能很好，但配置復雜。

看完上述內容，你們對WSGI -Web 服務器與 Python 應用程序如何交互規范有進一步的了解嗎？如果還想了解更多知識或者相關內容，請關注創新互聯行業資訊頻道，感謝大家的支持。

網頁題目：WSGI-Web服務器與Python應用程序如何交互規范
標題路徑：http://m.jcarcd.cn/article/ipdeij.html

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