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WSGI介绍

发表于 更新于 分类于

Web应用程序的处理逻辑可以概括为:

  • 接收HTTP请求
  • 处理业务逻辑
  • 发送HTTP响应给客户端

其中，接收HTTP请求和发送HTTP响应，主要是解析HTTP请求，构造HTTP协议响应，这些与业务无关，不需要每次开发Web应用程序都重新实现，因而已经存在许多独立可以直接使用的组件，这种组件称为WebServer，而业务逻辑处理部分则称为Application。WebServer和Application之间通过约定好的协议或规范进行通信。

WSGI(Web Server Gateway Interface)是Python社区提出的WebServer与Application之间通信的规范, 当前版本为v1.0.1, 定义在PEP 3333(https://www.python.org/dev/peps/pep-3333/)。

在PHP Web开发中，一般使用FastCGI通过网络在WebServer和Application之间传递信息，而WSGI规范则要求通过Python函数调用完成信息传递。

WSGI规范定义通信的两端分别为server和application。server端通过调用application端提供的一个callable对象，这个对象可以是function, 也可以是带有__call__成员方法的class或class实例。application端提供的callable对象要接收两个参数: environ和start_response。environ是一个包含请求信息的dict结构, start_response是server端提供给application端发送响应的回调函数。它的原型是:

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start_response(status, response_headers)

其中status为HTTP的状态码和消息，如”200 OK”, 而response_headers为包含多个(header_name, value)格式的list。

application端的callable对象必须返回一个包含HTTP响应Body的iterable对象。

如上所述，server负责接收客户端的请求，解析请求，并将请求信息存储在environ变量中，通过调用application提供的callable，连同回调函数传递给application，application处理请求后，将HTTP状态行和HTTP header通过回调函数传递给server, 并将HTTP响应的Body通过callable的返回值传递给server。

除了server和application两种角色，WSGI还定义了middleware角色。它需要同时满足server和application的规范要求。它做为application来接收上游server传递的请求信息，处理业务逻辑，同时又做为server来调用下游的applicaiton。并且middleware可以叠加，整体结构如图:

下面以简单示例来说明WSGI规范。

gunicorn(Green Unicorn)是一个WSGI的Server实现，安装gunicorn:

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yum install -y python-gunicorn

编辑文件app.py, 添加如下内容:

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def application(environ, start_response):
    start_response("200 OK", [("Content-Type", "text/plain")])
    return ["hello, world\n”]

执行gunicorn:

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[root@compute1 ~]# gunicorn app:application
2017-01-05 11:16:56 [23918] [INFO] Starting gunicorn 18.0
2017-01-05 11:16:56 [23918] [INFO] Listening at: http://127.0.0.1:8000 (23918)
2017-01-05 11:16:56 [23918] [INFO] Using worker: sync
2017-01-05 11:16:56 [23923] [INFO] Booting worker with pid: 23923

命令中的app:application表示callable为app模块中application函数。

gunicorn默认监听8000端口，通过curl来访问, 结果正常返回:

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[root@compute1 ~]# curl http://127.0.0.1:8000/
hello, world

接下来简单实现一个URL路由功能来说明middleware。

编辑文件app_foo.py, 添加如下内容:

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def foo(environ, start_response):
    start_response("200 OK", [("Content-Type", "text/plain")])
    return ["hello, foo\n”]

编辑文件app_bar.py, 添加如下内容:

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def bar(environ, start_response):
    start_response("200 OK", [("Content-Type", "text/plain")])
    return ["hello, bar\n”]

编辑文件router.py,添加如下内容:

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from app_foo import foo
from app_bar import bar

urls = {
    'foo': foo,
    'bar': bar
}

def application(environ, start_response):
    path = environ.get('PATH_INFO', '').lstrip('/')

    callback = urls.get(path)
    if callback is not None:
        return callback(environ, start_response)

    start_response('404 Not Found', [('Content-Type', 'text/plain')])
    return ['Not Found']

执行gunicorn:

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[root@compute1 ~]# gunicorn router:application
2017-01-05 11:41:33 [24276] [INFO] Starting gunicorn 18.0
2017-01-05 11:41:33 [24276] [INFO] Listening at: http://127.0.0.1:8000 (24276)
2017-01-05 11:41:33 [24276] [INFO] Using worker: sync
2017-01-05 11:41:33 [24281] [INFO] Booting worker with pid: 24281

用curl来访问8000端口:

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[root@compute1 ~]# curl http://127.0.0.1:8000/foo
hello, foo
[root@compute1 ~]# curl http://127.0.0.1:8000/bar
hello, bar
[root@compute1 ~]# curl http://127.0.0.1:8000/xxx
Not Found[root@compute1 ~]# ^C

当我们访问/foo时，请求被路由至app_foo:foo函数处理，而当访问/bar时，请求被路由至app_bar:bar函数处理。

WSGI Server实现有许多，可以参考:http://wsgi.readthedocs.io/en/latest/servers.html

目前使用较广泛的主要有:

本文代码示例主要阐述WSGI的原理和规范，而实际开发中最好还是基于Python Web框架来开发应用程序，如Django，Flask等，这些框架都实现了WSGI规范。