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WSGI 初探
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原文转自:http://blog.linluxiang.info/2011/03/03/wsgi-learn/

前言

本文不涉及WSGI的具体协议的介绍,也不会有协议完整的实现,甚至描述中还会掺杂着本人自己对于WSGI的见解。所有的WSGI官方定义请看http://www.python.org/dev/peps/pep-3333/

WSGI是什么?

WSGI的官方定义是,the Python Web Server Gateway Interface。从名字就可以看出来,这东西是一个Gateway,也就是网关。网关的作用就是在协议之间进行转换。

也就是说,WSGI就像是一座桥梁,一边连着web服务器,另一边连着用户的应用。但是呢,这个桥的功能很弱,有时候还需要别的桥来帮忙才能进行处理。

下面对本文出现的一些名词做定义。wsgi app,又称应用 ,就是一个WSGI application。wsgi container ,又称容器 ,虽然这个部分常常被称为handler,不过我个人认为handler容易和app混淆,所以我称之为容器。 wsgi_middleware ,又称*中间件*。一种特殊类型的程序,专门负责在容器和应用之间干坏事的。

一图胜千言,直接来一个我自己理解的WSGI架构图吧

可以看出,服务器,容器和应用之间存在着十分纠结的关系。下面就要把这些纠结的关系理清楚。

WSGI应用

WSGI应用其实就是一个callable的对象。举一个最简单的例子,假设存在如下的一个应用:

def application(environ, start_response):  
  status = '200 OK'  
  output = 'World!'  
  response_headers = [('Content-type', 'text/plain'),  
                      ('Content-Length', str(12)]  
  write = start_response(status, response_headers)  
  write('Hello ')  
  return [output]

这个WSGI应用简单的可以用简陋来形容,但是他的确是一个功能完整的WSGI应用。只不过给人留下了太多的疑点,environ是什么?start_response是什么?为什么可以同时用write和return来返回内容?

对于这些疑问,不妨自己猜测一下他的作用。联想到CGI,那么environ可能就是一系列的环境变量,用来表示HTTP请求的信息,比如说method 之类的。start_response,可能是接受HTTP response头信息,然后返回一个write函数,这个write函数可以把HTTP response的body返回给客户端。return自然是将HTTP response的body信息返回。不过这里的write和函数返回有什么区别?会不会是其实外围默认调用write对应用返回值进行处理?而且为什么 应用的返回值是一个列表呢?说明肯定存在一个对应用执行结果的迭代输出过程。难道说他隐含的支持iterator或者generator吗?

等等,应用执行结果?一个应用既然是一个函数,说明肯定有一个对象去执行它,并且可以猜到,这个对象把environ和start_response传给应用,将应用的返回结果输出给客户端。那么这个对象是什么呢?自然就是WSGI容器了。

WSGI容器

先说说WSGI容器的来源,其实这是我自己编造出来的一个概念。来源就是JavaServlet容器。我个人理解两者有相似的地方,就顺手拿过来用了。

WSGI容器的作用,就是构建一个让WSGI应用成功执行的环境。成功执行,意味着需要传入正确的参数,以及正确处理返回的结果,还得把结果返回给客户端。

所以,WSGI容器的工作流程大致就是,用webserver规定的通信方式,能从webserver获得正确的request信息,封装好,传给WSGI应用执行,正确的返回response。

一般来说,WSGI容器必须依附于现有的webserver的技术才能实现,比如说CGI,FastCGI,或者是embed的模式。

下面利用CGI的方式编写一个最简单的WSGI容器。关于WSGI容器的协议官方文档并没有具体的说如何实现,只是介绍了一些需要约束的东西。具体内容看PEP3333中的协议。

#!/usr/bin/python  
#encoding:utf8  
 
import cgi  
import cgitb  
import sys  
import os  
 
#Make the environ argument  
environ = {}  
environ['REQUEST_METHOD'] = os.environ['REQUEST_METHOD']  
environ['SCRIPT_NAME'] = os.environ['SCRIPT_NAME']  
environ['PATH_INFO'] = os.environ['PATH_INFO']  
environ['QUERY_STRING'] = os.environ['QUERY_STRING']  
environ['CONTENT_TYPE'] = os.environ['CONTENT_TYPE']  
environ['CONTENT_LENGTH'] = os.environ['CONTENT_LENGTH']  
environ['SERVER_NAME'] = os.environ['SERVER_NAME']  
environ['SERVER_PORT'] = os.environ['SERVER_PORT']  
environ['SERVER_PROTOCOL'] = os.environ['SERVER_PROTOCOL']  
environ['wsgi.version'] = (1, 0)  
environ['wsgi.url_scheme'] = 'http'  
environ['wsgi.input']        = sys.stdin  
environ['wsgi.errors']       = sys.stderr  
environ['wsgi.multithread']  = False  
environ['wsgi.multiprocess'] = True  
environ['wsgi.run_once']     = True  
 
 
#make the start_response argument  
#注意,WSGI协议规定,如果没有body内容,是不能返回http response头信息的。  
sent_header = False  
res_status = None  
res_headers = None  
 
def write(body):  
    global sent_header  
    if sent_header:  
        sys.stdout.write(body)  
    else:  
        print res_status  
        for k, v in res_headers:  
            print k + ': ' + v  
        print   
        sys.stdout.write(body)  
        sent_header = True  
 
def start_response(status, response_headers):  
    global res_status  
    global res_headers  
    res_status = status  
    res_headers = response_headers  
    return write  
 
#here is the application  
  def application(environ, start_response):  
    status = '200 OK'  
    output = 'World!'  
    response_headers = [('Content-type', 'text/plain'),  
                        ('Content-Length', str(12)]  
    write = start_response(status, response_headers)  
    write('Hello ')  
    return [output]  
 
#here run the application  
result = application(environ, start_response)  
for value in result:   
    write(value)

看吧。其实实现一个WSGI容器也不难。

不过我从WSGI容器的设计中可以看出WSGI的应用设计上面存在着一个重大的问题就是:为什么要提供两种方式返回数据?明明只有一个write函数,却 既可以在application里面调用,又可以在容器中传输应用的返回值来调用。如果说让我来设计的话,直接把start_response给去掉了。 就用application(environ)这个接口。传一个方法,然后返回值就是status, response_headers和一个字符串的列表。实际传输的方法全部隐藏了。用户只需要从environ中读取数据处理就行了。。

可喜的是,搜了一下貌似web3的标准里面应用的设计和我的想法类似。希望web3协议能早日普及。

Middleware中间件

中间件是一类特殊的程序,可以在容器和应用之间干一些坏事。。其实熟悉python的decorator的人就会发现,这和decoraotr没什么区别。

下面来实现一个route的简单middleware。

class Router(object):  
    def __init__(self):  
        self.path_info = {}  
    def route(self, environ, start_response):  
        application = self.path_info[environ['PATH_INFO']]  
        return application(environ, start_response)  
    def __call__(self, path):  
        def wrapper(application):  
            self.path_info[path] = application  
        return wrapper

这就是一个很简单的路由功能的middleware。将上面那段wsgi容器的代码里面的应用修改成如下:

router = Router()  
 
#here is the application  
@router('/hello')  
def hello(environ, start_response):  
    status = '200 OK'  
    output = 'Hello'  
    response_headers = [('Content-type', 'text/plain'),  
                        ('Content-Length', str(len(output)))]  
    write = start_response(status, response_headers)  
    return [output]  
 
@router('/world')  
def world(environ, start_response):  
    status = '200 OK'  
    output = 'World!'  
    response_headers = [('Content-type', 'text/plain'),  
                        ('Content-Length', str(len(output)))]  
    write = start_response(status, response_headers)  
    return [output]  
#here run the application  
result = router.route(environ, start_response)  
for value in result:   
    write(value)

这样,容器就会自动的根据访问的地址找到对应的app执行了。

延伸

写着写着,怎么越来越像一个框架了?看来Python开发框架真是简单。。

其实从另外一个角度去考虑。如果把application当作是一个运算单元。利用middleware调控IO和运算资源,那么利用WSGI组成一个分布式的系统。

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红薯
发帖于6年前 4回/2K+阅
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