Python中的网关:WSGI

简介: 互联网飞速发展,在web开发的江湖中,除了武林盟主Java以外,许多脚本语言都参与进来分一杯羹。花开花落,花落花开,无数少年侠士在Web江湖演绎着自己的传说,不不负少年游。

                                       QQ图片20220528182130.png江湖外传QQ图片20220528182134.png

互联网飞速发展,在web开发的江湖中,除了武林盟主Java以外,许多脚本语言都参与进来分一杯羹。花开花落,花落花开,无数少年侠士在Web江湖演绎着自己的传说,不不负少年游。


含着金汤匙出生的PHP自不必说,Ruby与Python也加入这场混战。诞生于日出之国的Ruby起初并未在江湖上掀起波浪,直到丹麦少年为其诞下一子——Ruby On Rails后,才母以子贵,为世人所熟知。


既生瑜,何生亮。Python与Ruby总是那么纠缠不清,在多个领域,Python声名显赫,为世人所青睐。唯独在Web开发领域难以望Ruby之项背。但这本身并不妨碍,Python在Web开发领域的不断的努力。从web.py、Flask、Django之中,可见一斑。

今天,我们简单聊一聊在这些框架背后共同使用的网关通信技术——WSGI。

                                                  QQ图片20220528182130.pngWSGIQQ图片20220528182134.png

WSGI即 Web Server Gateway Interface,看名字与CGI类似。没错,Python同样支持CGI接口编程,但如前文所述CGI之某些缺点,Python开发了自己的网关通信技术(当然Python本身也支持CGI)。


顾名思义,在职能上来说,WSGI和CGI确实是同样的东西,都是网关的一种实现,是连接Web服务器与Web应用之间的桥梁。因此理解了前文我对CGI的描述,对于理解WSGI是大有裨益的(和CGI重合的内容我就不提了)。当然就具体接口协议而言,他们是不同的。


WSGI不是库,也不是框架。

Django、Flask可以被称为使用(支持)了WSGI的Web框架。

                                                QQ图片20220528182130.png应用皆回调QQ图片20220528182134.png

收益于Python这门脚本语言。我们在编写WSGI程序的时候,只将具体的处理逻辑def成函数,然后将该函数作为回调(callback)传入WSGI的server循环程序之中即可。此时该函数称之为WSGI Application。


看一下最简单的应用回调函数:


def application(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    return '<h1>Hello WSGI</h1>'


应用的回调函数都有两个参数,environ和start_response。


第一个参数environ就是一个字典,里面存着环境变量,里面的内容和CGI的环境变量基本一致。


第二个参数start_response是一个函数,用于输出HTTP的响应头,start_response一般有两个参数:第一个参数是就是状态码,比如200 OK,302 Found之类的。和CGI一样,通常情况下我们需要显示控制的HTTP头部的输出,就是200(正常返回)和301/302(重定向)这两种情况。因为类似404或者502之类的异常错误码,Web服务器肯定会自动抛出的。第二个参数则是HTTP首部的其他信息,是一个多个元组构成的list。每个首部字段,都放置到一个元组之中。


然后return出来的字符串,就是HTTP响应的实体部分了。看出来了吧,这是和CGI的一大不同:CGI是将所有响应内容(头部和实体)都作为标准输出,通过web服务器的重定向返回给客户端。而WSGI的做法,头部响应和实体响应分离,并且不需要向标准输出去输出内容。在WSGI中标准输出,就是普通的标准输出,会打印到终端控制台上,而不会作为内容返回

                                           QQ图片20220528182130.pngwsgirefQQ图片20220528182134.png


wsgiref模块是python官方库针对wsgi协议的一个参考实现,虽然与工业界标准或有差距,但用来学习基本够用。同时该模块实现了一个简单的wsgi协议的HTTP服务器。


from wsgiref.simple_server import make_server
......
httpd = make_server('', 8000, application)
    print 'Serving HTTP on port %d' % port
    httpd.serve_forever()


放心,如前文所言,这个print语句,只会输出到终端,作为log之用,不会发送给客户端哒


这段代码比较简单,调用了wsgiref.simple_server的make_server函数构造了一个HTTP Server的对象(明显是个工厂模式)。该函数接收3个固定参数(其实有5个参数,另外两个有默认值):


  1. ip;可以为空,表示0.0.0.0(0.0.0.0即绑定该服务器的任何ip地址)
  2. 端口号;
  3. 回调函数(上上文def的application函数)


接着,开始循环(httpd.serve_forever())就启动了一个简单的HTTP Server啦。可以看出编写wsgi web应用的关键,就是回调函数的编写啦。


虽然前面说wsgiref基本够用,但是有个问题,就是不支持HTTPS啊。要弄个支持HTTPS的Web Server,就要用到一些第三方的组件了。


                                                        QQ图片20220528182130.pngeventletQQ图片20220528182134.png

gevent和eventlet都可以完成,以eventlet举例:


from eventlet import wsgi
import eventlet
wsgi.server(eventlet.wrap_ssl(eventlet.listen(('', 8443)),
                              certfile='cert.crt',
                              keyfile='private.key',
                              server_side=True),
            application)


其中certfile和keyfile是服务端的证书和私钥文件,可用openssl命令生成自签名的证书和私钥。关于eventlet的详细介绍不在本文讨论范围内,大家可以自行百度谷歌。我们需要聚焦的是,虽然使用了一个第三方库,启动server的代码与wsgiref模块不太相同,但是我们之前编写的application回调函数可以直接在这里使用。也就是说我们的回调是与具体server无关的,更换另一个支持wsgi协议的server,只是在启动的代码做些修改,而我们所关心的业务逻辑则丝毫无需改动。

                                                    QQ图片20220528182130.png做个简单的URL路由QQ图片20220528182134.png

之前CGI的文章中有指出,CGI程序只能交由Web服务器去配置出十分简单的路由功能。而受益于Python语言之利,WSGI程序自制一个URL路由的功能十分简单

为了解耦,我们可以单写一个URL路由的脚本,作为配置文件之用。比如urls.py


...
urls = [
    (r'^$', index),
    (r'hello/?$', hello),
    (r'world/?$', world),
    (r'good/boy?$', boy)
]


r开头的字符串表示正则表达式,通过正则实际可以更为灵活的配置URL路由。另外需确保urls.py文件中import了index、hello、world、boy这些函数的定义。


然后在之前的启动脚本中,引入这个文件,并且解析路由:


from urls import urls
def application(environ, start_response):
    path = environ.get('PATH_INFO', '').lstrip('/')
    for regex, callback in urls:
        match = re.search(regex, path)
        if match is not None:
            return callback(environ, start_response)


这样一个简单的URL路由功能就实现了。

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