WSGI(1):WSGI理解

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简介

WSGI（web server gataway interface），是一个规范，在python规范中由PEP333说明，用于描述web server和web application的通信，要实现WSGI需要同时实现符合WSGI的web服务器和web应用。其主要目的是为了通过统一的标准解耦服务器和应用，使得应用可以自由和服务器进行搭配，从而避免在选定某种web框架的情况下只能使用特定的服务器的问题。

问题

1、很多的博客都对wsgi进行了说明和理解，但是这些理解中没有过多的区分一些概念以及wsgi实现的情况；
2、我也查看了PEP333的说明，无论是英语原文还是找到的几版翻译，PEP333的描述都比较晦涩；
3、网上各种名词很多，会产生一些疑问：

  • flask、django等被称为web框架，大部分说明中把他们放在应用层，然而flask依赖于werkzurg，werkzurg有一个server，django本身就是一套完整的服务器+应用的实现，因此往往让我们思考flask、django在wsgi中到底是什么？
  • 很多博客中使用图或者文字描述wsgi的分层结构，有的里面将wsgi作为一个中间层，但是PEP333中有说明wsgi描述了服务器和应用的api规范，应该是同时包含了服务器端和应用端。所以又有了wsgi server和wsgi app的说法。
  • 在PEP333中有对于中间件的描述，实际中的中间件是什么样的？
  • python的web应用线上用到nginx，apache等，它们是否wsgi server？gunicorn本身是wsgi服务器，在nginx+gunicorn这种组合中，nginx和gunicorn是什么关系？

WSGI理解

这里我将说一下我对wsgi的理解。首先说明一下WSGI的http通信的过程，下面是从网上找到的一张图，图中说明了基于WSGI的请求和响应的过程。这张图中将WSGI的实现表示为WSGI Server和WSGI App，我的理解是，WSGI广义的来说是指实现了WSGI接口描述的Server和App，狭义的来说是指Server和App实现的那个部分，所以对于如Apache实现了支持wsgi的扩展mod_wsgi，这种情况下面即只是指这个扩展而已，而应用比较简单，基本框架都是直接按照wsgi app接口去做的实现，不存在支持多种规范的情况。
图中说明了从浏览器的请求如何被基于WSGI实现的服务器和应用处理的，其主要步骤如下：

  1. 浏览器发起http请求；
  2. server处理请求，将其封装成相应的信息，这里在PEP333中规定有一个environ的环境参数；
  3. server调用app，app是一个对象，在python中app可以是函数，类对象，类，类对象一般都是通过app实现的__call__实现，类一般在__init__实现时带上wsgi约定的参数。比如Flask、bottle的web application是实现了__call__的类。
  4. app进行逻辑处理，比如从数据库获取数据等；
  5. 返回HTTP状态码和报文头。因为在PEP333的app接口描述中是传入了一个start_response的函数，这个函数在app中调用进行返回所以是直接对浏览器进行返回了；
  6. 返回正文给服务器，一般是返回一个可迭代的对象给server进行处理；
  7. 服务器返回HTTP正文给浏览器。

通过以上的说明可以知道，Django、Flask等自带的Server，可以认为是WSGI的实现，但是实际生产中这些web框架实现的server能力比较弱，所以其优势在app上，因此被作为app端的框架使用。另外wsgi服务器在python中有一个内置的WSGIREF，可以用于开发环境，实际生产中可以使用gunicorn、uWSGI等，详见：http://wsgi.readthedocs.io/en/latest/servers.html。
值得说明的是，gunicorn本身实现其实主要用于动态请求，这样实现比较容易，也不用去模仿好的服务器造轮子，对于没有静态文件请求，只有api访问，业务量不大的时候可以使用，但是业务量比较大的时候可能需要负载均衡，因此实际使用中往往是通过nginx+gunicorn来使用的。uWSGI使用了一个uwsgi的协议，是该服务器的独占协议。这里容易误导理解。另外在网上有把服务器分为web服务器和应用服务器的说法，web服务器可以是nginx、Apache等，而gunicorn，uWSGI等成为应用服务器，是wsgi应用的容器。只是在实际中gunicorn，uWSGI以及那些框架自己测试用的wsgi服务器也都支持http协议，因此也可以直接用来使用，只是性能不够好。这种说法利于去区分一下服务器之间的区别和联系，但是在PEP333中，对wsgi server也直接称为了web server。

中间件

通过以上的解释可以知道wsgi连接了server和app，那么如果我们为了实现某个通用的功能从而同时实现server和app的接口，这样就可以插入server和app中间，让server以为自己连接的是app，而app认为自己连接的是server。

如图这里表现了app和server的关系，他们通过wsgi连接起来，而中间件则同时能够和app于server连接，而中间件之间也可以相互连接。这种方式可以让每个模块都专注于自己的开发，比如路由处理，session处理等，而app框架只需要关注其需要实现的东西，从而能够利用最好的工具实现整套服务。