摘要：通過回調函數(shù)將響應狀態(tài)和響應頭返回給，同時返回響應正文，響應正文是可迭代的并包含了多個字符串。返回響應正文負責獲取請求，將請求傳遞給，由處理請求后返回。

我想大部分Python開發(fā)者最先接觸到的方向是WEB方向（因為總是有開發(fā)者希望馬上給自己做個博客出來，例如我），既然是WEB，免不了接觸到一些WEB框架，例如Django,Flask,Torando等等，在開發(fā)過程中，看過一些文檔總會介紹生產環(huán)境和開發(fā)環(huán)境服務器的配置問題，服務器又設計web服務器和應用服務器，總而言之，我們碰到最多的，必定是這個詞 --- WSGI。
接下來的文章，會分為以下幾個部分：

1.WSGI介紹

1.1什么是WSGI

1.2怎么實現(xiàn)WSGI

2.由Django框架分析WSGI

3.實際環(huán)境使用的wsgi服務器

4.WSGI服務器比較

首先介紹幾個關于WSGI相關的概念
WSGI：全稱是Web Server Gateway Interface，WSGI不是服務器，python
模塊，框架，API或者任何軟件，只是一種規(guī)范，描述web server如何與web application通信的規(guī)范。server和application的規(guī)范在PEP 3333中有具體描述。要實現(xiàn)WSGI協(xié)議，必須同時實現(xiàn)web server和web application，當前運行在WSGI協(xié)議之上的web框架有Torando,Flask,Django

uwsgi：與WSGI一樣是一種通信協(xié)議，是uWSGI服務器的獨占協(xié)議，用于定義傳輸信息的類型(type of information)，每一個uwsgi packet前4byte為傳輸信息類型的描述，與WSGI協(xié)議是兩種東西，據(jù)說該協(xié)議是fcgi協(xié)議的10倍快。

uWSGI：是一個web服務器，實現(xiàn)了WSGI協(xié)議、uwsgi協(xié)議、http協(xié)議等。

WSGI協(xié)議主要包括server和application兩部分：

WSGI server負責從客戶端接收請求，將request轉發(fā)給application，將application返回的response返回給客戶端；
WSGI application接收由server轉發(fā)的request，處理請求，并將處理結果返回給server。application中可以包括多個棧式的中間件(middlewares)，這些中間件需要同時實現(xiàn)server與application，因此可以在WSGI服務器與WSGI應用之間起調節(jié)作用：對服務器來說，中間件扮演應用程序，對應用程序來說，中間件扮演服務器。

WSGI協(xié)議其實是定義了一種server與application解耦的規(guī)范，即可以有多個實現(xiàn)WSGI server的服務器，也可以有多個實現(xiàn)WSGI application的框架，那么就可以選擇任意的server和application組合實現(xiàn)自己的web應用。例如uWSGI和Gunicorn都是實現(xiàn)了WSGI server協(xié)議的服務器，Django，Flask是實現(xiàn)了WSGI application協(xié)議的web框架，可以根據(jù)項目實際情況搭配使用。

以上介紹了相關的常識，接下來我們來看看如何簡單實現(xiàn)WSGI協(xié)議。

上文說過，實現(xiàn)WSGI協(xié)議必須要有wsgi server和application，因此，我們就來實現(xiàn)這兩個東西。

我們來看看官方WSGI使用WSGI的wsgiref模塊實現(xiàn)的小demo

有關于wsgiref的快速入門可以看看這篇博客

def demo_app(environ,start_response):  
    from StringIO import StringIO  
    stdout = StringIO()  
    print >>stdout, "Hello world!"  
    print >>stdout  
    h = environ.items(); h.sort()  
    for k,v in h:  
        print >>stdout, k,"=", repr(v)  
    start_response("200 OK", [("Content-Type","text/plain")])  
    return [stdout.getvalue()]  
  
httpd = make_server("localhost", 8002,  demo_app)  
httpd.serve_forever()  # 使用select  

實現(xiàn)了一個application，來獲取客戶端的環(huán)境和回調函數(shù)兩個參數(shù)，以及httpd服務端的實現(xiàn)，我們來看看make_server的源代碼

def make_server(  
    host, port, app, server_class=WSGIServer, handler_class=WSGIRequestHandler  
):  
  """Create a new WSGI server listening on `host` and `port` for `app`"""  
  server = server_class((host, port), handler_class)  
  server.set_app(app)  
  return server

接受一系列函數(shù)，返回一個server對象,實現(xiàn)還是比較簡單，下面我們來看看在django中如何實現(xiàn)其自身的wsgi服務器的。

下面我們自己來實現(xiàn)一遍：
WSGI 規(guī)定每個 python 程序（Application）必須是一個可調用的對象（實現(xiàn)了__call__ 函數(shù)的方法或者類），接受兩個參數(shù) environ（WSGI 的環(huán)境信息） 和 start_response（開始響應請求的函數(shù)），并且返回 iterable。幾點說明：

environ 和 start_response 由 http server 提供并實現(xiàn)
environ 變量是包含了環(huán)境信息的字典
Application 內部在返回前調用 start_response
start_response也是一個 callable，接受兩個必須的參數(shù)，status（HTTP狀態(tài)）和 response_headers（響應消息的頭）
可調用對象要返回一個值，這個值是可迭代的。

 # 1. 可調用對象是一個函數(shù)
def application(environ, start_response):
 
   response_body = "The request method was %s" % environ["REQUEST_METHOD"]
 
   # HTTP response code and message
   status = "200 OK"
 
   # 應答的頭部是一個列表，每對鍵值都必須是一個 tuple。
   response_headers = [("Content-Type", "text/plain"),
                       ("Content-Length", str(len(response_body)))]
 
   # 調用服務器程序提供的 start_response，填入兩個參數(shù)
   start_response(status, response_headers)
 
   # 返回必須是 iterable
   return [response_body]    
   
# 2. 可調用對象是一個類
class AppClass:
    """這里的可調用對象就是 AppClass 這個類，調用它就能生成可以迭代的結果。
        使用方法類似于： 
        for result in AppClass(env, start_response):
             do_somthing(result)
    """
 
    def __init__(self, environ, start_response):
        self.environ = environ
        self.start = start_response
 
    def __iter__(self):
        status = "200 OK"
        response_headers = [("Content-type", "text/plain")]
        self.start(status, response_headers)
        yield "Hello world!
"
 
# 3. 可調用對象是一個實例 
class AppClass:
    """這里的可調用對象就是 AppClass 的實例，使用方法類似于： 
        app = AppClass()
        for result in app(environ, start_response):
             do_somthing(result)
    """
 
    def __init__(self):
        pass
 
    def __call__(self, environ, start_response):
        status = "200 OK"
        response_headers = [("Content-type", "text/plain")]
        self.start(status, response_headers)
        yield "Hello world!
"

服務器程序端

上面已經說過，標準要能夠確切地實行，必須要求程序端和服務器端共同遵守。上面提到， envrion 和 start_response 都是服務器端提供的。下面就看看，服務器端要履行的義務。

準備 environ 參數(shù)
定義 start_response 函數(shù)
調用程序端的可調用對象

import os, sys
 
def run_with_cgi(application):    # application 是程序端的可調用對象
    # 準備 environ 參數(shù)，這是一個字典，里面的內容是一次 HTTP 請求的環(huán)境變量
    environ = dict(os.environ.items())
    environ["wsgi.input"]        = sys.stdin
    environ["wsgi.errors"]       = sys.stderr
    environ["wsgi.version"]      = (1, 0)
    environ["wsgi.multithread"]  = False
    environ["wsgi.multiprocess"] = True
    environ["wsgi.run_once"]     = True            
    environ["wsgi.url_scheme"] = "http"
 
    headers_set = []
    headers_sent = []
 
    # 把應答的結果輸出到終端
    def write(data):
        sys.stdout.write(data)
        sys.stdout.flush()
 
    # 實現(xiàn) start_response 函數(shù)，根據(jù)程序端傳過來的 status 和 response_headers 參數(shù)，
    # 設置狀態(tài)和頭部
    def start_response(status, response_headers, exc_info=None):
        headers_set[:] = [status, response_headers]
          return write
 
    # 調用客戶端的可調用對象，把準備好的參數(shù)傳遞過去
    result = application(environ, start_response)
    
    # 處理得到的結果，這里簡單地把結果輸出到標準輸出。
    try:
        for data in result:
            if data:    # don"t send headers until body appears
                write(data)
    finally:
        if hasattr(result, "close"):
            result.close()

下面我們以django為例，分析一下wsgi的整個流程

WSGI application應該實現(xiàn)為一個可調用iter對象，例如函數(shù)、方法、類(包含**call**方法)。需要接收兩個參數(shù)：一個字典，該字典可以包含了客戶端請求的信息以及其他信息，可以認為是請求上下文，一般叫做environment（編碼中多簡寫為environ、env），一個用于發(fā)送HTTP響應狀態(tài)（HTTP status）、響應頭（HTTP headers）的回調函數(shù),也就是start_response()。通過回調函數(shù)將響應狀態(tài)和響應頭返回給server，同時返回響應正文(response body)，響應正文是可迭代的、并包含了多個字符串。
下面是Django中application的具體實現(xiàn)部分：

class WSGIHandler(base.BaseHandler): 
   initLock = Lock() 
   request_class = WSGIRequest 
   def __call__(self, environ, start_response): 
   # 加載中間件 
    if self._request_middleware is None: 
         with self.initLock: 
             try: # Check that middleware is still uninitialized. 
                 if self._request_middleware is None: 
                    self.load_middleware() 
             except: # Unload whatever middleware we got 
                    self._request_middleware = None raise          
     set_script_prefix(get_script_name(environ)) # 請求處理之前發(fā)送信號   
     signals.request_started.send(sender=self.__class__, environ=environ) 
     try: 
          request = self.request_class(environ)  
     except UnicodeDecodeError: 
           logger.warning("Bad Request (UnicodeDecodeError)",exc_info=sys.exc_info(), extra={"status_code": 400,}
           response = http.HttpResponseBadRequest() 
     else: 
           response = self.get_response(request) 
     response._handler_class = self.__class__ status = "%s %s" % (response.status_code, response.reason_phrase) 
     response_headers = [(str(k), str(v)) for k, v in response.items()] for c in response.cookies.values(): response_headers.append((str("Set-Cookie"), str(c.output(header="")))) 
     # server提供的回調方法，將響應的header和status返回給server     
     start_response(force_str(status), response_headers) 
     if getattr(response, "file_to_stream", None) is not None and environ.get("wsgi.file_wrapper"): 
          response = environ["wsgi.file_wrapper"](response.file_to_stream) 
     return response

可以看出application的流程包括:加載所有中間件，以及執(zhí)行框架相關的操作，設置當前線程腳本前綴，發(fā)送請求開始信號；處理請求，調用get_response()方法處理當前請求，該方法的的主要邏輯是通過urlconf找到對應的view和callback，按順序執(zhí)行各種middleware和callback。調用由server傳入的start_response()方法將響應header與status返回給server。返回響應正文

負責獲取http請求，將請求傳遞給WSGI application，由application處理請求后返回response。以Django內建server為例看一下具體實現(xiàn)。通過runserver運行django
項目，在啟動時都會調用下面的run方法，創(chuàng)建一個WSGIServer的實例，之后再調用其serve_forever()方法啟動服務。

def run(addr, port, wsgi_handler, ipv6=False, threading=False): 
   server_address = (addr, port) 
   if threading: 
        httpd_cls = type(str("WSGIServer"), (socketserver.ThreadingMixIn, WSGIServer), {}) 
   else: 
        httpd_cls = WSGIServer # 這里的wsgi_handler就是WSGIApplication 
   httpd = httpd_cls(server_address, WSGIRequestHandler, ipv6=ipv6) 
    if threading: 
        httpd.daemon_threads = True httpd.set_app(wsgi_handler)    
     httpd.serve_forever()

下面表示WSGI server服務器處理流程中關鍵的類和方法。

WSGIServerrun()方法會創(chuàng)建WSGIServer實例，主要作用是接收客戶端請求，將請求傳遞給application，然后將application返回的response返回給客戶端。
創(chuàng)建實例時會指定HTTP請求的handler：WSGIRequestHandler類
通過set_app和get_app方法設置和獲取WSGIApplication實例wsgi_handler
處理http請求時，調用handler_request方法，會創(chuàng)建WSGIRequestHandler
實例處理http請求。
WSGIServer中get_request方法通過socket接受請求數(shù)據(jù)

WSGIRequestHandler由WSGIServer在調用handle_request時創(chuàng)建實例，傳入request、cient_address、WSGIServer三個參數(shù)，__init__方法在實例化同時還會調用自身的handle方法handle方法會創(chuàng)建ServerHandler實例，然后調用其run方法處理請求

ServerHandlerWSGIRequestHandler在其handle方法中調用run方法，傳入self.server.get_app()參數(shù)，獲取WSGIApplication，然后調用實例(__call__
)，獲取response，其中會傳入start_response回調，用來處理返回的header和status。通過application獲取response以后，通過finish_response返回response

WSGIHandlerWSGI協(xié)議中的application，接收兩個參數(shù)，environ字典包含了客戶端請求的信息以及其他信息，可以認為是請求上下文，start_response用于發(fā)送返回status和header的回調函數(shù)

雖然上面一個WSGI server涉及到多個類實現(xiàn)以及相互引用，但其實原理還是調用WSGIHandler，傳入請求參數(shù)以及回調方法start_response()，并將響應返回給客戶端。

因為每個web框架都不是專注于實現(xiàn)服務器方面的，因此，在生產環(huán)境部署的時候使用的服務器也不會簡單的使用web框架自帶的服務器，這里，我們來討論一下用于生產環(huán)境的服務器有哪些？

1.
gunicorn

Gunicorn（從Ruby下面的Unicorn得到的啟發(fā)）應運而生：依賴Nginx的代理行為，同Nginx進行功能上的分離。由于不需要直接處理用戶來的請求（都被Nginx先處理），Gunicorn不需要完成相關的功能，其內部邏輯非常簡單：接受從Nginx來的動態(tài)請求，處理完之后返回給Nginx，由后者返回給用戶。

由于功能定位很明確，Gunicorn得以用純Python開發(fā)：大大縮短了開發(fā)時間的同時，性能上也不會很掉鏈子。同時，它也可以配合Nginx的代理之外的別的Proxy模塊工作，其配置也相應比較簡單。

配置上的簡單，大概是它流行的最大的原因。

2.

uwsgi
因為使用C語言開發(fā)，會和底層接觸的更好，配置也是比較方便，目前和gunicorn兩個算是部署時的唯二之選。
以下是通常的配置文件

[uwsgi]
http = $(HOSTNAME):9033
http-keepalive = 1
pythonpath = ../
module = service
master = 1
processes = 8
daemonize = logs/uwsgi.log
disable-logging = 1
buffer-size = 16384
harakiri = 5
pidfile = uwsgi.pid
stats = $(HOSTNAME):1733


運行：uwsgi --ini   conf.ini

3.

fcgi
不多數(shù)，估計使用的人也是比較少，這里只是提一下

4.

bjoern
Python WSGI界最牛逼性能的Server其中一個是bjoern，純C，小于1000行代碼，就是看不慣uWSGI的冗余自寫的。

綜合廣大Python開發(fā)者的實際經歷，我們可以得出，使用最廣的當屬uWSGI以及gunicorn，我們這里來比較比較兩者與其他服務器的區(qū)別。
1.gunicorn本身是個多進程管理器，需要指定相關的不同類型的worker去工作，使用gevent作為worker時單機大概是3000RPS Hello World，勝過torando自帶的服務器大概是2000左右，uWSGI則會更高一點。
2.相比于tornado對于現(xiàn)有代碼需要大規(guī)模重構才能用上高級特性，Gevent只需要一個monkey，容易對代碼進行快速加工。
3.gunicorn 可以做 pre hook and post hook.

下面來對比以下uWSGI和gunicorn的速度差比

可以看到，如果單純追求性能，那uWSGI會更好一點，而gunicorn則會更易安裝和結合gevent。

結合這篇文章,我們也可以得出相同結論，在阻塞響應較多的情況下，gunicorn的gevent模式無疑性能會更加強大。

功能實現(xiàn)方面，無疑uWSGI會更多一些，配置也會更加復雜一些，可以看看uWSGI的配置和gunicorn的配置

至于怎么去選擇，就看大家的項目結構怎么樣了。

最后，宣傳一下我們的開源組織，PSC開源組，希望以開源項目的方式讓每個人都能更有融入性的去學習，公開化你的學習。
github地址：https://github.com/PythonScie...
官方論壇：http://www.pythonscientists.com