WSGI 初探

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：

view source print?

1	def application(environ, start_response):

2	status = '200 OK'

3	output = 'World!'

4	response_headers = [('Content-type', 'text/plain'),

5	('Content-Length', str(12)]

6	write = start_response(status, response_headers)

7	write('Hello ')

8	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。

view source print?

01	#!/usr/bin/python

02	#encoding:utf8

03

04	import cgi

05	import cgitb

06	import sys

07

import os

08

09	#Make the environ argument

10	environ = {}

11	environ['REQUEST_METHOD'] = os.environ['REQUEST_METHOD']

12	environ['SCRIPT_NAME'] = os.environ['SCRIPT_NAME']

13	environ['PATH_INFO'] = os.environ['PATH_INFO']

14	environ['QUERY_STRING'] = os.environ['QUERY_STRING']

15	environ['CONTENT_TYPE'] = os.environ['CONTENT_TYPE']

16	environ['CONTENT_LENGTH'] = os.environ['CONTENT_LENGTH']

17	environ['SERVER_NAME'] = os.environ['SERVER_NAME']

18	environ['SERVER_PORT'] = os.environ['SERVER_PORT']

19	environ['SERVER_PROTOCOL'] = os.environ['SERVER_PROTOCOL']

20	environ['wsgi.version'] = (1, 0)

21	environ['wsgi.url_scheme'] = 'http'

22	environ['wsgi.input']        = sys.stdin

23	environ['wsgi.errors']       = sys.stderr

24	environ['wsgi.multithread']  = False

25	environ['wsgi.multiprocess'] = True

26	environ['wsgi.run_once']     = True

27

28

29	#make the start_response argument

30	#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。

31	sent_header = False

32	res_status = None

33	res_headers = None

34

35	def write(body):

36	global sent_header

37	if sent_header:

38	sys.stdout.write(body)

39

else:

40	print res_status

41	for k, v in res_headers:

42	print k + ': ' + v

43

print

44	sys.stdout.write(body)

45	sent_header = True

46

47	def start_response(status, response_headers):

48	global res_status

49	global res_headers

50	res_status = status

51	res_headers = response_headers

52	return write

53

54	#here is the application

55	def application(environ, start_response):

56	status = '200 OK'

57	output = 'World!'

58	response_headers = [('Content-type', 'text/plain'),

59	('Content-Length', str(12)]

60	write = start_response(status, response_headers)

61	write('Hello ')

62	return [output]

63

64	#here run the application

65	result = application(environ, start_response)

66	for value in result:

67	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。

view source print?

01	class Router(object):

02	def __init__(self):

03	self.path_info = {}

04	def route(self, environ, start_response):

05	application = self.path_info[environ['PATH_INFO']]

06	return application(environ, start_response)

07	def __call__(self, path):

08	def wrapper(application):

09	self.path_info[path] = application

10	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：

view source print?

01	router = Router()

02

03	#here is the application

04	@router('/hello')

05	def hello(environ, start_response):

06	status = '200 OK'

07	output = 'Hello'

08	response_headers = [('Content-type', 'text/plain'),

09	('Content-Length', str(len(output)))]

10	write = start_response(status, response_headers)

11	return [output]

12

13	@router('/world')

14	def world(environ, start_response):

15	status = '200 OK'

16	output = 'World!'

17	response_headers = [('Content-type', 'text/plain'),

18	('Content-Length', str(len(output)))]

19	write = start_response(status, response_headers)

20	return [output]

21	#here run the application

22	result = router.route(environ, start_response)

23	for value in result:

24	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。