Python WSGI的深入了解

作为 Python Web 开发者来说，在开发程序阶段一般是不会接触到 WSGI 这个名词的，但当程序开发完成，考虑上线部署的时候，WSGI 规范是一个绕不开的话题，本文将介绍何为 WSGI。

WSGI 全拼 Web Server Gateway Interface，是为 Python 语言定义的 Web 服务器和 Web 应用程序（或框架）之间的一种通用编程接口。翻译成白话就是说 WSGI 是一个协议，就像 HTTP 协议定义了客户端和服务端数据传输的规范，WSGI 协议定义了 Web 服务器和 Web 应用程序之间协同工作的规范。

Python Web 应用部署方案

Flask 或 Django 等 Web 框架都提供了内置的 Web Server，本地开发阶段可以使用 flask run 或 python manage.py runserver 来分别启动 Flask 或 Django 内置的 Server。

在生产环境部署应用时，通常不会使用框架内置的 Server，而是使用 Gunicorn 或 uWSGI 来部署，以获得更好的性能。部署过 Python Web 应用的同学应该对如下部署架构有所了解，左侧是浏览器，右侧是服务器。在服务器内部，首先通过 Nginx 来监听 80/443 端口，当接收到来自客户端的请求时，Nginx 会将请求转发到监听 5000 端口的 Gunicorn/uWSGI Server，接着请求会通过 WSGI 协议被传递到 Flask/Django 框架，在框架内部处理请求逻辑后，会将响应信息按照原路返回。

你可能会问，Nginx 性能很高，为什么不将应用直接部署到 Nginx 上，而是中间通过 Gunicorn/uWSGI 做一层转发呢？因为 Nginx 没有遵循 WSGI 规范，并不能像 Gunicorn/uWSGI 这样很容易的与 Flask/Django 框架结合起来。

WSGI 规范

根据 Python Web 应用部署架构，我们知道了 WSGI 所处的位置，接下来看下 WSGI 规范具体定义了哪些内容。

如同 HTTP 协议有一个客户端和一个服务端，WSGI 协议有一个 Application 端和一个 Server 端，其中 Application 就是指 Flask、Django 这些 Web 框架，而 Server 就是指 Gunicorn、uWSGI 等 Web 服务器。

WSGI 协议规定 Application 端需要实现成一个可调用对象（函数、类等），其接口如下：

def simple_app(environ, start_response):
    status = '200 OK'
    response_headers = [('Content-type', 'text/plain')]
    start_response(status, response_headers)
    return ['Hello world!\n']

simple_app 就是一个最简单的 Application，它需要接收两个参数，environ 是一个 dict，其中保存了所有 HTTP 请求相关的信息，由 Server 端提供，start_response 是一个可调用对象，同样由 Server 端提供，simple_app内部需要调用一次 start_response，并将 状态码 和 响应头 当作参数传递给它，simple_app 最终会返回一个可迭代对象作为 HTTP Body 内容返回给客户端。

我们已经知道了 Application 端接口，接下来看下一个符合 WSGI 协议的 Server 端实现：

import os


def wsgi_server(application):
    environ = dict(os.environ.items())

    def start_response(status, response_headers):
        print(f'status: {status}')
        print(f'response_headers: {response_headers}')

    result = application(environ, start_response)
    for data in result:
        print(f'response_body: {data}')

示例中 Server 端同样使用函数来实现，wsgi_server 接收一个 application 作为参数，在其内部构造了 environ 和 start_response 两个对象，这里使用环境变量信息来模拟 HTTP 请求信息构造 environ 字典，start_response 同样被定义为一个函数，供 application 在内部对其进行调用，wsgi_server 函数最后会调用 application 并对其进行打印。

现在有了 Application 端和 Server 端，我们可以来测试一下这个简单的 WSGI 程序示例。只需要将 simple_app 作为参数传递给 wsgi_server 并调用 wsgi_server 即可：

wsgi_server(simple_app)

执行以上代码，将得到如下打印：

status: 200 OK
response_headers: [('Content-type', 'text/plain')]
response_body: Hello world!

以上，我们分别实现了符合 WSGI 规范的 Application 端和 Server 端，虽然程序看起来比较简陋，但不论多么复杂的 Python Web 框架和 Server 都同样遵循此规范。

WSGI 实际应用

学习了 WSGI 规范，我们可以来验证下平时使用的 Python Web 框架是否真的遵循此规范，这里以 Flask 框架源码为例，可以在 https://github.com/pallets/fl... 查看 Flask 的定义：

class Flask(Scaffold):
    ...

    def __call__(self, environ, start_response):
        """The WSGI server calls the Flask application object as the
        WSGI application. This calls :meth:`wsgi_app`, which can be
        wrapped to apply middleware.
        """
        return self.wsgi_app(environ, start_response)

Flask 类内部通过实现 call 方法，使得 Flask 实例对象成为一个可调用对象，其接口实现同样符合 WSGI Application 规范。