uWSGI其一：概念篇

Posted 2020-10-07 草丛抡

对 nginx，WSGI（或者 uWSGI，uwsgi），Django(或者Flash或Tornado），这几者的关系一存存在疑惑。通过查阅了些资料，总算把它们的关系理清了。
总括来说，客户端从发送一个 HTTP 请求到Django处理请求，分别经过了 web服务器层，WSGI层，web框架层，这三个层次。不同的层次其作用也不同，下面简要介绍各层的作用。

图1：web服务器，web框架与 WSGI 的三层关系

Web服务器层

对于传统的客户端 – 服务器架构，其请求的处理过程是，客户端向服务器发送请求，服务器接收请求并处理请求，然后给客户端返回响应。在这个过程中，服务器的作用是：

1. 接收请求
2. 处理请求
3. 返回响应

Web服务器是一类特殊的服务器，其作用是主要是接收 HTTP 请求并返回响应。提起 web服务器大家都不会陌生，常见的web服务器有 Nginx，Apache，IIS等。在上图1的三层结构中，web服务器是最先接收用户请求的，并将响应结果返回给用户。

Web框架层

Web框架的作用主要是方便我们开发web应用程序，HTTP请求的动态数据就是由 web框架层来提供的。常见的web框架有Django，Flask等，我们以Flask框架为例子，展示web框架的作用：

from flask import Flask
app = Flask(__name__)
 
@app.route(‘/hello‘)
def hello_world():
    return ‘Hello World!‘
 
if __name__ == ‘__main__‘:
    app.run(host=‘0.0.0.0‘, port=8080)

以上简单的几行代码，就创建了一个 web应用程序对象app。app监听机器的8080端口，接受用户的请求连接。我们知道，HTTP 协议使用 URL 来定位资源，上面的程序会将路径 /hello 的请求交由 hello_world 方法处理，hello_world 返回 ‘Hello World!’ 字符串。对于 web框架的使用者来说，他们并不关心如何接收 HTTP 请求，也不关心如何将请求路由到具体方法处理并将响应结果返回给用户。Web框架的使用者在大部分情况下，只需要关心如何实现业务的逻辑即可。

WSGI层

WSGI不是服务器，也不是用于与程序交互的API，更不是真实的代码，WSGI只是一种接口,它只适用于Python语言，其全称为Web Server Gateway Interface，定义了web服务器和web应用之间的接口规范。也就是说，只要web服务器和web应用都遵守WSGI协议，那么web服务器和 web应用就可以随意的组合。
下面的代码展示了web服务器是如何与 web应用组合在一起的。

def application(env, start_response):
    start_response(‘200 OK‘, [(‘Content-Type‘, ‘text/html‘)])
    return [b"Hello World"]

方法application由web服务器调用，参数env，start_response 由 web服务器实现并传入。其中，env是一个字典，包含了类似 HTTP_HOST，HOST_USER_AGENT，SERVER_PROTOCO 等环境变量。start_response则是一个方法，该方法接受两个参数，分别是status，response_headers。application方法的主要作用是，设置 http 响应的状态码和 Content-Type 等头部信息，并返回响应的具体结果。

上述代码就是一个完整的WSGI应用，当一个支持WSGI的web服务器接收到客户端的请求后，便会调用这个application方法。WSGI层并不需要关心env，start_response 这两个变量是如何实现的，就像在application里面所做的，直接使用这两个变量即可。

值得指出的是，WSGI是一种协议，需要区分几个相近的名词：

• uwsgi
  同wsgi一样也是一种协议，uWSGI服务器正是使用了 uwsgi 协议，它用于定义传输信息的类型（type of information），每一个uwsgi packet前4byte为传输信息类型描述，它与WSGI相比是两样东西。
• uWSGI
  实现了uwsgi和WSGI两种协议的web服务器。注意uWSGI本质上也是一种 web服务器，处于上面描述的三层结构中的web服务器层。
• CGI
  通用网关接口，并不限于Python语言，定义了web服务器是如何向客户端提供动态的内容。例如，规定了客户端如何将参数传递给 web服务器，web服务器如何将参数传递给 web应用，web应用如何将它的输出如何发送给客户端，等等。
  生产环境下的 web应用都不使用CGI了，CGI进程（类似Python解释器）针对每个请求创建，用完就抛弃，效率低下。WSGI正是为了替代CGI而出现的。
• 为什么有了uWSGI为什么还需要nginx？因为nginx具备优秀的静态内容处理能力，然后将动态内容转发给uWSGI服务器，这样可以达到很好的客户端响应。

说到这，我们基本理清了WSGI 在web服务器与web框架之间作用：WSGI 就像一条纽带，将web服务器与web框架连接起来。回到本文的题目，Nginx属于一种web服务器，Django属于一种 web框架，因此，WSGI 与 Nginx、Django的作用就不明而喻了。

最后以 Nginx，WSGI，Django之间的对话结束本文。
Nginx：Hey，WSGI，我刚收到了一个请求，我需要你作些准备，然后由Django来处理这个请求。
WSGI：OK，Nginx。我会设置好环境变量，然后将这个请求传递给Flask处理。
Django：Thanks WSGI！给我一些时间，我将会把请求的响应返回给你。
WSGI：Alright，那我等你。
Django：Okay，我完成了，这里是请求的响应结果，请求把结果传递给Nginx。
WSGI：Good job！Nginx，这里是响应结果，已经按照要求给你传递回来了。
Nginx：Cool，我收到了，我把响应结果返回给客户端。大家合作愉快~

 

WSGI 就像一条纽带，将 web服务器与 web框架连接起来，那Nginx和Python项目之间能否不通过WSGI来实现？

答案是可以的。比如 Django或Tornado就可以通过自己的web_server跑起来，无需实现 wsgi。wsgi 只是个接口协议，用来将 nginx 传过来的http请求转化成 Python 容易解析的格式。所以只要自己实现http请求的解析就行。另外 nginx 只是做反向代理用，不用nginx，你也可以直接跑python web server暴露端口来供外网访问，只是这样静态文件请求也只能 python web server自己处理了。