在做Web开发时，一个很重要的概念就是服务端和应用程序之间的沟通协议，比如java中的servlet，由于servlet的存在，使得用java开发的web程序既可以跑在tomcat上，也可以是jetty。反之亦然。而在python中，对应的协议也就是WSGI协议,本文的目标就是实现一个可以支持python主流框架的web服务器，也帮助自己加强对WSGI协议的理解。
实验环境：
- python3.5
一个简单的服务器实现
这一节并不会直接给出一个遵循WSGI协议规范的服务器，只是单纯从如何与客户端通信的角度来考虑实现。我们都知道，HTTP协议是建立在TCP协议的基础上，所以首先我们借助python标准库中的socket来实现TCP通信。下面是我的实现代码和解释：
# wsgi_a.py
import socket
HOST, PORT = '', 8888
listen_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
listen_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
listen_socket.bind((HOST, PORT))
listen_socket.listen(1)
print('Serving HTTP on port %s ...', PORT)
# run or not
flag = True
while flag:
try:
client_connection, client_address = listen_socket.accept()
request = client_connection.recv(1024)
print(request)
http_response = """\
HTTP/1.1 200 OK
Hello, World!
"""
client_connection.sendall(http_response.encode())
client_connection.close()
except KeyboardInterrupt:
flag = False
print('exit')
这里需要说明的是关于socket的标准库中的基本函数及常量：
- socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 返回一个socket对象，其中第一个参数需指明IP地址类型（IPv4, IPv6, ...），第二个参数用来指明通信的协议，这里两个参数的意思分别为（IPv4, TCP）。
- socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)设置套接字重用。
- socket.bind((HOST,PORT))绑定端口
- socket.listen(1) 设置客户端的连接个数
- socket.accept() 阻塞监听
打开终端。命令行中运行该脚本并在浏览器中输入
http://127.0.0.1:8888
即可查看结果。
满足WSGI协议的服务器
简单版本的服务器仅仅只是实现了与客户端之间的通信，同时将请求处理也放在了服务器里，并没有将两者分开。也没有对现有的主流框架进行支持。因此为了实现一个通用的Web服务器，根据WSGI协议，我们需要添加两个关键的部分。一个传给应用端的上下文环境，并一个是需要给应用端调用的start_response函数。详情可以参照我之前的翻译PEP333。
#wsgi_b.py
import socket
import sys, io
from datetime import date
class WSGIServer(object):
"""docstring for WSGIServer"""
def __init__(self, host, port, application):
self.host = host
self.port = port
self.listen_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
self.listen_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
self.listen_socket.bind((self.host, self.port))
self.listen_socket.listen(1)
self.flag = True
self.application = application
print('Serving HTTP on port %s ...', self.port)
def get_environ(self, request_data):
env = {}
# CGI variables
path, server, *args = request_data
env['REQUEST_METHOD'], env['PATH_INFO'], _= path.split()
env['SERVER_NAME'], env['SERVER_PORT'] = self.host, str(self.port)
# WSGI variables
env['wsgi.version'] = (1, 0)
env['wsgi.url_scheme'] = 'http'
env['wsgi.input'] = io.StringIO(self.request_data.decode())
env['wsgi.errors'] = sys.stderr
env['wsgi.multithread'] = False
env['wsgi.multiprocess'] = False
env['wsgi.run_once'] = False
return env
def make_server(self):
while self.flag:
try:
self.client_connection, self.client_address = self.listen_socket.accept()
self.request_data = self.client_connection.recv(1024)
request_data = self.request_data.decode().splitlines()
env = self.get_environ(request_data)
result = self.application(env, self.start_response)
self.make_response(result)
except KeyboardInterrupt:
self.flag = False
print('exit')
def make_response(self, result):
try:
status, response_headers = self.headers_set
response = 'HTTP/1.0 {status}\r\n'.format(status=status)
for header in response_headers:
response += '{0}: {1}\r\n'.format(*header)
response += '\r\n'
for data in result:
response += data.decode()
self.client_connection.sendall(response.encode())
finally:
self.client_connection.close()
def start_response(self, status, response_headers, exc_info=None):
# Add necessary server headers
server_headers = [
('Date', date.today().strftime('%Y-%m-%d')),
('Server', 'WSGIServer 0.2'),
]
self.headers_set = [status, response_headers + server_headers]
这个版本的服务器实现了一个简单的WSGI规范，但并不是全部，不过已经可以实现与多个框架的通信。相关的解释如下：
- WSGI的初始化参数分别为主机ip，端口及需要调用的应用程序。
- get_environ函数，从request_data中获取相应的CGI变量及WSGI变量，并传给应用程序。
- make_server，阻塞监听端口。并接收客户端传来的消息交由应用程序进行处理，最后再将响应的结果打包，转成响应格式，交付给客户端。
- make_response。将应用程序处理结果及请求头打包成响应，并关闭连接。
- start_response，这个函数交给应用程序调用，其参数分别为状态码，响应头以及错误消息处理。
常见框架测试
这里是我的测试代码，通过我们自己写的服务器，可以成功的跑起weppy，flask及一个简单的满足WSGI规范的application。
# test.py
from wsgi_b import WSGIServer
from flask import Flask
from weppy import App
weppy_application = App(__name__)
flask_application = Flask(__name__)
@weppy_application.route("/")
def hello():
return "Hello World! from weppy"
@flask_application.route("/")
def hello():
return "Hello World! from flask"
def application(environ, start_response):
"""Simplest possible application object"""
status = '200 OK'
response_headers = [('Content-type', 'text/plain')]
start_response(status, response_headers)
return [b'Hello world! from simple app \n']
if __name__ == '__main__':
server = WSGIServer('127.0.0.1',8888,weppy_application).make_server()
但是这个服务器仍然还有许多需要完善的地方。不过不妨碍其做为学习WSGI协议时的补充。
