python_WEB 技术选型

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本文作者： 执笔成念
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python_WEB 技术选型

什么是WSGI？

维基百科上面的定义是：web 服务网关接口（Python Web Service GateWay Interface），简写为 WSGI.是为python 语言定义的web服务器和web应用程序之间的一种简单而通用的接口。
WSGI[1] （有时发音作’wiz-gee’）

• 规范说明
  • WSGI区分为两个部分：
    1. “服务器”或“网关”
    2. “应用程序”或“应用框架”
  • 在处理一个WSGI请求时，服务器会为应用程序提供环境信息及一个回调函数（Callback Function）。当应用程序完成处理请求后，透过前述的回调函数，将结果回传给服务器
  • WSGI 中间件
    • 时实现了API的两方，因此可以在WSGI服务器和WSGI应用之间起调解作用
      • 从Web服务器的角度来说，中间件扮演应用程序
      • 而从应用程序的角度来说，中间件扮演服务器
    • 中间间提供的功能
      • 重写环境变量后，根据目标URL，将请求消息路由到不同的应用对象。
      • 允许在一个进程中同时运行多个应用程序或应用框架。
      • 负载均衡和远程处理，通过在网络上转发请求和响应消息。
      • 进行内容后处理，例如应用XSLT样式表。

技术选型

WEB 使用 Flask 提供 web框架支持, 使用 setuptools 提供打包功能,在 正式环境中使用 gunicorn 和 gevent 配合提供部署功能.

Flask

• Flask 本身只是 Werkezug 和 Jinja2 的之间的桥梁，Werkezug实现一个合适的 WSGI 应用，Jinja2处理模板。 Flask 也绑定了一些通用的标准库包，例如 Logging 功能 。
• FLask 美其名曰 微框架; 不可能把所有的需求都囊括在核心里.
  核型理念是是为所有应用建立一个良好的基础，其余的一切都取决于你自己或者扩展。包括 数据库、缓存 等等。

  Werkzeug

  Werkzeug 并不是 一个框架，它是一个 WSGI 工具集的库，你可以通过它来创建你自己的框架或 Web 应用。

• Flask 选择 Werkzeug 为路由系统
• 功能
  • 路由处理：如何根据请求 URL 找到对应的视图函数
  • request 和 response 封装: 提供更好的方式处理request和生成response对象
  • 自带的 WSGI server: 测试环境运行WSGI应用

Jinja2

Jinja2 是一个 Python 的功能齐全的模板引擎。它有完整的 unicode 支持，一个可选 的集成沙箱执行环境，被广泛使用，以 BSD 许可证授权

• Flask 原生的模板引擎。

setuptools

setuptools 作为Python标准的打包及分发工具。它会随着Python一起安装在开发人员的机器上。项目中只需写一个简短的setup.py安装文件，执行相关打包命令，就可以将Python应用打包.

独立 WSGI 容器

Flask 自带的 app.run(host=SERVER_IP, port=5000, threaded=True)方式启动服务只是适合开发测试使用，业界生产环境中，一般要单独使用 WSGI UNIX HTTP 服务器，业界一般常用 gunicorn + grent + Nginx 方式部署web项目。

gunicorn

Gunicorn“绿色独角兽”是一个被广泛使用的高性能的Python WSGI UNIX HTTP服务器。
Gunicorn 服务器作为wsgi app的容器，能够与各种Web框架兼容（flask，django等）,得益于gevent等技术，使用Gunicorn能够在基本不改变wsgi app代码的前提下，大幅度提高wsgi app的性能。

• 架构

  • 服务模型(Server Model)

    Gunicorn是基于 pre-fork 模型的。也就意味着有一个中心管理进程( master process )用来管理 worker 进程集合。Master从不知道任何关于客户端的信息。所有的请求和响应处理都是由 worker 进程来处理的。

  • Master(管理者)

    主程序是一个简单的循环,监听各种信号以及相应的响应进程。master管理着正在运行的worker集合,通过监听各种信号比如TTIN, TTOU, and CHLD. TTIN and TTOU响应的增加和减少worker的数目。CHLD信号表明一个子进程已经结束了,在这种情况下master会自动的重启失败的worker。

  • worker

    woker有很多种，包括：gevent、geventlet、gtornado等等。这里主要分析gevent。
    每个gevent worker启动的时候会启动多个server对象：worker首先为每个listener创建一个server对象（注：为什么是一组listener,因为gunicorn可以绑定一组地址,每个地址对于一个listener），每个server对象都有运行在一个单独的gevent pool对象中。真正等待链接和处理链接的操作是在server对象中进行的。

  • WSGI SERVER

    真正等待链接和处理链接的操作是在gevent的WSGIServer 和 WSGIHandler中进行的。

• 总结：

  gunicorn 会启动一组 worker进程，所有worker进程公用一组listener，在每个worker中为每个listener建立一个wsgi server。每当有HTTP链接到来时，wsgi server创建一个协程来处理该链接，协程处理该链接的时候，先初始化WSGI环境，然后调用用户提供的app对象去处理HTTP请求

gevent

gevent是基于协程（greenlet）的网络库。gevent有一个很有意思的东西-monkey-patch，能够使python标准库中的阻塞操作变成异步，如socket的读写。
由于gevent是基于IO切换的协程，所以最神奇的是，我们编写的Web App代码，不需要引入gevent的包，也不需要改任何代码，仅仅在部署的时候，用一个支持gevent的WSGI服务器，立刻就获得了数倍的性能提升。
而 gunicorn 可以支持 gevent。

项目结构

WEB

部署环境

详见部署说明文档

其他

• 其他相关说明和基本命令，请详见系统中的readme.md 中的相关说明

参考：

• WSGI 说明
• Flask设计思路
• Werkzeug教程
• Jinja2教程
• gunicorn分析
• gunicornz学习
• setuptools打包工具

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