如何理解Nginx, WSGI, Flask之間的關系

概覽

之前對 Nginx，WSGI（或者 uWSGI，uwsgi），Flask(或者 Django），這幾者的關系一存存在疑惑。通過查閱了些資料，總算把它們的關系理清了。

總括來說，客戶端從發送一個 HTTP 請求到 Flask 處理請求，分別經過了 web服務器層，WSGI層，web框架層，這三個層次。不同的層次其作用也不同，下面簡要介紹各層的作用。

圖1：web服務器，web框架與 WSGI 的三層關系

Web服務器層

對于傳統的客戶端 – 服務器架構，其請求的處理過程是，客戶端向服務器發送請求，服務器接收請求并處理請求，然后給客戶端返回響應。在這個過程中，服務器的作用是：

1. 接收請求
2. 處理請求
3. 返回響應

Web服務器是一類特殊的服務器，其作用是主要是接收 HTTP 請求并返回響應。提起 web服務器大家都不會陌生，常見的 web服務器有 Nginx，Apache，IIS等。在上圖1的三層結構中，web服務器是最先接收用戶請求的，并將響應結果返回給用戶。

Web框架層

Web框架的作用主要是方便我們開發 web應用程序，HTTP請求的動態數據就是由 web框架層來提供的。常見的 web框架有Flask，Django等，我們以 Flask 框架為例子，展示 web框架的作用：

fromflaskimportFlask
app = Flask(__name__)
 
@app.route('/hello')
defhello_world():
    return 'Hello World!'
 
if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=8080)

以上簡單的幾行代碼，就創建了一個 web應用程序對象 app 。 app 監聽機器所有 ip 的 8080 端口，接受用戶的請求連接。我們知道，HTTP 協議使用 URL 來定位資源，上面的程序會將路徑 /hello 的請求交由 hello_world 方法處理， hello_world 返回 ‘Hello World!’ 字符串。對于 web框架的使用者來說，他們并不關心如何接收 HTTP 請求，也不關心如何將請求路由到具體方法處理并將響應結果返回給用戶。Web框架的使用者在大部分情況下，只需要關心如何實現業務的邏輯即可。

WSGI層

WSGI 不是服務器，也不是用于與程序交互的API，更不是真實的代碼，WSGI 只是一種接口,它只適用于 Python 語言，其全稱為 Web Server Gateway Interface，定義了 web服務器和 web應用之間的接口規范。也就是說，只要 web服務器和 web應用都遵守WSGI協議，那么 web服務器和 web應用就可以隨意的組合。

下面的代碼展示了 web服務器是如何與 web應用組合在一起的。

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

方法 application 由 web服務器調用，參數 env ， start_response 由 web服務器實現并傳入。其中， env 是一個字典，包含了類似 HTTP_HOST，HOST_USER_AGENT，SERVER_PROTOCO 等環境變量。 start_response 則是一個方法，該方法接受兩個參數，分別是 status ， response_headers 。 application 方法的主要作用是，設置 http 響應的狀態碼和 Content-Type 等頭部信息，并返回響應的具體結果。

上述代碼就是一個完整的 WSGI 應用，當一個支持 WSGI 的 web服務器接收到客戶端的請求后，便會調用這個 application 方法。WSGI 層并不需要關心 env ， start_response 這兩個變量是如何實現的，就像在 application 里面所做的，直接使用這兩個變量即可。

值得指出的是，WSGI 是一種協議，需要區分幾個相近的名詞：

• uwsgi
  同 wsgi 一樣也是一種協議，uWSGI服務器正是使用了 uwsgi 協議
• uWSGI
  實現了 uwsgi 和 WSGI 兩種協議的web服務器。注意 uWSGI 本質上也是一種 web服務器，處于上面描述的三層結構中的 web服務器層。
• CGI
  通用網關接口，并不限于 Python 語言，定義了 web服務器是如何向客戶端提供動態的內容。例如，規定了客戶端如何將參數傳遞給 web服務器，web服務器如何將參數傳遞給 web應用，web應用如何將它的輸出如何發送給客戶端，等等。
  生產環境下的 web應用都不使用 CGI 了，CGI進程（類似 Python 解釋器）針對每個請求創建，用完就拋棄，效率低下。WSGI 正是為了替代 CGI 而出現的。

說到這，我們基本理清了 WSGI 在 web服務器與 web框架之間作用：WSGI 就像一條紐帶，將 web服務器與 web框架連接起來。回到本文的題目，Nginx 屬于一種 web服務器，Flask屬于一種 web框架，因此，WSGI 與 Nginx、Flask 的作用就不明而喻了。

最后以 Nginx，WSGI，Flask 之間的對話結束本文。

Nginx：Hey，WSGI，我剛收到了一個請求，我需要你作些準備，然后由Flask來處理這個請求。

WSGI：OK，Nginx。我會設置好環境變量，然后將這個請求傳遞給Flask處理。

Flask：Thanks WSGI！給我一些時間，我將會把請求的響應返回給你。

WSGI：Alright，那我等你。

Flask：Okay，我完成了，這里是請求的響應結果，請求把結果傳遞給Nginx。

WSGI：Good job！Nginx，這里是響應結果，已經按照要求給你傳遞回來了。

Nginx：Cool，我收到了，我把響應結果返回給客戶端。大家合作愉快~

參考資料：

1. http://hackerxu.com/2015/05/10/flask011.html
2. https://www.quora.com/What-are-good-ways-to-understand-WSGI-flup-fastcgi-CGI-and-Django
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Web_Server_Gateway_Interface
4. http://flask.pocoo.org/docs/0.10/quickstart/
5. http://stackoverflow.com/questions/219110/how-python-web-frameworks-wsgi-and-cgi-fit-together
6. https://www.python.org/dev/peps/pep-0333/
7. 《Python核心編程（第3版）》Wesley Chun著

 

來自：http://python.jobbole.com/87502/