Python Web Development 相关工具和概念

2013-03-21 #python

作为一名 web 新兵或是一名 PHP 开发人员，使用 Python 开发 website 可能面临很多选择和迷惑。使用 PHP 开发时不仅有 Apache httpd + mod_php 这对极其方便的组合，还有 XAMMP 这种更加方便的集成环境。可惜在 Python 世界里没有如此方便开发和部署的组合，开始时必须面对一些古老熟悉或者陌生的概念和工具： CGI FCGI SCGI WSGI mod_wsgi mod_python flup uwsgi 等。下面简单记录一下这些协议和工具。

CGI

Common Gateway Interface 的缩写。CGI描述了 web server 软件与可以生成内容的可执行文件（CGI script）通讯标准或协议。早期CGI script 以 perl 为主。目前几乎所有的 web server 软件和脚本语言都支持CGI，所以 CGI 是与具体语言无关的。当浏览器通过HTTP协议请求一个 CGI 地址时(通常是 /cgi-bin/ 目录下某文件或者带有某一特定后缀的文件比如 .cgi ，具体规则会根据 web server 的配置），web server 会将相关信息比如 HTTP 头信息，DOCUMENT_ROOT PATH 等传递给对应的 CGI 脚本，CGI接受信息并生成动态内容返回给 web server 最后发送回浏览器。

Python 的标准库中包含模块 cgi cgitb 可以支持CGI，一个简单的 hello world :

 #! /usr/bin/evn python
 # coding=utf-8

 import cgitb
 cgitb.enable()

 print 'Content-Type: text/plain;charset=utf-8'
 print

 print 'Hello World'

CGI 作为一种最古老的协议有不少缺点，所以它不是首选方案。其中最重要的弊端就是每遇到一个请求服务器都会开启一个新的进程，开启新进程的过程会消耗很多资源和时间，尤其是当程序还需要开启解释器或编译时。所以一但频繁请求服务器很快就会被压垮。

FastCGI(FCGI) SCGI

FCGI 是为了克服 CGI 的缺点制定的新协议，属于CGI的变种。与 CGI 不同，FCGI 使用一个或多个常驻进程监听请求，而不是每次请求都启用一个新进程。当客户端发出一个请求后，web server 会把环境信息以及请求信息通过 scoket 链接（或者 TCP 链接）一起发给FCGI 进程，FCGI 处理后再通过相同的链接把结果传回 web server .最后由 web server 返回给最终用户。这时 socket 链接可能会关闭但是 FCGI 进程和 web server 都不会结束。

SCGI - Simple Common Gateway Interface 与 FastCGI 很类似，本质上就是一个简化版的 FCGI ，由于 web sever 对 SCGI 的支持有限，因此一般使用 FCGI 代替它。

mod_python mod_perl 等 Apache modlue

在 FastCGI 的面世的同时，Aapche 等 web server 用另外一种方式解决了 CGI 的效率问题。Apache 通过扩展把脚本语言解释器嵌入到了 httpd server 中。于是有了 mod_python 等内嵌解释器的 module。这样就不用每次请求时新建一个进程取而代之的是通过 web server 内部子进程（带第三方解释器）来处理。需要注意的是虽然这些 module 的名字像兄弟一样 mod_xxx ，但他们的功能细节是完全不同的，比如 mod_php 和 mod_python 。所以也不可能像使用 php 那样来使用 python .

这种方案有个瑕疵：Apache 通过启用子进程来处理请求，不幸的是所有的子进程都会加载解释器而不管是否会使用到它。也就是说即使是处理静态文件(图片样式表)的子进程也依然内嵌解释器，这样会占用更多的内存。因此对于大中型 website 一般都是用 nginx 处理静态文件，然后把脚本转给 FastCGI 进程处理，即使是 PHP。

WSGI

Web Server Gateway Interface, WSGI 是 web server 与应用程序或框架之间的通用接口，它定义了 web server 与应用程序之间的通讯规范。WSGI 包括两方面：“服务器”（或网关）和“应用程序”（或框架）。当“服务器”接收到一个请求时，“服务器”会提供环境信息以及一个回调函数给“应用程序”，“应用程序”处理请求后，通过“服务器” 提供的回调函数把结果返回。也就是说 WSGI 定义了两方面的 API 。对于普通开发者只需要了解”应用程序“的 API 即可，或者直接选择一个支持 WSGI 的框架。一个最简单的 WSGI 应用：

 def application(environ, start_response):
      start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/plain')])
      return ['hello world']

其中 environ 就是“WSGI 服务器”提供的环境信息， start_response 就是那个回调函数。 WSGI 最大的好处就是它提供了一个通用的中间层，如果不使用 WSGI，就需要直接面对各种底层协议进行编码，CGI FCGI SCGI mod_python 等。这样程序的移植性会非常差。如果使用 WSGI，开发人员便不必关心底层使用了什么协议，只要 web server 支持 WSGI 就可以。所以 WSGI 是目前 Python Web 开发的首选。

WSGI Server

WSGI Server 就是上面提到的 “服务器”。WSGI server 用来连接底层协议（CGI FCGI），对于 WSGI “应用程序”它充当“服务器”的角色。主流的底层协议或 web 服务器都有对应的 WSGI Server 或者叫 Wrapper 。比如支持 CGI FCGI SCGI 的 flup，直接作为 Apache 模块的 mod_wsgi，以及这些。

uWSGI

它类似 FastCGI 但实现了自己的一套协议 UWSGI 。从名字就可以看出它支持 WSGI，但不仅如此，它还支持 PHP 等其他语言，目前主流 web server 也对它有相应的原生支持或扩展。

Reference

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