初试wsgi——实现简易动态http服务器（面向对象版）

痛定思痛。 2022-06-08 07:17 246阅读 0赞

静态服务器学习完毕后，我们开始学习动态的http服务器，要实现的功能很简单，便是令我们的python脚本程序可以在我们的服务器上跑起来。比如用户通过浏览器请求一个python脚本程序ctime.py（一个现实当前时间的脚本），我们如何让该程序能在浏览器上跑起来？

我们学习了静态的web服务器，知道当用户请求静态页面时，我们将请求的文件名提取出来，并且通过file.open()方法从根目录打开该静态html页面，读取信息，并以response\_body的形式传送给用户，但是如果请求的是一个动态的程序，即python脚本，我们该如何实现呢？

答案自然是利用wsgi接口。

在你刚建立的Web服务器上运行一个Django应用和Flask应用，如何不做任何改变而适应不同的web架构呢？

在以前，选择 Python web 架构会受制于可用的web服务器，反之亦然。如果架构和服务器可以协同工作，那就好了。  
![如何运行web应用][web]  
但有可能面对（或者曾有过）下面的问题，当要把一个服务器和一个架构结合起来时，却发现他们不是被设计成协同工作的。  
![这里写图片描述][SouthEast]  
那么，怎么可以不修改服务器和架构代码而确保可以在多个架构下运行web服务器呢？答案就是 Python Web Server Gateway Interface (或简称 WSGI，读作“wizgy”)。  
![这里写图片描述][SouthEast 1]  
WSGI允许开发者将选择web框架和web服务器分开。可以混合匹配web服务器和web框架，选择一个适合的配对。比如,可以在Gunicorn 或者 Nginx/uWSGI 或者 Waitress上运行 Django, Flask, 或 Pyramid。真正的混合匹配，得益于WSGI同时支持服务器和架构。

web服务器必须具备WSGI接口，所有的现代Python Web框架都已具备WSGI接口，它让你不对代码作修改就能使服务器和特点的web框架协同工作。

WSGI由web服务器支持，而web框架允许你选择适合自己的配对，但它同样对于服务器和框架开发者提供便利使他们可以专注于自己偏爱的领域和专长而不至于相互牵制。其他语言也有类似接口：java有Servlet API，Ruby 有 Rack。  
![这里写图片描述][SouthEast 2]

**定义WSGI接口**

WSGI接口定义非常简单，它只要求Web开发者实现一个函数，就可以响应HTTP请求。我们来看一个最简单的Web版本的“Hello World!”：

def application(environ, start_response):
        start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
        return 'Hello World!'

上面的application()函数就是符合WSGI标准的一个HTTP处理函数，它接收两个参数：

environ：一个包含所有HTTP请求信息的dict对象；
    start_response：一个发送HTTP响应的函数。

整个application()函数本身没有涉及到任何解析HTTP的部分，也就是说，把底层web服务器解析部分和应用程序逻辑部分进行了分离，这样开发者就可以专心做一个领域了

不过，等等，这个application()函数怎么调用？如果我们自己调用，两个参数environ和start\_response我们没法提供，返回的str也没法发给浏览器。

所以application()函数必须由WSGI服务器来调用。有很多符合WSGI规范的服务器。而我们此时的web服务器项目的目的就是做一个极可能解析静态网页还可以解析动态网页的服务器。

了解了wsgi接口的实现，我们便实现一下开始所说的简易服务器。代码如下：

# coding:utf-8
    
    import socket
    import re
    import sys
    
    from multiprocessing import Process
    
    # 设置静态文件根目录
    HTML_ROOT_DIR = "./html"
    
    WSGI_PYTHON_DIR = "./wsgipython"
    
    
    class HTTPServer(object):
        """"""
        def __init__(self):
            self.server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
            self.server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
    
        def start(self):
            self.server_socket.listen(128)
            while True:
                client_socket, client_address = self.server_socket.accept()
                # print("[%s, %s]用户连接上了" % (client_address[0],client_address[1]))
                print("[%s, %s]用户连接上了" % client_address)
                handle_client_process = Process(target=self.handle_client, args=(client_socket,))
                handle_client_process.start()
                client_socket.close()
    
        def start_response(self, status, headers):
            """ status = "200 OK" headers = [ ("Content-Type", "text/plain") ] star """
            response_headers = "HTTP/1.1 " + status + "\r\n"
            for header in headers:
                response_headers += "%s: %s\r\n" % header
    
            self.response_headers = response_headers
    
        def handle_client(self, client_socket):
            """处理客户端请求"""
            # 获取客户端请求数据
            request_data = client_socket.recv(1024)
            print("request data:", request_data)
            request_lines = request_data.splitlines()
            for line in request_lines:
                print(line)
    
            # 解析请求报文
            # 'GET / HTTP/1.1'
            request_start_line = request_lines[0]
            # 提取用户请求的文件名
            print("*" * 10)
            print(request_start_line.decode("utf-8"))
            file_name = re.match(r"\w+ +(/[^ ]*) ", request_start_line.decode("utf-8")).group(1)
            method = re.match(r"(\w+) +/[^ ]* ", request_start_line.decode("utf-8")).group(1)
    
            # "/ctime.py"
            # "/sayhello.py"
            if file_name.endswith(".py"):
                try:
                    m = __import__(file_name[1:-3])
                except Exception:
                    self.response_headers = "HTTP/1.1 404 Not Found\r\n"
                    response_body = "not found"
                else:
                    env = {
                        "PATH_INFO": file_name,
                        "METHOD": method
                    }
                    response_body = m.application(env, self.start_response)
    
                response = self.response_headers + "\r\n" + response_body
            else:
                if "/" == file_name:
                    file_name = "/index.html"
    
                # 打开文件，读取内容
                try:
                    file = open(HTML_ROOT_DIR + file_name, "rb")
                except IOError:
                    response_start_line = "HTTP/1.1 404 Not Found\r\n"
                    response_headers = "Server: My server\r\n"
                    response_body = "The file is not found!"
                else:
                    file_data = file.read()
                    file.close()
    
                    # 构造响应数据
                    response_start_line = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
                    response_headers = "Server: My server\r\n"
                    response_body = file_data.decode("utf-8")
    
                response = response_start_line + response_headers + "\r\n" + response_body
                print("response data:", response)
    
            # 向客户端返回响应数据
            client_socket.send(bytes(response, "utf-8"))
    
            # 关闭客户端连接
            client_socket.close()
    
        def bind(self, port):
            self.server_socket.bind(("", port))
    
    
    def main():
        sys.path.insert(1, WSGI_PYTHON_DIR)
        http_server = HTTPServer()
        # http_server.set_port
        http_server.bind(8000)
        http_server.start()
    
    
    if __name__ == "__main__":
        main()

这是服务器的代码，还需要设置ctime.py脚本的编写，代码如下：

#-*- coding:utf-8 -*- 
    import time
    
    def application(env, dealHeaders):
        status = "200 OK"
        headers = [("Content-type", "text/plain")]
        dealHeaders(status, headers)
        return time.ctime()

关于dealHeaders()方法的使用：可能一开始会觉得该方法没有什么卵用，但是自己在编写的过程中，认识到该函数的作用其实是对http相应头的处理，因为直接不能传递参数，因此以函数为参数、为载体进行传递，可以有效的解决对相应头的处理。（此处的功能似乎只有处理相应头）

[web]: /images/20220608/95096d38a6814fcfbab964bb9756d570.png
[SouthEast]: /images/20220608/143b0387f72443449af48d1d7b522588.png
[SouthEast 1]: /images/20220608/0c41d9343e8a406a92891f0091576f04.png
[SouthEast 2]: /images/20220608/ec25aca6af3446d492e23705c2b95e2d.png