不要讓服務器裸奔

學過PHP的都了解，php的正式環(huán)境部署非常簡單，改幾個文件就OK，用FastCgi方式也是分分鐘的事情。相比起來，Python在web應用上的部署就繁雜的多，主要是工具繁多，主流服務器支持不足，在了解Python的生產(chǎn)環(huán)境部署方式之前，先明確一些概念!很重要!

CGI：

CGI即通用網(wǎng)關接口(CommonGatewayInterface)，是外部應用程序(CGI程序)與Web服務器之間的接口標準，是在CGI程序和Web服務器之間傳遞信息的規(guī)程。CGI規(guī)范允許Web服務器執(zhí)行外部程序，并將它們的輸出發(fā)送給Web瀏覽器，CGI將Web的一組簡單的靜態(tài)超媒體文檔變成一個完整的新的交互式媒體。通俗的講CGI就像是一座橋，把網(wǎng)頁和WEB服務器中的執(zhí)行程序連接起來，它把HTML接收的指令傳遞給服務器的執(zhí)行程序，再把服務器執(zhí)行程序的結果返還給HTML頁。CGI的跨平臺性能極佳，幾乎可以在任何操作系統(tǒng)上實現(xiàn)。

CGI方式在遇到連接請求(用戶請求)先要創(chuàng)建cgi的子進程，激活一個CGI進程，然后處理請求，處理完后結束這個子進程。這就是fork-and-execute模式。所以用cgi方式的服務器有多少連接請求就會有多少cgi子進程，子進程反復加載是cgi性能低下的主要原因。當用戶請求數(shù)量非常多時，會大量擠占系統(tǒng)的資源如內(nèi)存，CPU時間等，造成效能低下。

CGI腳本工作流程：

瀏覽器通過HTML表單或超鏈接請求指向一個CGI應用程序的URL。

服務器執(zhí)行務器收發(fā)到請求。所指定的CGI應用程序。

CGI應用程序執(zhí)行所需要的操作，通常是基于瀏覽者輸入的內(nèi)容。

CGI應用程序把結果格式化為網(wǎng)絡服務器和瀏覽器能夠理解的文檔(通常是HTML網(wǎng)頁)。

網(wǎng)絡服務器把結果返回到瀏覽器中。

python有cgi模塊可支持原生cgi程序

FastCGI：

FastCGI是一個可伸縮地、高速地在HTTPserver和動態(tài)腳本語言間通信的接口。多數(shù)流行的HTTPserver都支持FastCGI，包括Apache、Nginx和lighttpd等，同時，F(xiàn)astCGI也被許多腳本語言所支持，其中就有Python。FastCGI是從CGI發(fā)展改進而來的。傳統(tǒng)CGI接口方式的主要缺點是性能很差，因為每次HTTP服務器遇到動態(tài)程序時都需要重新啟動腳本解析器來執(zhí)行解析，然后結果被返回給HTTP服務器。這在處理高并發(fā)訪問時，幾乎是不可用的。FastCGI像是一個常駐(long-live)型的CGI，它可以一直執(zhí)行著，只要激活后，不會每次都要花費時間去fork一次(這是CGI最為人詬病的fork-and-execute模式)。CGI就是所謂的短生存期應用程序，F(xiàn)astCGI就是所謂的長生存期應用程序。由于FastCGI程序并不需要不斷的產(chǎn)生新進程，可以大大降低服務器的壓力并且產(chǎn)生較高的應用效率。它的速度效率最少要比CGI技術提高5倍以上。它還支持分布式的運算,即FastCGI程序可以在網(wǎng)站服務器以外的主機上執(zhí)行并且接受來自其它網(wǎng)站服務器來的請求。

FastCGI是語言無關的、可伸縮架構的CGI開放擴展，其主要行為是將CGI解釋器進程保持在內(nèi)存中并因此獲得較高的性能。眾所周知，CGI解釋器的反復加載是CGI性能低下的主要原因，如果CGI解釋器保持在內(nèi)存中并接受FastCGI進程管理器調(diào)度，則可以提供良好的性能、伸縮性、Fail-Over特性等等。FastCGI接口方式采用C/S結構，可以將HTTP服務器和腳本解析服務器分開，同時在腳本解析服務器上啟動一個或者多個腳本解析守護進程。當HTTP服務器每次遇到動態(tài)程序時，可以將其直接交付給FastCGI進程來執(zhí)行，然后將得到的結果返回給瀏覽器。這種方式可以讓HTTP服務器專一地處理靜態(tài)請求或者將動態(tài)腳本服務器的結果返回給客戶端，這在很大程度上提高了整個應用系統(tǒng)的性能。

FastCGI的工作流程:

WebServer啟動時載入FastCGI進程管理器(PHP-CGI或者PHP-FPM或者spawn-cgi)

FastCGI進程管理器自身初始化，啟動多個CGI解釋器進程(可見多個php-cgi)并等待來自WebServer的連接。

當客戶端請求到達WebServer時，F(xiàn)astCGI進程管理器選擇并連接到一個CGI解釋器。Webserver將CGI環(huán)境變量和標準輸入發(fā)送到FastCGI子進程php-cgi。

FastCGI子進程完成處理后將標準輸出和錯誤信息從同一連接返回WebServer。當FastCGI子進程關閉連接時，請求便告處理完成。FastCGI子進程接著等待并處理來自FastCGI進程管理器(運行在WebServer中)的下一個連接。在CGI模式中，php-cgi在此便退出。

FastCGI的特點：

打破傳統(tǒng)頁面處理技術。傳統(tǒng)的頁面處理技術，程序必須與Web服務器或Application服務器處于同一臺服務器中。這種歷史已經(jīng)早N年被FastCGI技術所打破，F(xiàn)astCGI技術的應用程序可以被安裝在服務器群中的任何一臺服務器，而通過TCP/IP協(xié)議與Web服務器通訊，這樣做既適合開發(fā)大型分布式Web群，也適合高效數(shù)據(jù)庫控制。

明確的請求模式。CGI技術沒有一個明確的角色，在FastCGI程序中，程序被賦予明確的角色(響應器角色、認證器角色、過濾器角色)。

WSGI：

PythonWeb服務器網(wǎng)關接口(PythonWebServerGatewayInterface，縮寫為WSGI)是為Python語言定義的Web服務器和Web應用程序或框架之間的一種簡單而通用的接口。自從WSGI被開發(fā)出來以后，許多其它語言中也出現(xiàn)了類似接口。WSGI是作為Web服務器與Web應用程序或應用框架之間的一種低級別的接口，以提升可移植Web應用開發(fā)的共同點。WSGI是基于現(xiàn)存的CGI標準而設計的。

WSGI區(qū)分為兩個部份：一為“服務器”或“網(wǎng)關”，另一為“應用程序”或“應用框架”。在處理一個WSGI請求時，服務器會為應用程序提供環(huán)境上下文及一個回調(diào)函數(shù)(CallbackFunction)。當應用程序完成處理請求后，透過先前的回調(diào)函數(shù)，將結果回傳給服務器。所謂的WSGI中間件同時實現(xiàn)了API的兩方，因此可以在WSGI服務和WSGI應用之間起調(diào)解作用：從WSGI服務器的角度來說，中間件扮演應用程序，而從應用程序的角度來說，中間件扮演服務器。“中間件”組件可以執(zhí)行以下功能：

重寫環(huán)境變量后，根據(jù)目標URL，將請求消息路由到不同的應用對象。

允許在一個進程中同時運行多個應用程序或應用框架。

負載均衡和遠程處理，通過在網(wǎng)絡上轉發(fā)請求和響應消息。

進行內(nèi)容后處理，例如應用XSLT樣式表。

以前，如何選擇合適的Web應用程序框架成為困擾Python初學者的一個問題，這是因為，一般而言，Web應用框架的選擇將限制可用的Web服務器的選擇，反之亦然。那時的Python應用程序通常是為CGI，F(xiàn)astCGI，mod_python中的一個而設計，甚至是為特定Web服務器的自定義的API接口而設計的。WSGI沒有官方的實現(xiàn),因為WSGI更像一個協(xié)議。只要遵照這些協(xié)議,WSGI應用(Application)都可以在任何服務器(Server)上運行,反之亦然。WSGI就是Python的CGI包裝，相對于Fastcgi是PHP的CGI包裝。

WSGI將web組件分為三類：web服務器，web中間件,web應用程序，wsgi基本處理模式為：WSGIServer->(WSGIMiddleware)*->WSGIApplication。

uwsgi：

uwsgi協(xié)議是一個uWSGI服務器自有的協(xié)議，它用于定義傳輸信息的類型(typeofinformation)，每一個uwsgipacket前4byte為傳輸信息類型描述，它與WSGI相比是兩樣東西。據(jù)稱其效率是fcgi的10倍。具體的協(xié)議內(nèi)容請參考：theuwsgiprotocol(http://uwsgi-docs.readthedocs.org/en/latest/Protocol.html)

以上四者都可以理解為協(xié)議!協(xié)議!協(xié)議!實現(xiàn)了這樣的協(xié)議，就可以實現(xiàn)Web服務器與Web應用程序相關聯(lián)的web服務!

uWSGI：

uWSGI項目旨在為部署分布式集群的網(wǎng)絡應用開發(fā)一套完整的解決方案。uWSGI主要面向web及其標準服務，已經(jīng)成功的應用于多種不同的語言。由于uWSGI的可擴展架構，它能夠被無限制的擴展用來支持更多的平臺和語言。目前，你可以使用C，C++和Objective-C來編寫插件。項目名稱中的“WSGI”是為了向同名的PythonWeb標準表示感謝，因為WSGI為該項目開發(fā)了第一個插件。uWSGI是一個Web服務器，它實現(xiàn)了WSGI協(xié)議、uwsgi、http等協(xié)議。uWSGI，既不用wsgi協(xié)議也不用FastCGI協(xié)議，而是自創(chuàng)了上文說將的uwsgi協(xié)議。

uWSGI的主要特點如下：

超快的性能。

低內(nèi)存占用(實測為apache2的mod_wsgi的一半左右)。

多app管理。

詳盡的日志功能(可以用來分析app性能和瓶頸)。

高度可定制(內(nèi)存大小限制，服務一定次數(shù)后重啟等)。

Gunicorn：

和uWSGi類似的工具，從rails的部署工具(Unicorn)移植過來的。但是它使用的協(xié)議是前文所講的WSGI，這是python2.5時定義的官方標準(PEP333)，根紅苗正，而且部署比較簡單，詳細的使用教程請點擊這里(http://gunicorn.org/)。Gunicorn采用prefork模式，Gunicorn服務器與各種Web框架兼容，只需非常簡單的執(zhí)行，輕量級的資源消耗，以及相當迅速。它的特點是與Django結合緊密，部署特別方便。缺點也很多，不支持HTTP1.1，并發(fā)訪問性能不高，與uWSGI，Gevent等有一定的性能差距。

1.Gunicorn設計

Gunicorn是一個master進程，spawn出數(shù)個工作進程的web服務器。master進程控制工作進程的產(chǎn)生與消亡，工作進程只需要接受請求并且處理。這樣分離的方式使得reload代碼非常方便，也很容易增加或減少工作進程。工作進程這塊作者給了很大的擴展余地，它可以支持不同的IO方式，如Gevent,Sync同步進程，Asyc異步進程，Eventlet等等。master跟worker進程完全分離，使得Gunicorn實質上就是一個控制進程的服務。

2.Gunicorn源碼結構

從Application.run()開始，首先初始化配置，從文件讀取，終端讀取等等方式完成configurate。然后啟動Arbiter，Arbiter是實質上的master進程的核心，它首先從配置類中讀取并設置，然后初始化信號處理函數(shù)，建立socket。然后就是開始spawn工作進程，根據(jù)配置的工作進程數(shù)進行spawn。然后就進入了輪詢狀態(tài)，收到信號，處理信號然后繼續(xù)。這里喚醒進程的方式是建立一個PIPE，通過信號處理函數(shù)往pipe里write，然后master從select.select()中喚醒。

工作進程在spawn后，開始初始化，然后同樣對信號進行處理，并且開始輪詢，處理HTTP請求，調(diào)用WSGI的應用端，得到resopnse返回。然后繼續(xù)。

Sync同步進程的好處在于每個request都是分離的，每個request失敗都不會影響其他request，但這樣導致了性能上的瓶頸。

Tornado：

Tornado即使一款python的開發(fā)框架，也是一個異步非阻塞的http服務器，它本身的數(shù)據(jù)產(chǎn)出實現(xiàn)沒有遵從上文所說的一些通用協(xié)議，因為自身就是web服務器，所以動態(tài)請求就直接通過內(nèi)部的機制，輸出成用戶所請求的動態(tài)內(nèi)容。如果把它作為一個單獨服務器，想用它來配合其他的框架如Flask來部署，則需要采用WSGI協(xié)議，Tornado內(nèi)置了該協(xié)議，tornado.wsgi.WSGIContainer。

wsgiref：

Python自帶的實現(xiàn)了WSGI協(xié)議的的wsgiserver。wsgiserver可以理解為一個符合wsgi規(guī)范的webserver，接收request請求，封裝一系列環(huán)境變量，按照wsgi規(guī)范調(diào)用注冊的wsgiapp，最后將response返回給客戶端。Django的自帶服務器就是它了。

以上都可以理解為實現(xiàn)!實現(xiàn)!實現(xiàn)!實現(xiàn)了協(xié)議的工具!

注：mod_wsgi(apache的模塊)其實也是實現(xiàn)了wsgi協(xié)議的一個模塊，現(xiàn)在幾乎不廢棄了，所以也不多說了，感興趣的自己查一下吧。

所以如果你采用Django框架開發(fā)了應用之后，想部署到生產(chǎn)環(huán)境，肯定不能用Django自帶的，可以用使用uwsgi協(xié)議的uWSGI服務器，也可以采用實現(xiàn)了WSGI協(xié)議的gunicorn或者Tornado，亦可以用FastCGI、CGI模式的Nginx、lighttpd、apache服務器。其他框架亦如此!明白了這些概念在部署的時候就可以做到心中有數(shù)，各種工具之間的搭配也就“知其然，并知其所以然”了。

在我們組的項目中有兩種框架Django和Tornado，生產(chǎn)環(huán)境也用到了兩種部署方式。uWSGI和Gunicorn：

Django項目用Nginx+uWSGI方式部署，Tornado項目用Nginx+Gunicorn方式部署：

Nginx都作為負載均衡以及靜態(tài)內(nèi)容轉發(fā)。Tornado項目用supervisord來管理Gunicorn，用Gunicorn管理Tornado。眾所周知，由于Python的GIL存在，所以Python的并發(fā)都采用多進程模式，所以我們部署的方式是一個核心兩個進程。

以上內(nèi)容為大家介紹了PythonWeb部署方式，希望對大家有所幫助，如果想要了解更多Python相關知識，請關注IT培訓機構:千鋒教育。http://www.jsszjs.cn/