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区分wsgi、uWSGI、uwsgi、php-fpm、CGI、FastCGI

在学习Python web开发时候,可能会遇到诸如uwsgi,wsgi等名词,下面通过梳理总结探究它们之间的关系。

CGI

CGI,(Common Gateway Interface)通用网关接口,是一个协议,是外部应用程序(CGI程序)与WEB服务器之间的接口标准,该协议定义了Web服务器调用外部应用程序的时候需要输入的参数和给Web服务器的返回结果。通俗来说,规定一个程序该如何与web服务器程序之间通信,从而可以让这个程序跑在web服务器上

起源

最早的Web服务器简单地响应浏览器发来的HTTP请求,并将存储在服务器上的HTML文件返回给浏览器,也就是静态html。这个场景下的服务器一般被称为HTTP服务器,常见的有Apache的httpd和Nginx

事物总是不 断发展,网站也越来越复杂,所以出现动态技术。但是服务器并不能直接运行 php,asp这样的文件,自己不能做,外包给别人吧,但是要与第三做个约定,我给你什么,然后你给我什么,就是握把请求参数发送给你,然后我接收你的处 理结果给客户端。那这个约定就是 common gateway interface,简称cgi。这个协议可以用vb,c,php,python 来实现。cgi只是接口协议,根本不是什么语言。

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引入 CGI 以便客户端请求能够触发 Web 服务器运行另一个外部程序,客户端所输入的数据也会传给这个外部程序,该程序运行结束后会将生成的 HTML 和其他数据通过 Web 服务器再返回给客户端(即动态请求,比如基于 PHP、Python、Java 实现的应用)。利用 CGI 可以针对用户请求动态返回给客户端各种各样动态变化的信息

工作原理

Web服务器与CGI程序的交互
WEB服务器将根据CGI程序的类型决定数据向CGI程序的传送方式,一般是通过标准输入/输出流和环境变量来与CGI程序间传递数据。 如下图所示:
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CGI程序通过标准输入(STDIN)和标准输出(STDOUT)来进行输入输出。此外CGI程序还通过环境变量来得到输入,操作系统提供了许多环境变量,它们定义了程序的执行环境,应用程序可以存取它们。Web服务器和CGI接口又另外设置了一些环境变量,用来向CGI程序传递一些重要的参数。
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常用CGI环境变量:

 变量名 描述
CONTENT_TYPE 这个环境变量的值指示所传递来的信息的MIME类型。目前,环境变量CONTENT_TYPE一般都是:application/x-www-form-urlencoded,他表示数据来自于HTML表单。
CONTENT_LENGTH 如果服务器与CGI程序信息的传递方式是POST,这个环境变量即使从标准输入STDIN中可以读到的有效数据的字节数。这个环境变量在读取所输入的数据时必须使用。
HTTP_COOKIE 客户机内的 COOKIE 内容。
HTTP_USER_AGENT 提供包含了版本数或其他专有数据的客户浏览器信息。
PATH_INFO 这个环境变量的值表示紧接在CGI程序名之后的其他路径信息。它常常作为CGI程序的参数出现。
QUERY_STRING 如果服务器与CGI程序信息的传递方式是GET,这个环境变量的值即使所传递的信息。这个信息经跟在CGI程序名的后面,两者中间用一个问号’?’分隔。
REMOTE_ADDR 这个环境变量的值是发送请求的客户机的IP地址,例如上面的192.168.1.67。这个值总是存在的。而且它是Web客户机需要提供给Web服务器的唯一标识,可以在CGI程序中用它来区分不同的Web客户机。
REMOTE_HOST 这个环境变量的值包含发送CGI请求的客户机的主机名。如果不支持你想查询,则无需定义此环境变量。
REQUEST_METHOD 提供脚本被调用的方法。对于使用 HTTP/1.0 协议的脚本,仅 GET 和 POST 有意义。
SCRIPT_FILENAME CGI脚本的完整路径
SCRIPT_NAME CGI脚本的的名称
SERVER_NAME 这是你的 WEB 服务器的主机名、别名或IP地址。
SERVER_SOFTWARE 这个环境变量的值包含了调用CGI程序的HTTP服务器的名称和版本号。例如,上面的值为Apache/2.2.14(Unix)

每当客户请求CGI的时候,WEB服务器就请求操作系统生成一个新的CGI解释器进程(如php-cgi.exe),CGI 的一个进程则处理完一个请求后退出,下一个请求来时再创建新进程。当然,这样在访问量很少没有并发的情况也行。但当访问量增大,并发存在,这种方式就不适合了,于是就有了FastCGI

FastCGI

FASTCGI是Web服务器(ex:nginx)和语言解释器(ex:uWsgi)两者底层的通信协议的规范,是对CGI的开放的扩展。

CGI的一个扩展,像是一个常驻(long-live)型的CGI ,废除了 CGI fork-and-execute (来一个请求 fork 一个新进程处理,处理完再把进程 kill 掉)的工作方式,转而使用一种长生存期的方法,减少了进程消耗,提升了性能。

而FastCGI 则会先 fork 一个 master 进程,解析配置文件,初始化执行环境,然后再 fork 多个 worker 进程(与 Nginx 有点像),当 HTTP 请求过来时,master 进程将其会传递给一个 worker 进程,然后立即可以接受下一个请求,这样就避免了重复的初始化操作,效率自然也就提高了。而且当 worker 进程不够用时,master 进程还可以根据配置预先启动几个 worker 进程等着;当空闲 worker 进程太多时,也会关掉一些,这样不仅提高了性能,还节约了系统资源

php-fpm

FastCGI 只是一个协议规范,需要每个语言具体去实现,PHP-FPM 就是 PHP 版本的 FastCGI 协议实现,有了它,就是实现 PHP 脚本与 Web 服务器(通常是 Nginx)之间的通信,同时它也是一个 PHP SAPI,从而构建起 PHP 解释器与 Web 服务器之间的桥梁

Php-fpm全称是php fastcgi process manager即php fastcgi进程管理器,相比fastcgi静态的唤起cgi,fpm能根据访问的压力动态的唤起cgi进程和销毁以到达动态的调整cgi数量,这样可以有效的使用内存。除此之外还有其它的一些优点,比如,fpm还可以平滑的重载php配置;由于fpm是使用Unix-Socket来和服务器通讯,所以也不用再配置cgi端口;fpm有更好的状态输出和slowlog日志,502的时候能给出更多的错误细节。

PHP-FPM 负责管理一个进程池来处理来自 Web 服务器的 HTTP 动态请求,在 PHP-FPM 中,master 进程负责与 Web 服务器进行通信,接收 HTTP 请求,再将请求转发给 worker 进程进行处理,worker 进程主要负责动态执行 PHP 代码,处理完成后,将处理结果返回给 Web 服务器,再由 Web 服务器将结果发送给客户端。这就是 PHP-FPM 的基本工作原理

WSGI / uwsgi / uWSGI

在python web开发中,我们经常使用uwsgi配合nginx部署一个web框架,如Django或flask。同时我们又会说,框架和web服务器之间要符合WSGI协议

那就来厘清一下这几个概念。
 
web服务器和web框架
在讲uWSGI和WSGI之前,先要弄清楚web开发的两大块,web服务器和web框架。
web服务器即用来接受客户端请求,建立连接,转发响应的程序。至于转发的内容是什么,交由web框架来处理,即处理这些业务逻辑。如查询数据库、生成实时信息等。Nginx就是一个web服务器,Django或flask就是web框架。
 
那么如何实现uWSGI和WSGI的配合呢?如何做到任意一个web服务器,都能搭配任意一个框架呢?这就产生了WSGI协议。只要web服务器和web框架满足WSGI协议,它们就能相互搭配。所以WSGI只是一个协议,一个约定。而不是python的模块、框架等具体的功能。
 
而uWSGI,则是实现了WSGI协议的一个web服务器。即用来接受客户端请求,转发响应的程序。实际上,一个uWSGI的web服务器,再加上Django这样的web框架,就已经可以实现网站的功能了。

WSGI

WSGI,(WEB SERVER GATEWAY INTERFACE),Web服务器网关接口,是一种Web服务器网关接口,它是一个Web服务器(如Nginx,uWSGI等服务器)与web应用(如Flask框架写的程序)通信的一种规范。当前运行在WSGI协议之上的Web框架有Bottle,Flask,Django

实现了python web程序与服务器之间交互的通用性。有了这个东西,web.py或者bottle或者django等等的python web开发框架,就可以轻松地部署在不同的web server上了,不需要做任何特殊配置(也需要一些小小的配置调整)

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WSGI协议其实是定义了一种server与application解耦的规范,即可以有多个实现WSGI server的服务器,也可以有多个实现WSGI application的框架,那么就可以选择任意的server和application组合实现自己的web应用。例如 uWSGI和 Gunicorn都是实现了WSGI server协议的服务器,Django,Flask是实现了WSGI application协议的web框架,可以根据项目实际情况搭配使用。
 
 像Django,Flask框架都有自己实现的简单的WSGI server,一般用于服务器调试,生产环境下建议用其他WSGI server,WSGI服务器的选择很多,包括uWSGI和gunicorn

uwsgi

同WSGI一样是一种通信协议
uwsgi协议是一个uWSGI服务器自有的协议,它用于定义传输信息的类型(type of information),每一个uwsgi packet前4byte为传输信息类型描述,它与WSGI相比是两样东西。

uWSGI (服务器)

它是一个Web服务器,它实现了WSGI协议、uwsgi、http等协议。用于接收前端服务器转发的动态请求并处理后发给 web 应用程序。
因为apache也好,nginx也罢,它们自己都没有解析动态语言如php的功能,而是分派给其他模块来做,比如apache就可以说内置了php模块,支持的非常爽,让人感觉好像apache就支持php一样。uwsgi实现了WSGI协议、uwsgi、http等协议。 Nginx中HttpUwsgiModule的作用是与uWSGI服务器进行交换。

uWSGI是使用C编写的,显示了自有的uwsgi协议的Web服务器。它自带丰富的组件,其中核心组件包含进程管理、监控、IPC等功能,实现应用服务器接口的请求插件支持多种语言和平台,比如WSGI、Rack、Lua WSAPI,网管组件实现了负载均衡、代理和理由功能

uWSGI也可以当做中间件。

  • 如果是Nginx+uWSGI+App,那uWSGI就是一个中间件
  • 如果是uWSGI+App,那它就是服务器

Nginx+uWGSI

假设我们使用 python 的 Django 框架写了一个网站,现在要将它挂在网上运行,我们一般需要:

  • Nginx 做为代理服务器:负责静态资源发送(js、css、图片等)、动态请求转发以及结果的回复。
  • uWSGI 做为后端服务器:负责接收 Nginx 转发的请求并处理后发给 Django 应用以及接收 Django 应用返回信息转发给 Nginx。
  • Django 应用收到请求后处理数据并渲染相应的返回页面给 uWSGI 服务器。

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一个Django应用,通过WSGI协议连接uWSGI服务器,uWSGI服务器实现WSGI、http等协议,通过uwsgi协议和Nginx服务器实现http的动态请求和转发以及结果

问题:有uWGSI了Django为什么还需要Nginx?
一个普通的个人网站,访问量不大的话,当然可以由uWSGI和Django构成。但是一旦访问量过大,客户端请求连接就要进行长时间的等待。这个时候就出来了分布式服务器,我们可以多来几台web服务器,都能处理请求。但是谁来分配客户端的请求连接和web服务器呢?Nginx就是这样一个管家的存在,由它来分配。这也就是由Nginx实现反向代理,即代理服务器。
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Nginx是一个HTTP和反向代理服务器

  • 正向代理
    正向的就是由浏览器主动的想代理服务器发出请求,经代理服务器做出处理后再转给目标服务器

  • 反向代理
    反向的就是不管浏览器同不同意,请求都会经过代理服务器处理再发给目标服务器

使用Nginx作为反向代理服务器的好处:

  • 安全

不管什么请求都要经过代理服务器,可以避免外部程序直接攻击Web服务器

  • 负载均衡

根据请求情况和服务器负载情况,将请求分配给不同的Web服务器,保证服务器性能

  • 提高Web服务器的IO性能

请求从客户端传到Web服务器是需要时间的,传递多长时间就会让这个进程阻塞多长时间,而通过反向代理,就可以由反向代理完整接受该请求,然后再传给Web服务器,从而保证服务器性能,而且有的一些简单的事情(比如静态文件)可以直接由反向代理处理,不经过Web服务器

总结

  • WSGI是一种通信协议
  • uwsgi是一种通信协议,常用于在uWSGI服务器与其他网络服务器的数据通信
  • 而uWSGI是实现了uwsgi和WSGI两种协议的Web服务器

百度百科上说uwsgi是一种线路协议而不是通信协议,个人更倾向于uwsgi是类似WSGI的通信协议的说法,uwsgi和WSGI都是基于CGI扩展出来的。

ASGI

异步网关协议接口,一个介于网络协议服务和Python应用之间的标准接口,能够处理多种通用的协议类型,包括HTTP,HTTP2和WebSocket。
然而目前的常用的WSGI主要是针对HTTP风格的请求响应模型做的设计,并且越来越多的不遵循这种模式的协议逐渐成为Web变成的标准之一,例如WebSocket。

ASGI尝试保持在一个简单的应用接口的前提下,提供允许数据能够在任意的时候、被任意应用进程发送和接受的抽象。并且同样描述了一个新的,兼容HTTP请求响应以及WebSocket数据帧的序列格式。允许这些协议能通过网络或本地socket进行传输,以及让不同的协议被分配到不同的进程中。
 

WSGI和ASGI的区别

WSGI是基于HTTP协议模式的,不支持WebSocket,而ASGI的诞生则是为了解决Python常用的WSGI不支持当前Web开发中的一些新的协议标准。同时,ASGI对于WSGI原有的模式的支持和WebSocket的扩展,即ASGI是WSGI的扩展。

参考

https://www.cnblogs.com/wanghetao/p/3934350.html
https://baike.baidu.com/item/fastcgi/10880685
https://www.jianshu.com/p/679dee0a4193
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1590941335729952485&wfr=spider&for=pc
https://blog.csdn.net/qq_35318838/article/details/61198183

posted @ 2021-12-02 22:20  DevOps在路上  阅读(953)  评论(0编辑  收藏  举报