首先，到底什么是網絡服務器？
簡而言之，它是在物理服務器上搭建的一個網絡連接服務器（networking server），永久地等待客戶端發送請求。當服務器收到請求之后，它會生成響應并將 其返回至客戶端?？蛻舳伺c服務器之間的通信，是以HTTP協議進行的。客戶端可以是瀏覽器，也可以是任何支持HTTP協議的軟件。
那么，網絡服務器的簡單實現形式會是怎樣的呢？下面是我對此的理解。示例代碼使用Python語言實現，不過即使你不懂Python語言，你應該也可以從代碼和下面的 解釋中理解相關的概念：
import socketHOST, PORT = '', 8888listen_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)listen_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)listen_socket.bind((HOST, PORT))listen_socket.listen(1)print 'Serving HTTP on port %s ...' % PORTwhile True: client_connection, client_address = listen_socket.accept() request = client_connection.recv(1024) print request http_response = """/ HTTP/1.1 200 OK Hello, World! """ client_connection.sendall(http_response) client_connection.close()
將上面的代碼保存為webserver1.py，或者直接從我的[Github倉庫](https://github.com/rspivak/lsbaws/b lob/master/part1/webserver1.py)下載，然后通過命令行運行該文件：
$ python webserver1.pyServing HTTP on port 8888 …
接下來，在瀏覽器的地址欄輸入這個鏈接http://localhost:8888/hello, 然后按下回車鍵，你就會看見神奇的一幕。在瀏覽器中，應該會出現“ Hello, World!”這句話：
是不是很神奇？接下來，我們來分析背后的實現原理。
首先，我們來看你所輸入的網絡地址。它的名字叫URL（Uniform Resource Locator，統一資源定位符），其基本結構如下：
通過URL，你告訴了瀏覽器它所需要發現并連接的網絡服務器地址，以及獲取服務器上的頁面路徑。不過在瀏覽器發送HTTP請求之前，它首先要與目標網絡服務器建立TC P連接。然后，瀏覽器再通過TCP連接發送HTTP請求至服務器，并等待服務器返回HTTP響應。當瀏覽器收到響應的時候，就會在頁面上顯示響應的內容，而在上面的例
子中,瀏覽器顯示的就是“Hello, World!”這句話。
那么，在客戶端發送請求、服務器返回響應之前，二者究竟是如何建立起TCP連接的呢？要建立起TCP連接，服務器和客戶端都使用了所謂的套接字（socket）。接下 來，我們不直接使用瀏覽器，而是在命令行使用telnet手動模擬瀏覽器。
在運行網絡服務器的同一臺電腦商，通過命令行開啟一次telnet會話，將需要連接的主機設置為localhost，主機的連接端口設置為8888，然后 按回車鍵：
$ telnet localhost 8888Trying 127.0.0.1 …Connected to localhost.
完成這些操作之后，你其實已經與本地運行的網絡服務器建立了TCP連接，隨時可以發送和接收HTTP信息。在下面這張圖片里，展示的是服務器接受新TCP連接所需要完 成的標準流程。
在上面那個telnet會話中，我們輸入GET /hello HTTP/1.1，然后按下回車：
$ telnet localhost 8888Trying 127.0.0.1 …Connected to localhost.GET /hello HTTP/1.1HTTP/1.1 200 OKHello, World!
你成功地手動模擬了瀏覽器！你手動發送了一條HTTP請求，然后收到了HTTP響應。下面這幅圖展示的是HTTP請求的基本結構：
HTTP請求行包括了HTTP方法（這里使用的是GET方法，因為我們希望從服務器獲取內容），服務器頁面路徑（/hello）以及HTTP協議的版本。
為了盡量簡化，我們目前實現的網絡服務器并不會解析上面的請求，你完全可以輸入一些沒有任何意義的代碼，也一樣可以收到"Hello, World!"響應。
在你輸入請求代碼并按下回車鍵之后，客戶端就將該請求發送至服務器了，服務器則會解析你發送的請求，并返回相應的HTTP響應。
下面這張圖顯示的是服務器返回至客戶端的HTTP響應詳情：
我們來分析一下。響應中包含了狀態行HTTP/1.1 200 OK，之后是必須的空行，然后是HTTP響應的正文。
響應的狀態行HTTP/1.1 200 OK中，包含了HTTP版本、HTTP狀態碼以及與狀態碼相對應的原因短語（Reason Phrase）。瀏覽器收到響應之后，會顯示響應的正文，這就是為什么你會在瀏覽器中看到“Hello, World!”這句話。
這就是網絡服務器基本的工作原理了。簡單回顧一下：網絡服務器首先創建一個偵聽套接字（listening socket），并開啟一個永續循環接收新連接；客戶端啟 動一個與服務器的TCP連接，成功建立連接之后，向服務器發送HTTP請求，之后服務器返回HTTP響應。要建立TCP連接，客戶端和服務器都使用了套接字。
現在，你已經擁有了一個基本可用的簡易網絡服務器，你可以使用瀏覽器或其他HTTP客戶端進行測試。正如上文所展示的，通過telnet命令并手動輸入HTTP請 求，你自己也可以成為一個HTTP客戶端。
下面大家思考一下：如何在不對服務器代碼作任何修改的情況下，通過該服務器運行Djando應用、Flask應用和Pyramid應用，同時滿足這些不同網絡 框架的要求？
以前，你選擇的Python網絡框架將會限制所能夠使用的網絡服務器，反之亦然。如果框架和服務器在設計時就是可以相互匹配的，那你就不會面臨這個問題：
但是如果你試圖將設計不相匹配的服務器與框架相結合，那么你肯定就會碰到下面這張圖所展示的這個問題：
這就意味著，你基本上只能使用能夠正常運行的服務器與框架組合，而不能選擇你希望使用的服務器或框架。
那么，你怎樣確保可以在不修改網絡服務器代碼或網絡框架代碼的前提下，使用自己選擇的服務器，并且匹配多個不同的網絡框架呢？為了解決這個問題，就出現了Python Web服務器網關接口（Python Web Server Gateway Interface，簡稱“WSGI”）。
WSGI的出現，讓開發者可以將網絡框架與網絡服務器的選擇分隔開來，不再相互限制。現在，你可以真正地將不同的網絡服務器與網絡開發框架進行混合搭配，選擇滿足自己需求的組合。例如，你可以使用Gunicorn或Nginx/uWSGI或Waitress服務器來運行Django、Flask或Pyramid應用。正是由于服務器和框架均支持WSGI，才真正得以實現二者之間的自由混合搭配。
所以，WSGI就是我在上一篇文章中所留問題的答案。你的網絡服務器必須實現一個服務器端的WSGI接口，而目前所有現代Python網絡框架都已經實現了框架端的WSGI接口，這樣開發者不需要修改服務器的代碼，就可以支持某個網絡框架。
網絡服務器和網絡框架支持WSGI協議，不僅讓應用開發者選擇符合自己需求的組合，同時也有利于服務器和框架的開發者，因為他們可以將注意力集中在自己擅長的領域，而不是相互傾軋。其他編程語言也擁有類似的接口：例如Java的Servlet API和Ruby的Rack。
口說無憑，我猜你肯定在想：“無代碼無真相！”既然如此，我就在這里給出一個非常簡單的WSGI服務器實現：
# Tested with Python 2.7.9, Linux & Mac OS Ximport socketimport StringIOimport sysclass WSGIServer(object): address_family = socket.AF_INET socket_type = socket.SOCK_STREAM request_queue_size = 1 def __init__(self, server_address): # Create a listening socket self.listen_socket = listen_socket = socket.socket( self.address_family, self.socket_type ) # Allow to reuse the same address listen_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) # Bind listen_socket.bind(server_address) # Activate listen_socket.listen(self.request_queue_size) # Get server host name and port host, port = self.listen_socket.getsockname()[:2] self.server_name = socket.getfqdn(host) self.server_port = port # Return headers set by Web framework/Web application self.headers_set = [] def set_app(self, application): self.application = application def serve_forever(self): listen_socket = self.listen_socket while True: # New client connection self.client_connection, client_address = listen_socket.accept() # Handle one request and close the client connection. Then # loop over to wait for another client connection self.handle_one_request() def handle_one_request(self): self.request_data = request_data = self.client_connection.recv(1024) # Print formatted request data a la 'curl -v' print(''.join( '< {line}/n'.format(line=line) for line in request_data.splitlines() )) self.parse_request(request_data) # Construct environment dictionary using request data env = self.get_environ() # It's time to call our application callable and get # back a result that will become HTTP response body result = self.application(env, self.start_response) # Construct a response and send it back to the client self.finish_response(result) def parse_request(self, text): request_line = text.splitlines()[0] request_line = request_line.rstrip('/r/n') # Break down the request line into components (self.request_method, # GET self.path, # /hello self.request_version # HTTP/1.1 ) = request_line.split() def get_environ(self): env = {} # The following code snippet does not follow PEP8 conventions # but it's formatted the way it is for demonstration purposes # to emphasize the required variables and their values # # Required WSGI variables env['wsgi.version'] = (1, 0) env['wsgi.url_scheme'] = 'http' env['wsgi.input'] = StringIO.StringIO(self.request_data) env['wsgi.errors'] = sys.stderr env['wsgi.multithread'] = False env['wsgi.multiprocess'] = False env['wsgi.run_once'] = False # Required CGI variables env['REQUEST_METHOD'] = self.request_method # GET env['PATH_INFO'] = self.path # /hello env['SERVER_NAME'] = self.server_name # localhost env['SERVER_PORT'] = str(self.server_port) # 8888 return env def start_response(self, status, response_headers, exc_info=None): # Add necessary server headers server_headers = [ ('Date', 'Tue, 31 Mar 2015 12:54:48 GMT'), ('Server', 'WSGIServer 0.2'), ] self.headers_set = [status, response_headers + server_headers] # To adhere to WSGI specification the start_response must return # a 'write' callable. We simplicity's sake we'll ignore that detail # for now. # return self.finish_response def finish_response(self, result): try: status, response_headers = self.headers_set response = 'HTTP/1.1 {status}/r/n'.format(status=status) for header in response_headers: response += '{0}: {1}/r/n'.format(*header) response += '/r/n' for data in result: response += data # Print formatted response data a la 'curl -v' print(''.join( '> {line}/n'.format(line=line) for line in response.splitlines() )) self.client_connection.sendall(response) finally: self.client_connection.close()SERVER_ADDRESS = (HOST, PORT) = '', 8888def make_server(server_address, application): server = WSGIServer(server_address) server.set_app(application) return serverif __name__ == '__main__': if len(sys.argv) < 2: sys.exit('Provide a WSGI application object as module:callable') app_path = sys.argv[1] module, application = app_path.split(':') module = __import__(module) application = getattr(module, application) httpd = make_server(SERVER_ADDRESS, application) print('WSGIServer: Serving HTTP on port {port} .../n'.format(port=PORT)) httpd.serve_forever() 上面的代碼比第一部分的服務器實現代碼要長的多，但是這些代碼實際也不算太長，只有不到150行，大家理解起來并不會太困難。上面這個服務器的功能也更多——它可以運行你使用自己喜歡的框架所寫出來的網絡應用，無論你選擇Pyramid、Flask、Django或是其他支持WSGI協議的框架。
你不信？你可以自己測試一下，看看結果如何。將上述代碼保存為webserver2.py，或者直接從我的Github倉庫下載。如果你運行該文件時沒有提供任何參數，那么程序就會報錯并退出。
$ python webserver2.pyProvide a WSGI application object as module:callable
上述程序設計的目的，就是運行你開發的網絡應用，但是你還需要滿足一些它的要求。要運行服務器，你只需要安裝Python即可。但是要運行使用Pyramid、Flask和Django等框架開發的網絡應用，你還需要先安裝這些框架。我們接下來安裝這三種框架。我傾向于使用virtualenv安裝。請按照下面的提示創建并激活一個虛擬環境，然后安裝這三個網絡框架。
$ [sudo] pip install virtualenv$ mkdir ~/envs$ virtualenv ~/envs/lsbaws/$ cd ~/envs/lsbaws/$ lsbin include lib$ source bin/activate(lsbaws) $ pip install pyramid(lsbaws) $ pip install flask(lsbaws) $ pip install django
接下來，你需要創建一個網絡應用。我們首先創建Pyramid應用。將下面的代碼保存為pyramidapp.py文件，放至webserver2.py所在的文件夾中，或者直接從我的Github倉庫下載該文件：
from pyramid.config import Configuratorfrom pyramid.response import Responsedef hello_world(request): return Response( 'Hello world from Pyramid!/n', content_type='text/plain', )config = Configurator()config.add_route('hello', '/hello')config.add_view(hello_world, route_name='hello')app = config.make_wsgi_app() 現在，你可以通過自己開發的網絡服務器來啟動上面的Pyramid應用。
(lsbaws) $ python webserver2.py pyramidapp:appWSGIServer: Serving HTTP on port 8888 ...
在運行webserver2.py時，你告訴自己的服務器去加載pyramidapp模塊中的app可調用對象（callable）。你的服務器現在可以接收HTTP請求，并將請求中轉至你的Pyramid應用。應用目前只能處理一個路由（route）：/hello。在瀏覽器的地址欄輸入http://localhost:8888/hello，按下回車鍵，觀察會出現什么情況：
你還可以在命令行使用curl命令，來測試服務器運行情況：
$ curl -v http://localhost:8888/hello...
接下來我們創建Flask應用。重復上面的步驟。
from flask import Flaskfrom flask import Responseflask_app = Flask('flaskapp')@flask_app.route('/hello')def hello_world(): return Response( 'Hello world from Flask!/n', mimetype='text/plain' )app = flask_app.wsgi_app 將上面的代碼保存為flaskapp.py，或者直接從我的Github倉庫下載文件，并運行：
(lsbaws) $ python webserver2.py flaskapp:appWSGIServer: Serving HTTP on port 8888 ...
然后在瀏覽器地址欄輸入http://localhost:8888/hello，并按下回車：
同樣，在命令行使用curl命令，看看服務器是否會返回Flask應用生成的信息：
$ curl -v http://localhost:8888/hello...
這個服務器是不是也能支持Django應用？試一試就知道了！不過接下來的操作更為復雜一些，我建議大家克隆整個倉庫，并使用其中的djangoapp.py文件。下面的代碼將一個名叫helloworld的Django應用添加至當前的Python路徑中，然后導入了該項目的WSGI應用。
import syssys.path.insert(0, './helloworld')from helloworld import wsgiapp = wsgi.application
將上面的代碼保存為djangoapp.py，并使用你開發的服務器運行這個Django應用。
(lsbaws) $ python webserver2.py djangoapp:appWSGIServer: Serving HTTP on port 8888 ...
同樣，在瀏覽器中輸入http://localhost:8888/hello，并按下回車鍵：
接下來，和前面幾次一樣，你通過命令行使用curl命令進行測試，確認了這個Djando應用成功處理了你發出的請求：
$ curl -v http://localhost:8888/hello...
你有沒有按照上面的步驟測試？你做到了讓服務器支持全部三種框架嗎？如果沒有，請盡量自己動手操作。閱讀代碼很重要，但這系列文章的目的在于重新開發，而這意味著你需要自己親自動手。最好是你自己重新輸入所有的代碼，并確保代碼運行結果符合預期。
經過上面的介紹，你應該已經認識到了WSGI的強大之處：它可以讓你自由混合搭配網絡服務器和框架。WSGI為Python網絡服務器與Python網絡框架之間的交互提供了一個極簡的接口，而且非常容易在服務器端和框架端實現。下面的代碼段分別展示了服務器端和框架端的WSGI接口：
def run_application(application): """Server code.""" # This is where an application/framework stores # an HTTP status and HTTP response headers for the server # to transmit to the client headers_set = [] # Environment dictionary with WSGI/CGI variables environ = {} def start_response(status, response_headers, exc_info=None): headers_set[:] = [status, response_headers] # Server invokes the ‘application' callable and gets back the # response body result = application(environ, start_response) # Server builds an HTTP response and transmits it to the client …def app(environ, start_response): """A barebones WSGI app.""" start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/plain')]) return ['Hello world!']run_application(app) 下面給大家解釋一下上述代碼的工作原理：
網絡框架提供一個命名為application的可調用對象（WSGI協議并沒有指定如何實現這個對象）。
服務器每次從HTTP客戶端接收請求之后，調用application。它會向可調用對象傳遞一個名叫environ的字典作為參數，其中包含了WSGI/CGI的諸多變量，以及一個名為start_response的可調用對象。
框架/應用生成HTTP狀態碼以及HTTP響應報頭（HTTP response headers），然后將二者傳遞至start_response，等待服務器保存。此外，框架/應用還將返回響應的正文。
服務器將狀態碼、響應報頭和響應正文組合成HTTP響應，并返回給客戶端（這一步并不屬于WSGI協議）。
下面這張圖直觀地說明了WSGI接口的情況：
有一點要提醒大家，當你使用上述框架開發網絡應用的時候，你處理的是更高層級的邏輯，并不會直接處理WSGI協議相關的要求，但是我很清楚，既然你正在看這篇文章，你一定對框架端的WSGI接口很感興趣。所以，我們接下來在不使用Pyramid、Flask或Djando框架的前提下，自己開發一個極簡的WSGI網絡應用/網絡框架，并使用WSGI服務器運行該應用：
def app(environ, start_response): """A barebones WSGI application. This is a starting point for your own Web framework :) """ status = '200 OK' response_headers = [('Content-Type', 'text/plain')] start_response(status, response_headers) return ['Hello world from a simple WSGI application!/n'] 將上述代碼保存為wsgiapp.py文件，或者直接從我的Github倉庫下載，然后利用網絡服務器運行該應用：
(lsbaws) $ python webserver2.py wsgiapp:appWSGIServer: Serving HTTP on port 8888 ...
在瀏覽器中輸入下圖中的地址，然后按回車鍵。結果應該是這樣的：
你剛剛自己編寫了一個極簡的WSGI網絡框架！太不可思議了。
接下來，我們重新分析服務器返回給客戶端的對象。下面這張圖展示的是你通過HTTP客戶端調用Pyramid應用后，服務器生成的HTTP響應：
上圖中的響應與你在第一篇中看到的有些類似，但是也有明顯不同之處。舉個例子，其中就出現了你之前沒有看到過的4歌HTTP報頭：Content-Type，Content-Length，Date和Server。這些事網絡服務器返回的響應對象通常都會包含的報頭。不過，這四個都不是必須的。報頭的目的是傳遞有關HTTP請求/響應的額外信息。
既然你已經對WSGI接口有了更深的理解，下面這張圖對響應對象的內容進行了更詳細的解釋，說明了每條內容是如何產生的。
到目前為止，我還沒有介紹過environ字典的具體內容，但簡單來說，它是一個必須包含著WSGI協議所指定的某些WSGI和CGI變量。服務器從HTTP請求中獲取字典所需的值。下面這張圖展示的是字典的詳細內容：
網絡框架通過該字典提供的信息，根據指定的路由和請求方法等參數來決定使用哪個視圖（views），從哪里讀取請求正文，以及如何輸出錯誤信息。
截至目前，你已經成功創建了自己的支持WSGI協議的網絡服務器，還利用不同的網絡框架開發了多個網絡應用。另外，你還自己開發了一個極簡的網絡框架。本文介紹的內容不可謂不豐富。我們接下來回顧一下WSGI網絡服務器如何處理HTTP請求：
- 首先，服務器啟動并加載網絡框架/應用提供的application可調用對象
- 然后，服務器讀取一個請求信息
- 然后，服務器對請求進行解析
- 然后，服務器使用請求數據創建一個名叫environ的字典
- 然后，服務器以environ字典和start_response可調用對象作為參數，調用application，并獲得應用生成的響應正文。
- 然后，服務器根據調用application對象后返回的數據，以及start_response設置的狀態碼和響應標頭，構建一個HTTP響應。
- 最后，服務器將HTTP響應返回至客戶端。
以上就是第二部分的所有內容。你現在已經擁有了一個正常運行的WSGI服務器，可以支持通過遵守WSGI協議的網絡框架所寫的網絡應用。最棒的是，這個服務器可以不需要作任何代碼修改，就可以與多個網絡框架配合使用。
