django框架--底层架构
零、参考
https://www.jianshu.com/p/679dee0a4193
https://www.letiantian.me/2015-09-10-understand-python-wsgi/
一、对于web服务的理解
web
服务应该至少包含两个模块:web
服务器和web
应用程序,两个模块在功能和代码上解耦。
web
服务器负责处理socket
调用、http
数据解析和封装等底层操作。
web
应用程序负责业务处理、数据增删改查、页面渲染/生成等高层操作。
web
服务器一旦接收到http
请求,经过自身的解析后就会调用web
应用程序来处理业务逻辑,并得到web
应用程序的返回值,再经过自身的封装发送给客户端。
二、对于wsgi协议的理解
在web
服务器和web
应用程序之间需要定义一个接口规则,这也叫协议,用于明确两者之间以什么样的形式交互数据。即:web
服务器应该以什么样的形式调用web应用程序,而web
应用程序又应该定义成什么形式。
python
下规定的web
服务的接口规则叫做wsgi
,wsgi
协议对于server
和application
的接口定义如下:
对于server
调用规则的定义:
response = application(environ, start_response)
对于application
接口编码的定义:
def application(environ, start_response):
status = '200 OK'
response_headers = [('Content-Type', 'text/plain'),]
start_response(status, response_headers)
return [b'hello',]
只要是遵从如上形式进一步封装server
和application
的,均称为实现了wsgi
协议的server/application
。
python
内置提供了一个wsigref
模块用于提供server
,但是只能用于开发测试,django
框架就是使用此模块作为它的server
部分,也就说,实际生产中的server
部分,还需要使用其他模块来实现。
任何web
框架,可能没有实现server
部分或者只实现一个简单的server
,但是,web
框架肯定实现了application
部分。application
部分完成了对一次请求的全流程处理,其中各环节都可以提供丰富的功能,比如请求和响应对象的封装、model/template
的实现、中间件的实现等,让我们可以更加细粒度的控制请求/响应的流程。
三、自定义一个简单的基于wsgi协议的web框架
django
框架的server
部分由python
内置的wsgiref
模块提供,我们只需要编写application
应用程序部分。
from wsgiref.simple_server import make_server
def app(environ, start_response): # wsgi协议规定的application部分的编码形式,可在此基础上扩展
status = '200 OK'
respones_headers = []
start_response(status, response_headers)
return [b'hello',]
if __name__ == '__main__':
httpd = make_server('127.0.0.1', 8080, app)
httpd.serve_forever()
用以下图示表示简单的web请求流程架构(伪代码)
web
服务器就像是一颗心脏不停的跳动,驱动整个web
系统为用户提供http
访问服务,并调用application
返回响应
四、django中的server实现
django
使用的底层server
模块是基于python
内置的wsgiref
模块中的simple_server
,每次django
的启动都会执行如下run
函数。run
函数中会执行serve_forever
,此步骤将会启动socket_server
的无限循环,此时就可以循环提供请求服务,每次客户端请求到来,服务端就执行django
提供的application
模块。
django
中server
的启动----django.core.servers.basehttp.py
"""
HTTP server that implements the Python WSGI protocol (PEP 333, rev 1.21).
Based on wsgiref.simple_server which is part of the standard library since 2.5.
This is a simple server for use in testing or debugging Django apps. It hasn't
been reviewed for security issues. DON'T USE IT FOR PRODUCTION USE!
"""
def run(addr, port, wsgi_handler, ipv6=False, threading=False, server_cls=WSGIServer):
server_address = (addr, port)
if threading:
httpd_cls = type('WSGIServer', (socketserver.ThreadingMixIn, server_cls), {})
else:
httpd_cls = server_cls
httpd = httpd_cls(server_address, WSGIRequestHandler, ipv6=ipv6)
if threading:
# ThreadingMixIn.daemon_threads indicates how threads will behave on an
# abrupt shutdown; like quitting the server by the user or restarting
# by the auto-reloader. True means the server will not wait for thread
# termination before it quits. This will make auto-reloader faster
# and will prevent the need to kill the server manually if a thread
# isn't terminating correctly.
httpd.daemon_threads = True
httpd.set_app(wsgi_handler)
httpd.serve_forever()
底层无限循环将作为web
服务的主要驱动----socektserver.py
def serve_forever(self, poll_interval=0.5):
"""Handle one request at a time until shutdown.
Polls for shutdown every poll_interval seconds. Ignores
self.timeout. If you need to do periodic tasks, do them in
another thread.
"""
self.__is_shut_down.clear()
try:
# XXX: Consider using another file descriptor or connecting to the
# socket to wake this up instead of polling. Polling reduces our
# responsiveness to a shutdown request and wastes cpu at all other
# times.
with _ServerSelector() as selector:
selector.register(self, selectors.EVENT_READ)
while not self.__shutdown_request:
ready = selector.select(poll_interval)
if ready:
self._handle_request_noblock()
self.service_actions()
finally:
self.__shutdown_request = False
self.__is_shut_down.set()
server
对于application
的调用----wsgiref.handlers.py
def run(self, application):
"""Invoke the application"""
# Note to self: don't move the close()! Asynchronous servers shouldn't
# call close() from finish_response(), so if you close() anywhere but
# the double-error branch here, you'll break asynchronous servers by
# prematurely closing. Async servers must return from 'run()' without
# closing if there might still be output to iterate over.
try:
self.setup_environ()
self.result = application(self.environ, self.start_response)
self.finish_response()
except:
try:
self.handle_error()
except:
# If we get an error handling an error, just give up already!
self.close()
raise # ...and let the actual server figure it out.
五、django中的application实现
django
的application
模块是通过WSGIHandler
的一个实例来提供的,此实例可以被call
,然后根据wsgi
的接口规则传入environ
和start_response
。所以本质上,django
就是使用的内置python
提供的wsgiref.simple_server
再对application
进行丰富的封装。大部分的django
编码工作都在application
部分。
application
的编码定义部分----django.core.handlers.wsgi.py
class WSGIHandler(base.BaseHandler):
request_class = WSGIRequest
def __init__(self, *args, **kwargs):
super().__init__(*args, **kwargs)
self.load_middleware()
def __call__(self, environ, start_response):
set_script_prefix(get_script_name(environ))
signals.request_started.send(sender=self.__class__, environ=environ)
request = self.request_class(environ)
response = self.get_response(request)
response._handler_class = self.__class__
status = '%d %s' % (response.status_code, response.reason_phrase)
response_headers = list(response.items())
for c in response.cookies.values():
response_headers.append(('Set-Cookie', c.output(header='')))
start_response(status, response_headers)
if getattr(response, 'file_to_stream', None) is not None and environ.get('wsgi.file_wrapper'):
response = environ['wsgi.file_wrapper'](response.file_to_stream)
return response
六、django的底层调用链
七、总结
web
服务是基于socket
的高层服务,所以web
服务必须含有web
服务器这一模块。
web
服务需要动态渲染数据,需要中间件来丰富功能,需要封装和解析来处理数据,所以web
服务必须含有web
应用程序这一模块。
web
框架是一种工具集,封装了各种功能的底层代码,提供给我们方便开发的接口。但不论是哪一种框架,它们的底层原理基本都是一致的。
应该深入学习、研究一个web
框架,精通一门框架的实现原理和设计理念。
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