python WSGI和ASGI的区别

用户到我们web应用中间经过的相关协议，具体介绍和pyhton相关的WSGI和ASGI，我先把结论列出来，详细描述请看下面介绍！

请大家先记住这张图，带着问题和整个框架去看比较易于了解

CGI，WSGI，ASGI、框架以及Web服务器的关系：比如flask，这是一个同步框架，同时也是一个Web应用，一个请求需要经过Web服务器和WSGI服务器才能和框架“交流”数据。下面请看一张图来澄清整个链路

对这张图有一段话解释这里借鉴一下，参考[1]

 

首先nginx 是对外的服务接口，外部浏览器通过url访问nginx,

nginx 接收到浏览器发送过来的http请求，将包进行解析，分析url，如果是静态文件请求就直接访问用户给nginx配置的静态文件目录，直接返回用户请求的静态文件， 如果不是静态文件，而是一个动态的请求，那么nginx就将请求转发给uwsgi,uwsgi 接收到请求之后将包进行处理，处理成wsgi可以接受的格式，并发给wsgi,wsgi 根据请求调用应用程序的某个文件，某个文件的某个函数，最后处理完将返回值再次交给wsgi,wsgi将返回值进行打包，打包成uwsgi能够接收的格式，uwsgi接收wsgi 发送的请求，并转发给nginx,nginx最终将返回值返回给浏览器。

要知道第一级的nginx并不是必须的，uwsgi完全可以完成整个的和浏览器交互的流程，但是要考虑到某些情况

​ a. 安全问题，程序不能直接被浏览器访问到，而是通过nginx,nginx只开放某个接口，uwsgi本身是内网接口，这样运维人员在nginx上加上安全性的限制，可以达到保护程序的作用。

​ b. 负载均衡问题，一个uwsgi很可能不够用，即使开了多个work也是不行，毕竟一台机器的cpu和内存都是有限的，有了nginx做代理，一个nginx可以代理多台uwsgi完成uwsgi的负载均衡。

​ c. 静态文件问题，用django或是uwsgi这种东西来负责静态文件的处理是很浪费的行为，而且他们本身对文件的处理也不如nginx好，所以整个静态文件的处理都直接由nginx完成，静态文件的访问完全不去经过uwsgi以及其后面的东西。

通用型网关接口：CGI、FastCGI

网关接口是一种协议，为了实现加载动态脚本。CGI程序则是实现了CGI协议的一种程序

Web服务器网关接口协议：WSGI、ASGI、uwsgi

网关接口是用于Web应用与Web服务器进行通讯。其中WSGI、ASGI是专为python设计的网关接口。uwsgi是uWSGI服务器自有的传输协议

实现了Web服务器网关接口的软件有：uWSGI（注意大小写）、uvicorn、gunicorn

同步异步：同步是指执行是串行的，需要处理完当前任务在处理一下；异步指并行的，现有的任务不影响下一个任务的执行。类比到请求上面就是假如同时有两个请求进来，在同步处理的框架下第二个请求需要等第一个结束之后才能响应，而异步就可以并行处理

Web框架：

诸如Flask、Django这类pyhton Web框架，可以被启动当成服务器的原因，都是因为其自带启动了WSGI服务器，才允许Web服务器与Web框架之间进行连接。（效率极其低下，一般生产可以使用gunicorn、gevent等WSGI服务器）

这里请参考flask启动的案例，Flask.run()

def run(self, host=None, port=None, debug=None, load_dotenv=True, **options):
    """Runs the application on a local development server.

    Do not use ``run()`` in a production setting. It is not intended to
    meet security and performance requirements for a production server.
    Instead, see :ref:`deployment` for WSGI server recommendations.
    ****"""
    *     # 省略了部分代码
    *     # 省略了部分代码
    *     # 省略了部分代码
    from werkzeug.serving import run_simple

    try:
        run_simple(host, port, self, **options)
    *     # 省略了部分代码
    *     # 省略了部分代码
    *     # 省略了部分代码
    
这里注意到run_simple，我们继续跟踪进去看其代码，如下：

def run_simple(
    hostname,
    port,
    application,
    use_reloader=False,
    use_debugger=False,
    use_evalex=True,
    extra_files=None,
    reloader_interval=1,
    reloader_type="auto",
    threaded=False,
    processes=1,
    request_handler=None,
    static_files=None,
    passthrough_errors=False,
    ssl_context=None,
):
    """Start a WSGI application. Optional features include a reloader,
    multithreading and fork support."""

可以看到这里就是做启动WSGI服务的简单准备工作，具体代码就不分析，感兴趣的小伙伴可以去跟踪看下生成的过程

而FastAPI这类高性能、纯Web框架，是没有带WSGI或者ASGI协议的服务器启动功能的，所以我们在启动的时候需要用uvicorn等命令

总结：框架是为了让我们专注于逻辑代码和业务的实现，我们可以无需将时间和精力花在数据如何传输，如何编码，请求和响应是如何执行的。不过这中间可能会涉及到服务器之间的层层关系，所以我们有必要了解一下整个链路来龙去脉

协议，规范    支持的请求协议（常见，未列全）    同步/异步    支持的框架
CGI    HTTP        CGI程序
WSGI    HTTP    同步    Flup，Flask
ASGI    HTTP，HTTP2，WebSocket等    同步/异步    FastAPI，Quart，Sanic，Vibora，Tornado
CGI
CGI(Common Gateway Interface),通用网关接口，它是一种协议，是Web服务器和独立进程之间的协议，它会把HTTP请求的Request的Header设置成进程环境变量，HTTP请求的Body正文设置成进程的标准输入，进程的标准输出设置为HTTP响应的Response。

早期的Web服务器，只能响应浏览器发来的HTTP静态资源的请求，随着技术的发展，需要用到动态技术。由于Web服务器不能直接运行动态脚本，为了解决Web服务器与应用程序之间数据互通，出现了CGI。由于效率低下，不安全等原因，目前在生产环境基本被抛弃。

CGI程序
CGI（Common Gateway Interface）是一个接口规范或协议，实现其规范的程序叫做CGI程序。Web客户端发送HTTP请求到Web服务端，之后服务端通过CGI程序进行处理数据，处理完的结果在逐层返回，请看下图

我们常说的Web服务器一般是用于加载静态文件的请求，有一些动态脚本的请求，就会需要Web服务器创建一个新的进程来启动CGI程序，也就是CGI程序进行加载动态脚本，之后由Web服务器返回给客户端。

CGI程序可以是任何有标准输入和输出的脚本语言或者编程语言实现的，但由于其漏洞大，安全性低，每次有动态页面请求都会启动一个CGI程序，因此服务器压力特别大。逐渐出现了mod_perl、FastCGI等增强版本

WSGI
Web服务器网关接口（Python Web Server Gateway Interface），缩写为WSGI，它是一种专为python定义的接口规范，用于web服务端和web应用（框架）之间的连接，如此web应用可以一起处理一个请求，同时也是基于CGI进行设计的

通俗的理解，WSGI也是一种规范协议，主要是建立一个适用于服务器与Web框架之间的接口。那么跟CGI类似的，你可以通过自己的编程语言实现符合WSGI的应用程序，下面看一下WIKI上面的例子

def app(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/plain')])
    yield "Hello world!\n"
1
2
3
其中

第一行定义了一个名为 app 的 callable服务器网关接口#cite_note-2)，接受两个参数，environ 和 start_response，environ 是一个字典包含了 CGI 中的环境变量。
第二行调用了start_response，状态指定为“200 OK”，消息头指定为内容类型是“text/plain”。start_response 也是一个 callable，接受两个必须的参数，status（HTTP 状态）和 response_headers（响应消息的头）。
第三行将响应消息的消息体返回。
这里的流程请注意：

Web客户端（浏览器）发送请求

HTTP服务器接收请求

实现了WSGI的服务器接收请求（可以和2合并）

a. 把环境变量和请求参数以及一个callback回调函数传递给Web应用程序

b. Web应用程序处理完之后通过回调函数返回给HTTP服务器

WSGI 协议包含两个部分，一个是 WSGI 服务器端（server），另一个则是应用程序端(application)。即 WSGI 对上文中的 Web 应用程序也有比较严格协议规定。固编写 Web 应用程序通常需要使用支持 WSGI 协议的应用框架，如 Django、Flask 等。

ASGI
异步网关接口（Asynchronous Server Gateway Interface），是WSGI的扩展版本，旨在为Python Web服务、框架和应用之间提供一个标准的异步接口。其本身可以提供同步和异步应用，并且可以并行处理。还能处理多种通用协议，包括HTTP，HTTP2和WebSocket。同WSGI一样，需要有独立的服务器实现这种异步的网关接口，比如Daphne、Uvicorn、Hypercorn等