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Python 之 WSGI、uWSGI 和 uwsgi 介绍

一、概述

WSGI 、uWSGI 和 uwsgi 是三个相关的概念，它们是在 Web 应用程序开发中使用的不同的工具和协议。下面是它们的详细介绍：

  • WSGI（Web Server Gateway Interface）：WSGI 是一个 Python Web 应用程序与 Web 服务器之间的接口规范，它定义了应用程序和服务器之间的标准接口，使得应用程序可以在不同的 Web 服务器上运行。WSGI 规范规定了应用程序必须实现的接口方法和服务器需要支持的方法。WSGI 协议使得不同的 Python Web 框架（例如 Flask、Django 等）能够在不同的 Web 服务器上运行，这些服务器可以是 Apache、Nginx 等。
  • uWSGI：uWSGI 是一个 Web 服务器，它是一个用 C 语言编写的 Web 应用程序容器，支持运行 Python、Ruby、Perl 等多种编程语言。uWSGI 服务器可以作为一个独立的应用服务器，也可以与其他 Web 服务器（如 Nginx、Apache）一起使用，通过 WSGI 协议与 Python 应用程序通信。
  • uwsgi：uwsgi 是一个与 uWSGI 服务器相关的协议。uwsgi 协议是一种二进制协议，它定义了 uWSGI 服务器与应用程序之间的通信协议。使用 uwsgi 协议，uWSGI 服务器可以与 Python 应用程序通信，而不需要像 CGI 那样启动一个新的进程来处理每个请求。uwsgi 协议允许 uWSGI 服务器与应用程序之间进行双向通信，从而提高了性能。

因此，uWSGI 是一个 Web 服务器，可以通过 WSGI 协议与 Python 应用程序通信，并使用 uwsgi 协议进行通信。WSGI 是 Python Web 应用程序与 Web 服务器之间的接口规范，定义了应用程序和服务器之间的标准接口。而 uwsgi 则是 uWSGI 服务器与应用程序之间的二进制通信协议。

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二、安装 uwsgi 模块

uWSGI 是一种 Web 服务器网关接口（Web Server Gateway Interface），它可以用于将 Python Web 应用程序与 Web 服务器（如 Nginx 或 Apache）集成在一起。

  • 在使用uWSGI模块时，需要安装uwsgi模块，并在Python Web应用程序中导入uwsgi模块，并使用uwsgi模块提供的函数来配置和管理Web应用程序的运行。常见的uwsgi模块函数包括uwsgi.optin()、uwsgi.route()、uwsgi.applications()等。
  • 另外，uWSGI模块还提供了一些高级特性，如Master/Worker模式、进程管理、负载均衡、自动扩展等，使得Web应用程序可以更好地适应高并发和大流量的情况。

1）配置pip源

国内源地址：

  • pypi 清华大学源：https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
  • pypi 腾讯源：http://mirrors.cloud.tencent.com/pypi/simple
  • pypi 阿里源：https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/
mkdir~/.pip/
cat >~/.pip/pip.conf<<EOF
[global]
index-url = https://repo.huaweicloud.com/repository/pypi/simple
trusted-host = repo.huaweicloud.com
timeout = 120
EOF

2）安装 uwsgi 模块

# 安装python3
yum -y install python3

yum -y install gcc-c++ -y 
yum -y install python3-devel -y

# 安装 uwsgi flask 模块
pip3 install uwsgi flask

# 查看版本
uwsgi --version

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三、示例演示（uWSGI + Nginx 配置）

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1）安装 nginx

yum update -y
yum install epel-release
yum -y install nginx

2）创建 app.py 文件

创建一个名为 app.py 的文件，添加以下代码：

from flask import Flask
app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello():
return 'Hello, World!'

if __name__ == '__main__':
app.run()

3）创建 uWSGI 配置文件

创建一个 uWSGI 配置文件，例如 uwsgi.ini，其中包含以下信息：

[uwsgi]
module = app:app 
# 相当于命令下面两行
#wsgi-file = app.py # 项目入口文件
#callable = app #flask应用对象
# 支持http+socket两种方式，这里选用socket，也可以选择http-socket，下面会讲解这三种区别
# http = 127.0.0.1:8000
socket = 0.0.0.0:8000
# 也可以使用socket文件，在nginx配置文件中配置也对应，仅限本机通信，一般也很少使用
# socket = /app/myapp.sock

# 注意记得提前创建目录
chdir = /opt/myapp
pidfile=/opt/myapp/myapp.pid
processes = 4
threads = 2
master = true
vacuum = true
py-autoreload = 1
daemonize = /tmp/uwsgi.log

uwsgi.ini常用配置参数详解：

  • chdir=/xxx/xxx # 指定项目目录， 这里写上程序根目录(即app.py文件所在目录)对应上述目录结构为src
  • home=/xxx/xxx # 指定虚拟环境变量
  • wsgi-file=xxx # 指定加载WSGI文件
  • socket=xxx # 指定uwsgi的客户端将要连接的socket的路径（使用UNIX socket的情况）或者地址（使用网络地址的情况）。#socket协议，用于和nginx通讯,端口可配置成别的端口；如果有nginx在uwsgi之前作为代理的话应该配socket 如：socket=0.0.0.0:5000。当然也可以使用http-socket #而如果客户端请求不经过(不搭建)Nginx代理服务器,服务请求直接到uwsgi服务器的话那么就配http。如：http=0.0.0.0:5000;IP和端口与项目启动文件app.py中一致; 127.0.0.1虽然是表示本地IP，但想要在网络上访问必须设置host=0.0.0.0才不受IP限制。
  • callable=app # 这个 app 指的是 flask 项目启动程序中定义的 flask name 的名字，我的启动程序是 app.py , 里面定义的 flask 的名字是 app 。
  • module = mysite.wsgi # 加载一个WSGI模块,这里加载mysite/wsgi.py这个模块
  • `master=true # 指定启动主进程
  • `processes=4 # 设置工作进程的数量
  • threads=2 # 设置每个工作进程的线程数
  • vacuum=true # 当服务器退出时自动删除unix socket文件和pid文件
  • logfile-chmod=644 # 指定日志文件的权限
  • daemonize=%(chdir)/xxx.log # 进程在后台运行，并将日志打印到指定文件
  • pidfile=%(chdir)/xxx.pid # 在失去权限前，将主进程pid写到指定的文件
  • uid=xxx # uWSGI服务器运行时的用户id
  • gid=xxx # uWSGI服务器运行时的用户组id
  • procname-prefix-spaced=xxx # 指定工作进程名称的前缀
  • chdir=/xxx/xxx # 指定项目目录， 这里写上程序根目录(即app.py文件所在目录)对应上述目录结构为/opt/uwsgi/
  • listen = 120 # 设置socket的监听队列大小（默认：100）

4）启动 uWSGI

在命令行中启动 uWSGI：

uwsgi --ini uwsgi.ini
###或者
uwsgi uwsgi.ini

### 重启
uwsgi --reload /opt/myapp/myapp.pid
###关闭
uwsgi --stop /opt/myapp/myapp.pid

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【温馨提示】其实也可以通过一条命令带上对应的参数即可启动，但是不推荐，测试可以。一般使用配置文件的方式启动服务。

使用http协议启动uwsgi的命令为：

uwsgi --http :8000 --ini uwsgi_conf.ini -d ./uwsgi.log --pidfile=uwsgi.pid
  • --http 指定用5800端口启动http协议
  • --ini 指定上述的启动配置文件
  • -d 指定uwsgi的log，方便我们调试
  • --pidfile 将启动的进程号写到uwsgi.pid文件中，方便我们在需要停止服务器时kill掉。

5）配置 Web 服务器

将 Web 服务器配置为反向代理 uWSGI，例如，在 Nginx 中，可以使用以下配置文件：

# vi /etc/nginx/conf.d/myapp.conf
server {
listen 8080;
server_name myapp.com;
location / {
 include uwsgi_params;
 uwsgi_pass 127.0.0.1:8000;
}
}

其中，uwsgi_params 文件包含以下内容：

uwsgi_paramQUERY_STRING $query_string;
uwsgi_paramREQUEST_METHOD $request_method;
uwsgi_paramCONTENT_TYPE $content_type;
uwsgi_paramCONTENT_LENGTH $content_length;

uwsgi_paramREQUEST_URI$request_uri;
uwsgi_paramPATH_INFO$document_uri;
uwsgi_paramDOCUMENT_ROOT$document_root;
uwsgi_paramSERVER_PROTOCOL$server_protocol;
uwsgi_paramREQUEST_SCHEME $scheme;
uwsgi_paramHTTPS$https if_not_empty;

uwsgi_paramREMOTE_ADDR$remote_addr;
uwsgi_paramREMOTE_PORT$remote_port;
uwsgi_paramSERVER_PORT$server_port;
uwsgi_paramSERVER_NAME$server_name;

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【特别注意】uwsgi_params 在nginx conf文件夹下自带，uwsgi_pass一定要跟uwsgi_conf.ini中写的地址完全一致。

6）重启 Web 服务器

重启 Web 服务器以使配置生效。

# 重启
systemctl restart nginx

# 如果是之前nginx服务已经存在，只是修改了配置，可建议使用reload加载
nginx -t && nginx -s reload
# 或者
systemctl reload nginx

访问（浏览器访问，curl访问也行）

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7）Nginx upstream 负载均衡

Nginx上游（upstream）是指一组后端服务器，Nginx可以与其通信并将客户端请求转发到这些服务器。换句话说，上游服务器是N​ginx代理请求的后端服务器。

Nginx的upstream支持5种 分配方式，其中 轮询（默认）、权重、IP散列这三种为Nginx原生支持的分配方式，fair 和 url_hash 为第三方支持的分配方式。

1、轮询（默认）

轮询是upstream的默认分配方式，即每个请求按照时间顺序轮流分配到不同的后端服务器，如果某个后端服务器 down 掉后，能自动剔除。

upstream backend {
server 192.168.182.110:8000;
server 192.168.182.111:8000;
}

2、权重（weight）

轮询的加强版，既可以指定轮询比率，weight 和访问几率成正比，主要应用于后端服务器异质的场景下。

upstream backend {
server 192.168.182.110:8000 weight=1;
server 192.168.182.111:8000 weight=2;
}

3、IP散列（ip_hash）

每个请求按照访问 Ip（即Nginx的前置服务器或客户端IP）的 hash结果分配，这样每个访客会固定访问一个后端服务器，可以解决 session 一致问题。

upstream backend {
ip_hash;
server 192.168.182.110:8000 weight=1;
server 192.168.182.111:8000 weight=2;
}

先在另外一个节点上再起一个uWSGI服务，将上面示例配置修改：

# vi /etc/nginx/conf.d/myapp.conf
upstream backend {
server 192.168.182.110:8000;
server 192.168.182.111:8000;
}

server {
listen 8080;
server_name myapp.com;
location / {
 include uwsgi_params;
 uwsgi_pass backend;
}
}

192.168.182.110 节点 app.py

from flask import Flask
app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello():
return 'Hello, World 192.168.182.110!n'

if __name__ == '__main__':
app.run()

192.168.182.111 节点 app.py

from flask import Flask
app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello():
return 'Hello, World 192.168.182.111!n'

if __name__ == '__main__':
app.run()

验证

curl127.0.0.1:8080

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从上图可知，请求轮询调度，这才是企业一般想要的效果，负载均衡。

8）http、http-socket 和 socket 区别

  • http和http-socket的区别在于，如果我们想直接将uwsgi用作服务器（例如Apache和nginx那样）直接暴露在公网那么就使用http；
  • 如果有单独的服务器（例如Apache或者nginx），由服务器将请求转发给uwsgi处理，并且使用http协议，那么此时使用http-socket。
  • http: 自己会产生一个http进程(可以认为与nginx同一层)负责路由http请求给worker, http进程和worker之间使用的是uwsgi协议。
  • http-socket: 不会产生http进程, 一般用于在前端webserver不支持uwsgi而仅支持http时使用, 他产生的worker使用的是http协议。
  • 因此, http 一般是作为独立部署的选项; http-socket 在前端webserver不支持uwsgi时使用, 如果前端webserver支持uwsgi, 则直接使用socket即可(tcp or unix)。

【1】socket 示例（uwsgi.ini）：

[uwsgi]
module = app:app
#socket = 127.0.0.1:8000
socket = 0.0.0.0:8000

chdir = /opt/myapp
pidfile=/opt/myapp/myapp.pid
processes = 4
threads = 2
master = true
vacuum = true
py-autoreload = 1
daemonize = /tmp/uwsgi.log

nginx配置

upstream backend {
server 192.168.182.110:8000;
server 192.168.182.111:8000;
}

server {
listen 8080;
server_name myapp.com;
location / {
 include uwsgi_params;
 uwsgi_pass backend;
}
}

【2】http 示例（uwsgi.ini）：

[uwsgi]
module = app:app
socket = 0.0.0.0:8000

chdir = /opt/myapp
pidfile=/opt/myapp/myapp.pid
processes = 4
threads = 2
master = true
vacuum = true
py-autoreload = 1
daemonize = /tmp/uwsgi.log

nginx配置

upstream backend {
server 192.168.182.110:8000;
server 192.168.182.111:8000;
}

server {
listen 8080;
server_name myapp.com;
location / {
 include uwsgi_params;
 proxy_pass http://backend;
}
}

【3】http-socket 示例（uwsgi.ini）：

[uwsgi]
module = app:app
http = 0.0.0.0:8000

chdir = /opt/myapp
pidfile=/opt/myapp/myapp.pid
processes = 4
threads = 2
master = true
vacuum = true
py-autoreload = 1
daemonize = /tmp/uwsgi.log

nginx配置

upstream backend {
server 192.168.182.110:8000;
server 192.168.182.111:8000;
}

server {
listen 8080;
server_name myapp.com;
location / {
 include uwsgi_params;
 proxy_pass http://backend;
}
}

9）TCP 与 uinx 区别

TCP和Unix套接字（Unix domain socket）是两种不同类型的套接字。

  • TCP套接字是基于TCP/IP协议的网络套接字，用于在网络上进行进程间通信。TCP套接字需要指定IP地址和端口号，以便其他进程可以连接到该套接字进行通信。TCP套接字是一种跨网络边界的套接字，可以在不同的计算机之间进行通信。TCP套接字常用于客户端/服务器架构中，如Web服务器、数据库服务器等。
  • Unix套接字是基于Unix域套接字（Unix domain socket）的本地套接字，用于在同一台计算机上进行进程间通信。Unix套接字只需要指定一个文件路径，而不需要使用IP地址和端口号。Unix套接字是一种进程间通信（IPC）机制，它提供了高效、可靠和安全的进程间通信方式。Unix套接字通常用于本地服务器和本地客户端之间的通信，例如X Window系统中的客户端和服务器。

因此，TCP套接字用于在网络上进行通信，而Unix套接字用于在同一台计算机上进行通信。虽然TCP套接字可以通过网络连接到不同的计算机，但是Unix套接字提供了更高效的进程间通信机制，并且更适合于需要在同一台计算机上运行的进程间通信。

【TCP 示例】常用uwsgi.ini：

[uwsgi]
module = app:app
socket = 127.0.0.1:8000

chdir = /opt/myapp
pidfile=/opt/myapp/myapp.pid
processes = 4
threads = 2
master = true
vacuum = true
py-autoreload = 1
daemonize = /tmp/uwsgi.log

【unix 示例】仅限于本机通信，很少使用。uwsgi.ini：

[uwsgi]
module = app:app
socket = /opt/myapp/myapp.socket

chdir = /opt/myapp
pidfile=/opt/myapp/myapp.pid
processes = 4
threads = 2
master = true
vacuum = true
py-autoreload = 1
daemonize = /tmp/uwsgi.log

nginx配置

server {
listen 8080;
server_name myapp.com;
location / {
 include uwsgi_params;
 proxy_pass unix:///opt/myapp/myapp.sock;
}
}

Python 中 web开发中的 WSGI、uWSGI 和 uwsgi 三者介绍就先到这里了

以上就是Python 之 WSGI、uWSGI 和 uwsgi 介绍的详细内容，更多请关注其它相关文章！