Python异步编程|ASGI 与 Django(附源码)

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异步服务网关接口(Asynchronous Server Gateway Interface,ASGI)秉承WSGI统一网关接口原则,在异步服务、框架和应用之间提供一个标准接口,同时兼容WSGI。

01、ASGI

ASGI是根据统一接口的思想重新设计的新标准,你可能会有疑问,为什么不直接升级WSGI而去创造新的标准呢?

WSGI是基于HTTP短连接的网关接口,一次调用请求必须尽快处理完毕并返回结果,这种模式并不适用于长连接,例如HTML 5新标准中的技术SSE(Server-Sent Events)和WebSocket,WSGI及传统阻塞型IO 编程模型并不擅长处理这类请求。就算强行升级WSGI以支持异步IO,可是如果配套的技术(如Apache服务器)没有提供相应的支持也是没有意义的。既然Python异步IO 编程模型已经走在了前面,那就制定一个全新的标准ASGI以最优雅的方式支持并使用最新的技术。

ASGI接口是一个异步函数,它要求传入3个参数,分别为 scope、receive和send,示例代码如下:

async def app(scope, receive, send):
    pass

其中scope是一个字典(dict),包括连接相关的信息,图1所示是一个请求中的scope所包括信息的断点调试截图。

receive是一个异步函数,用于读取前端发来的信息,一条读取到的信息结构如下:

{
    'type':'http.request',
    'body':b"",
    'more_body':False
}

该信息中包括3个字段,分别为类型(type)、内容(body)和是否还有更多内容(more_body),其中通过type 可以用来判断该信息是什么类型,如HTTP 请求、生命周期、WebSocket请求等,body是该信息中包括的数据,此数据采用二进制格式,more_body指明当前数据是否已经发送完毕,如果发送完毕,则more_body的值为False,这样便可以用来分段传输大文件。

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■ 图1  断点截图

 send也是一个异步函数,用于向前端发送信息,所发送的信息结构与从前端接收的信息结构类似。一个向前端发送简单信息的示例代码如下:

async def app(scope, receive, send):
#向前端发送HTTP协议头,包括了HTTP状态与协议头
    await send({
        'type':'http.response.start',
        'status':200,
        'headers':[
            [b'content-type', b'text/html'],
        ]
  })
#向前端发送数据,如果数据庞大,还可以分段发送
    await send({
        'type':'http.response.body',
        'body':b"Hello World",
        'more_body':False
    })

除了常规数据通信外,ASGI 还规定了生命周期管理接口,可以用于侦听服务器的启动与关闭。在实际开发工作中,这非常有用,可以用来执行初始化工作与收尾工作,生命周期管理的运用代码如下:

async def app(scope, receive, send):
    request_type = scope['type']
    if request_type == 'lifespan':
        while True:
            message = await receive()
            if message['type'] == 'lifespan.startup':
                await send({'type':'lifespan.startup.complete'})
            elif message['type'] == 'lifespan.shutdown':
                await send({'type':'lifespan.shutdown.complete'})
                break

当scpoe['type']的类型是lifespan时,意味着该请求的类型是生命周期,该请求会在服务器启动之初发生,接下来应该实现对生命周期的管理。

通过无限循环不断侦听请求状态的变化,当读到message[t' ype']是lifespan.startup时执行初始化操作,在操作完成后向前端(协议层)发送lifespan.startup.complete信息,协议层可理解为服务器已经启动完成,可以正常接受浏览器请求了。

当读到message['type']是lifespan.shutdown时,意味服务要关闭,可能是由于服务器管理员执行了关闭指令,那么在这里就需要执行收尾工作,例如释放相应资源等。在收尾完成后向协议层发送lifespan.shutdown.complete信息,表明此时协议层可以放心地关闭服务器。

一个完整的基于ASGI的 Hello World 示例代码如下:

async def app(scope, receive, send):
    request_type = scope['type']
    if request_type == 'http':
        await send({
            'type':'http.response.start',
            'status':200,
            'headers':[
                [b'content-type', b'text/html'],
            ]
        })
        await send({
            'type':'http.response.body',
            'body':b"Hello World",
            'more_body':False
        })
    elif request_type == 'lifespan':
        while True:
            message = await receive()
            if message['type'] == 'lifespan.startup':
                await send({'type':'lifespan.startup.complete'})
            elif message['type'] == 'lifespan.shutdown':
                await send({'type':'lifespan.shutdown.complete'})
                break
    else:
        raise NotImplementedError()

02、Uvicorn

Uvicorn是ASGI的一个协议层实现,一个轻量级的ASGI服务器,基于uvloop 和httptools实现,运行速度极快。

uvloop是一个高效的基于异步IO 的事件循环框架,底层实现由libuv承载。libuv是一个使用C语言开发的支持高并发的异步IO 库,由Node.js的作者开发,作为Node.js的底层IO 库实现,如今已经发展得相当成熟稳定。

要使用Uvicorn需要先通过命令pip install uvicorn安装该依赖项,项目结构如图2所示。

接下来在终端输入uvicorn asgi:app以启动该服务器,效果如图3所示

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■ 图2  ASGI项目文件结构

 文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-622060.html

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 ■ 图3  启动ASGI服务器

服务器启动后,可使用浏览器通过http://127.0.0.1:8000访问该站点,结果如图4所示。

为了向用户提供更加安全的服务,现代网站都需要支持HTTPS,Uvicorn 也提供了对HTTPS的支持,使用起来也相当方便。

首先准备好HTTPS证书文件,如图5所示。

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■图4  页面访问结果

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 ■ 图5 证书文件所在目录

接下来通过命令uvicorn--ssl-certfile ./ssl/cert.pem--ssl-keyfile ./ssl/cert.key asgi:app来启动该服务器,如图6所示。

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■ 图6  以HTTPS方式启动服务器

容器化对应的 Dockerfile 文件内容如下:

FROM python:3-slim

RUN pip3 install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple uvicorn

容器化对应的docker-compose.yml内容如下:

services:
  web:
    build:.
    restart:always
    tty:true
    ports:
      - "8000:8000"
    volumes:
      - ".:/opt/"
    working_dir:"/opt/"
    command:uvicorn --host 0.0.0.0 asgi:app

 03、源码

 

到了这里,关于Python异步编程|ASGI 与 Django(附源码)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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