之前用 Django 做過一個小的網站，感覺Django太過笨重，於是就準備換一個比較輕量級的 Web 架構來玩玩。Web.py 作者已經掛掉，項目好久沒有更新，所以不準備用它。而 Flask 也是一個成熟的輕量級 Web 架構，在 github 上有眾多的 Star 和 Fork，文檔和擴充也很豐富，值得學習。
學習一個架構最好的方式就是用架構做一個項目，在實戰中理解掌握架構。這裡我用 Flask 架構，使用 Mysql 資料庫做了一個 論壇系統 。麻雀雖小，五髒俱全，論壇效果圖如下：
論壇系統截圖
下面是論壇的準系統：
完整的使用者模組(註冊、登入，更改、找回密碼、資訊修改、站內訊息通知); 豐富的論壇模組(建立、回複話題，站內搜尋，markdown支援，@user 提醒); 強大的後台管理，支援屏蔽使用者、話題、評論，支援各種條件搜尋話題、評論;
本部落格將會用一系列文章，記錄論壇系統搭建的過程，希望對剛入門Web開發的同學有所協助。
我們經常聽說 Django, Flask 這些 python 語言的Web 架構，那麼架構到底是什麼，Web架構和Web伺服器(Nginx, Apache等)有什麼區別?離開架構還能用 Python 搭建Web網站嗎?要解決這些疑問，我們有必要來理解下 Web 服務器的工作原理，以及 Web 架構的本質。
Web 服務器
當我們在瀏覽器輸入URL後，瀏覽器會先請求 DNS伺服器，獲得請求網站的 IP 位址 。然後發送一個HTTP Request(請求)給擁有該 IP 的主機，接著就會接收到伺服器給我們的 HTTP Response(響應)，瀏覽器經過渲染後，以一種較好的效果呈現給我們。這個過程中，正是Web伺服器在幕後默默做貢獻。
簡單來說，Web伺服器是在運行在物理伺服器上的一個程式，它永久地等待用戶端(主要是瀏覽器，比如Chrome，Firefox等)發送請求。當收到請求之後，它會產生相應的響應並將其返回至用戶端。Web伺服器通過HTTP協議與用戶端通訊，因此也被稱為HTTP伺服器。
Web 服務器
Web伺服器的工作原理並不複雜，一般可分成如下4個步驟：建立串連、請求過程、應答過程以及關閉串連。
建立串連：客戶機通過TCP/IP協議建立到伺服器的TCP串連。 請求過程：用戶端向伺服器發送HTTP協議請求包，請求伺服器裡的資來源文件。 應答過程：伺服器向客戶機發送HTTP協議應答包，如果請求的資源套件含有動態語言的內容，那麼伺服器會調用動態語言的解釋引擎負責處理“動態內容”，並將處理得到的資料返回給用戶端。由用戶端解釋HTML文檔，在用戶端螢幕上渲染圖形結果。 關閉串連：客戶機與伺服器斷開。
下面我們實現一個簡單的 Web 服務器。運行樣本程式後，會監聽本地連接埠 8000，在瀏覽器訪問 http://localhost:8000 就能看到響應內容。而我們的程式也能夠列印出用戶端發來的請求內容，如下圖：
簡單Web伺服器
這裡Request 和 Response 都需要遵守 HTTP 協議，關於 HTTP 協議的詳細內容，可以讀讀《HTTP 權威指南》，或者看我整理的HTTP 部分內容。
雖然說web伺服器的主要工作是根據request返回response，但是實際中的 Web 服務器遠遠比上面樣本的複雜的多，因為要考慮的因素實在是太多了，比如：
緩衝機制：講一些經常被訪問的頁面緩衝起來，提高響應速度; 安全：防止駭客的各種攻擊，比如 SYN Flood 攻擊; 並發處理：如何響應不同用戶端同時發起的請求; 日誌：記錄訪問日至，方便做一些分析。
目前在UNIX和LINUX平台下使用最廣泛的免費 Web 服務器有Apache和 Nginx 。
Web 應用程式
Web 服務器接受 Http Request，返回 Response，很多時候 Response 並不是靜態檔案，因此需要有一個應用程式根據 Request 產生相應的 Response。這裡的應用程式主要用來處理相關商務邏輯，讀取或者更新資料庫，根據不同 Request 返回相應的 Response。注意這裡並不是 Web 服務器本身來做這件事，它只負責 Http 協議層面和一些諸如並發處理，安全，日誌等相關的事情。
應用程式可以用各種語言編寫(Java, PHP, Python, Ruby等)，這個應用程式會從Web伺服器接收用戶端的請求，處理完成後，再返迴響應給Web伺服器，最後由Web伺服器返回給用戶端。整個架構如下：
Web應用程式
以 Python 為例，使用Python開發Web，最原始和直接的辦法是使用CGI標準，在1998年這種方式很流行。首先確保 Web 服務器支援CGI及已經配置了CGI的處理常式，然後設定好CGI目錄，在目錄裡面添加相應的 python 檔案，每一個 python 檔案處理相應輸入，產生一個 html 檔案即可，如下例：
# !/usr/bin/python # -*- coding: UTF-8 -*- print "Content-type:text/html" print # 空行，告訴伺服器結束頭部 print '<html>' print '<head>' print '<meta charset="utf-8">' print '</head>' print '<body>' print '<h2>Hello Word! 我是一個CGI程式</h2>' print '</body>' print '</html>'
這樣在瀏覽器訪問該檔案就可以得到一個簡單的 Hello World 網頁內容。直接通過 CGI 寫 Web 應用程式看起來很簡單，每一個檔案處理輸入，產生html。但是實際開發中，可能會遇到許多不方便的地方。比如：
每個獨立的CGI指令碼可能會重複寫資料庫連接，關閉的代碼; 後端開發人員會看到一堆 Content-Type 等和自己無關的 html 頁面元素; Web 架構
早期開發網站確做了許多重複性勞動，後來為了減少重複，避免寫出龐雜，混亂的代碼，人們將 Web 開發的關鍵性過程提取出來，開發出了各種 Web 架構。有了架構，就可以專註於編寫清晰、易維護的代碼，無需關心資料庫連接之類的重複性工作。
其中一種比較經典的Web架構採用了 MVC 架構，如下圖所示：
MVC 架構
使用者輸入 URL，用戶端發送請求，控制器(Controller)首先會拿到請求，然後用模型(Models)從資料庫取出所有需要的資料，進行必要的處理，將處理後的結果發送給 視圖(View)，視圖利用擷取到的資料，進行渲染產生 Html Response返回給用戶端。
以 python web 架構 flask 為例，架構本身並不限定我們用哪種架構來組織我們的應用，不過 flask 可以很好地支援以 MVC 方式組織應用。
控制器：flask 可以用裝飾器來添加路由項，如下：
@app.route('/') def main_page(): pass
模型：主要用來取出需要的資料，如下面函數中操作：
@app.route('/') def main_page(): """Searches the database for entries, then displays them.""" db = get_db() cur = db.execute('select * from entries order by id desc') entries = cur.fetchall() return render_template('index.html', entries=entries)
視圖：flask 利用 jinja2 來渲染頁面，下面的模版檔案指定了頁面的樣式：
{% for entry in entries %} <li> <h2>{{ entry.title }}</h2> <div>{{ entry.text|safe }}</div> </li> {% else %} <li><em>No entries yet. Add some!</em></li> {% endfor %}
我們知道Python有著許多的 Web 架構，而同時又有著許多的 Web 服務器(Apache, Nginx, Gunicorn等)，架構和Web伺服器之間需要進行通訊，如果在設計時它們之間不可以相互匹配的，那麼選擇了一個架構就會限制對 Web 服務器的選擇，這顯然是不合理的。
那麼，怎樣確保可以在不修改Web伺服器代碼或網路架構代碼的前提下，使用自己選擇的伺服器，並且匹配多個不同的網路架構呢?答案是介面，設計一套雙方都遵守的介面就可以了。對python來說，就是WSGI(Web Server Gateway Interface，Web伺服器網關介面)。其他程式設計語言也擁有類似的介面：例如Java的Servlet API和Ruby的Rack。
Python WSGI的出現，讓開發人員可以將 Web 架構與 Web 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 Web 服務器與Web架構進行混合搭配，選擇滿足自己需求的組合。例如，可以使用 Gunicorn 或Nginx/uWSGI來運行Django、Flask或web.py應用。
WSGI 適配
下一篇我們將會仔細分析 WSGI 介面標準，然後一起來寫一個簡單的 WSGI Web 服務器。
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