ASGI解釋：Python Web開發的未來

作者：李睿 2022-09-14 09:13:02

快進到2022年。Python2已經過時，Python現在具有處理網絡調用等異步操作的原生語法。WSGI和其他默認假定同步行為的標準無法利用異步的性能和效率增益。這反過來又意味著WSGI不能有效地處理像WebSocket這樣的高級協議。

?譯者 | 李睿

審校 | 孫淑娟

Python Web應用程序長期以來一直遵循Web服務器網關接口(WSGI)標準，該標準描述了它們如何與Web服務器通信。WSGI最初于2003年推出，并于2010年更新，僅依賴于Python2.2版本中原生可用的、易于實現的功能。因此， WSGI迅速融入了所有主要的Python Web框架，并成為Python Web開發的基石。

輸入ASGI，即異步服務器網關接口。與WSGI類似，ASGI描述了Python Web應用程序和Web服務器之間的通用接口。與WSGI不同的是，ASGI允許每個應用程序有多個異步事件。另外，ASGI支持同步和異步應用程序。開發人員可以將原有的同步WSGI Web應用程序遷移到ASGI，也可以使用ASGI構建新的異步Web應用程序。

1.WSGI的工作原理

WSGI的工作原理是向Web服務器公開Python函數，通常命名為應用程序或app。該函數采用兩個參數：

environ：包含有關當前請求和Web服務器提供的環境變量的信息的字典。
start_response：將用于啟動將HTTP響應發送回客戶端的函數。

函數返回的數據構成響應體。

一個簡單的應用程序函數可能如下所示：?

def application(environ, start_response):

   start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/plain')])

   return [b'Greetings universe']

如果使用的是與WSGI兼容的Web框架（例如Flask），那么該框架本身將提供一個應用程序功能，其所有組件將自動連接。

WSGI有兩個缺點：首先，WSGI一次只處理一個請求和響應，并假設響應將立即返回。沒有辦法處理長時間保持的連接，例如WebSocket或長輪詢HTTP連接。

其次，WSGI只是同步的。即使使用多線程連接池，每個連接都會阻塞，直到它返回響應。許多WSGI設置都能夠處理線程池和進程池，但這些都受到WSGI接口本身同步的限制。

2.ASGI的工作原理?

ASGI在外觀上與WSGI相似。與WSGI一樣，開發人員可以定義一個應用程序函數對象，但它是一個帶有三個參數而不是兩個參數的異步函數：

scope：包含有關當前請求的信息的字典，類似于WSGI中的environ，但細節的命名約定略有不同。

send：允許應用程序將消息發送回客戶端的異步可調用函數。

receive：允許應用程序從客戶端接收消息的異步可調用函數。

一個簡單的ASGI應用程序函數如下所示：

async def application(scope, receive, send):
   await send({
       'type': 'http.response.start',
       'status': 200,
       'headers': [
           [b'content-type', b'text/plain'],
       ],
   })
   await send({
       'type': 'http.response.body',
       'body': b'Hello, world!',
   })

與WSGI Web框架一樣，ASGI Web框架將生成自己的application()函數，并根據需要將其連接起來。

與ASGI最明顯的區別是，在整個函數中使用了異步隱喻。該函數本身是異步的，在此通過兩個單獨的await send( )命令發送HTTP標頭和響應正文。這樣，函數本身及其發送命令就不會阻塞任何內容；它們可以與應用程序的調用交織在一起，并可以同時從許多其他連接發送。

在這個例子中沒有使用receive，但它也是一個異步函數。它讓在不阻塞其他操作的情況下接收請求正文。請求和響應可以以這種方式增量地傳入或傳出服務器——這是無法很好地完成的事情，或者可能根本無法使用WSGI完成的。

3.在ASGI中使用同步和異步函數?

使用ASGI時，需要盡可能多地使用異步函數和異步友好庫。養成使用異步的習慣是值得的，因為使用僅同步代碼的問題可能很嚴重。任何對同步函數的長時間調用都會阻塞整個調用鏈，從而使使用異步的好處幾乎消失殆盡。

如果在使用長時間運行的同步調用時遇到問題，需要使用asyncio.run_in_executor將調用外包給線程池或進程池。每當等待外部事件或非CPU密集型任務時，都應使用線程池。而進程池應該用于CPU密集型的本地任務。

例如，Web應用程序中有一個路由可以調用遠程網站，那么應該使用線程。或者更好的方法是，使用發出異步HTTP請求的aiohttp庫。如果想調用Pillow圖像庫來調整圖像大小，可能應該使用帶有進程池的run_in_executor。盡管在進程之間來回傳輸數據會有一些輕微的開銷，但使用run_in_executor不會阻塞其他事件。

4.支持ASGI的Web框架

通過實現application( )對象，可以人工編寫ASGI Web應用程序。但絕大多數情況下，使用異步原生、以ASGI為中心的Python Web框架會更簡單。以下是一些常見的與ASGI兼容的Web框架：

Starlette和FastAPI：這些新興框架（FastAPI構建在Starlette之上）都是異步優先的，因此它們都支持ASGI也就不足為奇了。如果是從零開始開發Web應用程序，那么它們是Python最現代和最前沿的Web框架。

Quart：雖然主要的Python Web框架Flask確實支持ASGI，但Flask的設計并不是從內到外利用異步隱喻。來自GitLab的Quart使用Flask的語法和隱喻，但允許異步路由處理程序。

Django 3.0及更高版本：從Django3.0開始，久負盛名的Django Web框架支持ASGI。在Django 3.1中添加了對Django應用程序中異步代碼的支持，而不是僅僅能夠在ASGI處理程序上掛載Django。對于一個不以執行速度著稱的框架來說，異步的存在為那些選擇利用它的人帶來了更好的性能。

原文鏈接：https://www.infoworld.com/article/3658336/asgi-explained-the-future-of-python-Web-development.html?

責任編輯：武曉燕來源： 51CTO技術棧