之前用 Django 做過一個小的站點纠俭，感覺Django太過笨重沿量，于是就準備換一個比較輕量級的 Web 框架來玩玩。Web.py 作者已經(jīng)掛掉冤荆，項目好久沒有更新朴则，所以不準備用它。而 Flask 也是一個成熟的輕量級 Web 框架钓简，在 github 上有眾多的 Star 和 Fork乌妒，文檔和擴展也很豐富，值得學(xué)習(xí)外邓。
學(xué)習(xí)一個框架最好的方式就是用框架做一個項目撤蚊，在實戰(zhàn)中理解掌握框架。這里我用 Flask 框架坐榆，使用 Mysql 數(shù)據(jù)庫做了一個論壇系統(tǒng)拴魄。麻雀雖小，五臟俱全席镀，論壇效果圖如下：
下面是論壇的基本功能：
- 完整的用戶模塊（注冊匹中、登錄，更改豪诲、找回密碼顶捷、信息修改、站內(nèi)消息通知）屎篱；
- 豐富的論壇模塊（創(chuàng)建服赎、回復(fù)話題，站內(nèi)搜索交播，markdown支持重虑，@user 提醒）；
- 強大的后臺管理秦士，支持屏蔽用戶缺厉、話題、評論，支持各種條件搜索話題提针、評論命爬；
本博客將會用一系列文章，記錄論壇系統(tǒng)搭建的過程辐脖，希望對剛?cè)腴TWeb開發(fā)的同學(xué)有所幫助饲宛。
我們經(jīng)常聽說 Django, Flask 這些 python 語言的Web 框架，那么框架到底是什么嗜价，Web框架和Web服務(wù)器（Nginx, Apache等）有什么區(qū)別艇抠？離開框架還能用 Python 搭建Web站點嗎？要解決這些疑問炭剪，我們有必要來理解下 Web 服務(wù)器的工作原理练链，以及 Web 框架的本質(zhì)。
Web 服務(wù)器
當我們在瀏覽器輸入URL后奴拦，瀏覽器會先請求DNS服務(wù)器媒鼓，獲得請求站點的 IP 地址。然后發(fā)送一個HTTP Request（請求）給擁有該 IP 的主機错妖，接著就會接收到服務(wù)器給我們的 HTTP Response（響應(yīng)）绿鸣，瀏覽器經(jīng)過渲染后，以一種較好的效果呈現(xiàn)給我們暂氯。這個過程中潮模，正是Web服務(wù)器在幕后默默做貢獻。
簡單來說痴施，Web服務(wù)器是在運行在物理服務(wù)器上的一個程序擎厢，它永久地等待客戶端（主要是瀏覽器，比如Chrome辣吃，F(xiàn)irefox等）發(fā)送請求动遭。當收到請求之后，它會生成相應(yīng)的響應(yīng)并將其返回至客戶端神得。Web服務(wù)器通過HTTP協(xié)議與客戶端通信厘惦，因此也被稱為HTTP服務(wù)器。
Web服務(wù)器的工作原理并不復(fù)雜哩簿，一般可分成如下4個步驟：建立連接宵蕉、請求過程、應(yīng)答過程以及關(guān)閉連接节榜。
- 建立連接：客戶機通過TCP/IP協(xié)議建立到服務(wù)器的TCP連接羡玛。
- 請求過程：客戶端向服務(wù)器發(fā)送HTTP協(xié)議請求包，請求服務(wù)器里的資源文檔宗苍。
- 應(yīng)答過程：服務(wù)器向客戶機發(fā)送HTTP協(xié)議應(yīng)答包稼稿，如果請求的資源包含有動態(tài)語言的內(nèi)容亿遂，那么服務(wù)器會調(diào)用動態(tài)語言的解釋引擎負責處理“動態(tài)內(nèi)容”，并將處理得到的數(shù)據(jù)返回給客戶端渺杉。由客戶端解釋HTML文檔，在客戶端屏幕上渲染圖形結(jié)果挪钓。
- 關(guān)閉連接：客戶機與服務(wù)器斷開是越。
下面我們實現(xiàn)一個簡單的 Web 服務(wù)器。運行示例程序后碌上，會監(jiān)聽本地端口 8000倚评，在瀏覽器訪問 http://localhost:8000 就能看到響應(yīng)內(nèi)容。而我們的程序也能夠打印出客戶端發(fā)來的請求內(nèi)容馏予，如下圖：
這里Request 和 Response 都需要遵守 HTTP 協(xié)議天梧，關(guān)于 HTTP 協(xié)議的詳細內(nèi)容，可以讀讀《HTTP 權(quán)威指南》霞丧，或者看我整理的HTTP 部分內(nèi)容呢岗。
雖然說web服務(wù)器的主要工作是根據(jù)request返回response，但是實際中的 Web 服務(wù)器遠遠比上面示例的復(fù)雜的多蛹尝，因為要考慮的因素實在是太多了后豫，比如：
- 緩存機制：講一些經(jīng)常被訪問的頁面緩存起來，提高響應(yīng)速度突那；
- 安全：防止黑客的各種攻擊挫酿，比如 SYN Flood 攻擊；
- 并發(fā)處理：如何響應(yīng)不同客戶端同時發(fā)起的請求愕难；
- 日志：記錄訪問日至早龟，方便做一些分析。
目前在UNIX和LINUX平臺下使用最廣泛的免費 Web 服務(wù)器有Apache和 Nginx 猫缭。
Web 應(yīng)用程序
Web 服務(wù)器接受 Http Request葱弟，返回 Response，很多時候 Response 并不是靜態(tài)文件饵骨，因此需要有一個應(yīng)用程序根據(jù) Request 生成相應(yīng)的 Response翘悉。這里的應(yīng)用程序主要用來處理相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯，讀取或者更新數(shù)據(jù)庫居触，根據(jù)不同 Request 返回相應(yīng)的 Response妖混。注意這里并不是 Web 服務(wù)器本身來做這件事，它只負責 Http 協(xié)議層面和一些諸如并發(fā)處理轮洋，安全制市，日志等相關(guān)的事情。
應(yīng)用程序可以用各種語言編寫（Java, PHP, Python, Ruby等）弊予，這個應(yīng)用程序會從Web服務(wù)器接收客戶端的請求祥楣，處理完成后，再返回響應(yīng)給Web服務(wù)器，最后由Web服務(wù)器返回給客戶端误褪。整個架構(gòu)如下：
以 Python 為例责鳍，使用Python開發(fā)Web，最原始和直接的辦法是使用CGI標準兽间，在1998年這種方式很流行历葛。首先確保 Web 服務(wù)器支持CGI及已經(jīng)配置了CGI的處理程序，然后設(shè)置好CGI目錄嘀略，在目錄里面添加相應(yīng)的 python 文件恤溶，每一個 python 文件處理相應(yīng)輸入，生成一個 html 文件即可帜羊，如下例：
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
print "Content-type:text/html"
print # 空行咒程，告訴服務(wù)器結(jié)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程序</h2>'
print '</body>'
print '</html>'
這樣在瀏覽器訪問該文件就可以得到一個簡單的 Hello World 網(wǎng)頁內(nèi)容。直接通過 CGI 寫 Web 應(yīng)用程序看起來很簡單讼育，每一個文件處理輸入帐姻，生成html。但是實際開發(fā)中窥淆，可能會遇到許多不方便的地方卖宠。比如：
- 每個獨立的CGI腳本可能會重復(fù)寫數(shù)據(jù)庫連接，關(guān)閉的代碼忧饭；
- 后端開發(fā)者會看到一堆 Content-Type 等和自己無關(guān)的 html 頁面元素扛伍；
Web 框架
早期開發(fā)站點確做了許多重復(fù)性勞動，后來為了減少重復(fù)词裤，避免寫出龐雜刺洒，混亂的代碼，人們將 Web 開發(fā)的關(guān)鍵性過程提取出來吼砂，開發(fā)出了各種 Web 框架逆航。有了框架，就可以專注于編寫清晰渔肩、易維護的代碼因俐，無需關(guān)心數(shù)據(jù)庫連接之類的重復(fù)性工作。
其中一種比較經(jīng)典的Web框架采用了 MVC 架構(gòu)周偎，如下圖所示：
用戶輸入 URL阁苞，客戶端發(fā)送請求钱反，控制器（Controller）首先會拿到請求，然后用模型（Models）從數(shù)據(jù)庫取出所有需要的數(shù)據(jù)，進行必要的處理义郑，將處理后的結(jié)果發(fā)送給 視圖（View）按傅，視圖利用獲取到的數(shù)據(jù)照棋，進行渲染生成 Html Response返回給客戶端。
以 python web 框架 flask 為例衷敌，框架本身并不限定我們用哪種架構(gòu)來組織我們的應(yīng)用，不過 flask 可以很好地支持以 MVC 方式組織應(yīng)用拓瞪。
控制器：flask 可以用裝飾器來添加路由項缴罗，如下：
@app.route('/')
def main_page():
pass
模型：主要用來取出需要的數(shù)據(jù)，如下面函數(shù)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 來渲染頁面祭埂，下面的模版文件指定了頁面的樣式：
{% 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 %}
Web 服務(wù)器網(wǎng)關(guān)接口
我們知道Python有著許多的 Web 框架瞒爬，而同時又有著許多的 Web 服務(wù)器（Apache, Nginx, Gunicorn等），框架和Web服務(wù)器之間需要進行通信沟堡，如果在設(shè)計時它們之間不可以相互匹配的，那么選擇了一個框架就會限制對 Web 服務(wù)器的選擇矢空，這顯然是不合理的航罗。
那么，怎樣確逼ㄒ可以在不修改Web服務(wù)器代碼或網(wǎng)絡(luò)框架代碼的前提下粥血，使用自己選擇的服務(wù)器，并且匹配多個不同的網(wǎng)絡(luò)框架呢酿箭？答案是接口复亏，設(shè)計一套雙方都遵守的接口就可以了。對python來說缭嫡，就是WSGI（Web Server Gateway Interface缔御，Web服務(wù)器網(wǎng)關(guān)接口）。其他編程語言也擁有類似的接口：例如Java的Servlet API和Ruby的Rack妇蛀。
Python WSGI的出現(xiàn)耕突，讓開發(fā)者可以將 Web 框架與 Web 服務(wù)器的選擇分隔開來，不再相互限制∑兰埽現(xiàn)在眷茁，你可以真正地將不同的 Web 服務(wù)器與Web框架進行混合搭配，選擇滿足自己需求的組合纵诞。例如上祈，可以使用 Gunicorn 或Nginx/uWSGI來運行Django、Flask或web.py應(yīng)用浙芙。
下一篇我們將會仔細分析 WSGI 接口標準登刺，然后一起來寫一個簡單的 WSGI Web 服務(wù)器。
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自己動手開發(fā)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（一）
自己動手開發(fā)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（二）
自己動手開發(fā)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（三）
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Python CGI編程
Django vs Flask vs Pyramid: Choosing a Python Web Framework
PEP 333 -- Python Web Server Gateway Interface v1.0
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Model-View-Controller (MVC) Explained -- With Legos
