1. CGI&WSGI&ASGI 到底是啥？python Flask 与Fastapi对比

userLee
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1.CGI （Common Gateway Interface) 通用网关接口

CGI 是一种通用接口，它定义了Web服务器与后端应用程序（通常是CGI脚本）之间如何交互，特别是输入输出格式以及数据传递的方式。 CGI程序 =>每个请求启动一个新进程，效率低。

  1. CGI规范则是一个定义了Web服务器与应用程序之间的数据交互规范。它并不规定如何通过网络传输数据，而是定义了Web服务器和后端程序（如CGI脚本或Web应用）如何通过标准输入输出流（stdin/stdout）以及环境变量进行数据交换。

  2. 细节：

    • Web 服务器 → CGI 网关：Web 服务器接收到客户端的 HTTP 请求后，它会将请求内容转换为 CGI 需要的环境变量，并通过标准输入（stdin）将请求传递给 CGI 程序。Web 服务器与 CGI 网关之间的通信本质上是通过 标准输入输出（stdin, stdout）来完成的。

      • 例如，Web 服务器会把请求头信息（如请求路径、HTTP 方法）转化成环境变量传递给 CGI 程序。

    • CGI 网关 → Web 服务器：CGI 程序会根据请求处理逻辑执行操作（比如数据库查询、文件处理等），然后通过标准输出（stdout）将响应返回给 Web 服务器。

      • CGI 程序会生成 HTTP 响应头（如 Content-Type: text/html）和响应内容（如 HTML 页面），并通过标准输出传递回 Web 服务器。

  3. 实现了Web服务器网关接口的软件有：uWSGI（注意大小写）、uvicorn、gunicorn

**WSGI (Web Server Gateway Interface)

WSGI 是 Python Web 应用和 Web 服务器之间的标准接口，它比 CGI 高效，因为它不是每次请求都启动新的进程，而是保持一个 Web 服务器和 Python 应用之间的连接。WSGI 通过一个“中介”来传递请求和响应，所以它使得 Python 的 Web 框架（如 Flask、Django）能够与 Web 服务器（如 Nginx、Apache）协同工作。

通俗说法：WSGI 就像是 Web 服务器和 Python 应用之间的桥梁，它们通过这座桥来沟通。服务器把请求丢到桥上，应用在桥上做处理，然后把结果从桥上返回给服务器。不同于 CGI，它不需要每次请求都启动新的程序。

ASGI (Asynchronous Server Gateway Interface)

ASGI 是 WSGI 的升级版，它不仅支持传统的同步请求，还支持异步处理。这就意味着你可以在同一个 Web 应用中同时处理多个请求，而不需要等待一个请求完成才能处理下一个，这对于高并发应用（例如 WebSocket 或长连接）非常重要。

通俗说法：ASGI 是一个更“高效”的版本，它让 Web 应用能处理大量的同时请求，不会被一个请求阻塞。想象一下你在一个忙碌的餐厅工作，ASGI 就像是一个能够同时接待多个顾客、让每个顾客都得到及时服务的系统。

Q&A

  1. 自己实现一个socket 就可以实现 客户端与后端应用程序通信 那么就不需要cgi 所以cgi不是必需？

    1. CGI并不是必需的，它只是提供了一个标准化的方式来实现Web服务器与后端应用程序的交互。CGI是为Web服务器和应用程序交互定义的协议，它规定了如何传递请求参数、如何调用应用程序并返回结果。通过Socket，你可以绕过CGI协议，直接与后端应用程序建立通信。但是 直接通过Socket与后端应用程序进行通信，灵活性更高，但也需要更多的自定义工作。

    2. CGI的必要性：虽然绕过CGI协议，直接通过Socket与后端应用程序通信，但CGI协议在早期的Web开发中起到了很重要的作用，尤其是在Web服务器和后端应用程序之间实现标准化的接口时。CGI协议的作用主要体现在以下几点：

      • 标准化接口：CGI为Web服务器与后端应用程序提供了一种标准的通信方式，不同的Web服务器和后端应用程序都可以遵循这个标准进行交互。
      • Web服务器和应用程序解耦：Web服务器不需要直接知道应用程序的细节，只需要按照CGI协议调用应用程序即可。这使得Web服务器和应用程序之间的耦合度更低，更容易维护和替换。
      • 动态内容生成：CGI让Web服务器能够调用外部程序（如CGI脚本或Web应用），从而生成动态内容，而不只是返回静态页面。

  2. FastAPI 是使用ASGI（Asynchronous Server Gateway Interface）支持异步的，那么ASGI 的核心机制 是啥？ 事件循环 + 协程

    1. 基于事件循环（Event Loop）
    2. 使用协程（Coroutine）进行任务切换
    3. I/O 操作时让出 CPU，继续处理其他请求

  3. 何为事件循环？

    📌 事件循环（Event Loop）

    ASGI 使用 Python 的 asyncio 事件循环 来管理任务。
    事件循环（Event Loop） 本质上是一个任务调度器，负责管理和执行协程（Coroutine） 。 async / await 让 Python 支持协程，但协程本身不会自动运行，必须由事件循环来驱动它们。

    具体流程如下：

    • 执行任务
    • 遇到 I/O 操作时暂停（await）
    • 切换去执行其他任务
    • I/O 完成后恢复执行

  4. ASGI 服务器（Uvicorn）如何管理请求？

    以 FastAPI + Uvicorn 为例，服务器的请求处理流程如下：

    1️⃣ 客户端发送请求
    2️⃣ Uvicorn 服务器接收请求，交给事件循环
    3️⃣ FastAPI 处理请求，遇到 I/O 操作（数据库查询）时，await 让出 CPU
    4️⃣ 事件循环继续处理其他请求
    5️⃣ I/O 操作完成后，FastAPI 继续执行并返回响应
    6️⃣ Uvicorn 发送响应给客户端

  5. 传统的 Flask + WSGI 工作方式是咋样的？

    1. 每个请求都会创建一个线程或进程 来执行视图函数。
    2. 函数必须执行完毕后，才能处理下一个请求（单线程时）。
    3. 遇到 I/O 操作（如数据库查询）时，会阻塞线程，直到 I/O 结束。

    Flask 之所以没有事件循环机制，主要是因为它基于 WSGI（Web Server Gateway Interface），而 WSGI 本身是 同步阻塞 的，无法像 ASGI 那样原生支持异步任务和事件循环。让我们深入看一下原因。

    • WSGI 是同步的：当请求到达 WSGI 服务器时，服务器会创建一个进程或线程来处理该请求。这个请求会被顺序处理，直到响应返回。

    • 阻塞执行：如果某个请求涉及到 I/O 操作（如数据库查询、文件读写、网络请求），整个处理过程就会阻塞，直到 I/O 完成，才能继续处理下一个请求。

    • 没有事件循环：在 WSGI 中，每个请求都是独立的，它们不能并发执行，也不能中断当前的处理过程去处理其他请求。

  6. async/await + 事件循环 = 非阻塞 I/O？

    当 Python 代码中使用 async 和 await：

    1. 遇到 await 时，当前任务会暂停，并让出 CPU 给其他任务（不会阻塞线程）。
    2. 当 I/O 操作（如数据库查询）完成后，事件循环会恢复任务的执行。

  7. 为啥说 flask和django自身携带的wsgi鸡肋 还需要使用uwsgi 或 gunicon？

    1. Flask 使用的是内置的 Werkzeug 服务器，Django 使用的是 runserver 命令启动的服务器）内置的服务器非常简单，主要功能是帮助开发者进行调试，不具备生产环境下所需的高并发和高性能特性。它们通常不支持多线程或多进程处理，也没有高级的负载均衡、连接池、请求队列等功能。
    2. Flask 和 Django 自带的 WSGI 服务器是同步的，这意味着每个请求都必须按顺序完成。对于高并发、IO密集型的应用（如实时聊天、文件上传下载等），内置的 WSGI 服务器无法有效利用异步编程优势。而 Gunicorn 和 uWSGI 等更强大的 WSGI 服务器支持并行的工作进程，可以更好地处理这些情况。
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