【转载】从零开始搭建论坛（一）：Web服务器与Web框架

时间 2019-11-13

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转自http://selfboot.cn/2016/07/28/forum_design_framework/html

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以前用 Django 作过一个小的站点，感受Django太过笨重，因而就准备换一个比较轻量级的 Web 框架来玩玩。Web.py 做者已经挂掉，项目很久没有更新，因此不许备用它。而 Flask 也是一个成熟的轻量级 Web 框架，在 github 上有众多的 Star 和 Fork，文档和扩展也很丰富，值得学习。git

学习一个框架最好的方式就是用框架作一个项目，在实战中理解掌握框架。这里我用 Flask 框架，使用 Mysql 数据库作了一个论坛系统。麻雀虽小，五脏俱全，论坛效果图以下：github

下面是论坛的基本功能：web

完整的用户模块（注册、登陆，更改、找回密码、信息修改、站内消息通知）；sql
丰富的论坛模块（建立、回复话题，站内搜索，markdown支持，@user 提醒）；数据库
强大的后台管理，支持屏蔽用户、话题、评论，支持各类条件搜索话题、评论；编程

本博客将会用一系列文章，记录论坛系统搭建的过程，但愿对刚入门Web开发的同窗有所帮助。flask

咱们常常据说 Django, Flask 这些 python 语言的Web 框架，那么框架究竟是什么，Web框架和Web服务器（Nginx, Apache等）有什么区别？离开框架还能用 Python 搭建Web站点吗？要解决这些疑问，咱们有必要来理解下 Web 服务器的工做原理，以及 Web 框架的本质。后端

Web 服务器

当咱们在浏览器输入URL后，浏览器会先请求DNS服务器，得到请求站点的 IP 地址。而后发送一个HTTP Request（请求）给拥有该 IP 的主机，接着就会接收到服务器给咱们的 HTTP Response（响应），浏览器通过渲染后，以一种较好的效果呈现给咱们。这个过程当中，正是Web服务器在幕后默默作贡献。

简单来讲，Web服务器是在运行在物理服务器上的一个程序，它永久地等待客户端（主要是浏览器，好比Chrome，Firefox等）发送请求。当收到请求以后，它会生成相应的响应并将其返回至客户端。Web服务器经过HTTP协议与客户端通讯，所以也被称为HTTP服务器。

Web服务器的工做原理并不复杂，通常可分红以下4个步骤：创建链接、请求过程、应答过程以及关闭链接。

创建链接：客户机经过TCP/IP协议创建到服务器的TCP链接。
请求过程：客户端向服务器发送HTTP协议请求包，请求服务器里的资源文档。
应答过程：服务器向客户机发送HTTP协议应答包，若是请求的资源包含有动态语言的内容，那么服务器会调用动态语言的解释引擎负责处理“动态内容”，并将处理获得的数据返回给客户端。由客户端解释HTML文档，在客户端屏幕上渲染图形结果。
关闭链接：客户机与服务器断开。

下面咱们实现一个简单的 Web 服务器。运行示例程序后，会监听本地端口 8000，在浏览器访问 http://localhost:8000 就能看到响应内容。而咱们的程序也可以打印出客户端发来的请求内容，以下图：

这里Request 和 Response 都须要遵照 HTTP 协议，关于 HTTP 协议的详细内容，能够读读《HTTP 权威指南》，或者看我整理的HTTP 部份内容。

虽说web服务器的主要工做是根据request返回response，可是实际中的 Web 服务器远远比上面示例的复杂的多，由于要考虑的因素实在是太多了，好比：

缓存机制：讲一些常常被访问的页面缓存起来，提升响应速度；
安全：防止黑客的各类攻击，好比 SYN Flood 攻击；
并发处理：如何响应不一样客户端同时发起的请求；
日志：记录访问日至，方便作一些分析。

目前在UNIX和LINUX平台下使用最普遍的免费 Web 服务器有Apache和 Nginx 。

Web 应用程序

Web 服务器接受 Http Request，返回 Response，不少时候 Response 并非静态文件，所以须要有一个应用程序根据 Request 生成相应的 Response。这里的应用程序主要用来处理相关业务逻辑，读取或者更新数据库，根据不一样 Request 返回相应的 Response。注意这里并非 Web 服务器自己来作这件事，它只负责 Http 协议层面和一些诸如并发处理，安全，日志等相关的事情。

应用程序能够用各类语言编写（Java, PHP, Python, Ruby等），这个应用程序会从Web服务器接收客户端的请求，处理完成后，再返回响应给Web服务器，最后由Web服务器返回给客户端。整个架构以下：

以 Python 为例，使用Python开发Web，最原始和直接的办法是使用CGI标准，在1998年这种方式很流行。首先确保 Web 服务器支持CGI及已经配置了CGI的处理程序，而后设置好CGI目录，在目录里面添加相应的 python 文件，每个 python 文件处理相应输入，生成一个 html 文件便可，以下例：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

print "Content-type:text/html"
print         # 空行，告诉服务器结束头部
print '<html>'
print '<head>'
print '<meta charset="utf-8">'
print '</head>'
print '<body>'
print '<h2>Hello Word! 我是一个CGI程序</h2>'
print '</body>'
print '</html>'

这样在浏览器访问该文件就能够获得一个简单的 Hello World 网页内容。直接经过 CGI 写 Web 应用程序看起来很简单，每个文件处理输入，生成html。可是实际开发中，可能会遇到许多不方便的地方。好比：

每一个独立的CGI脚本可能会重复写数据库链接，关闭的代码；
后端开发者会看到一堆 Content-Type 等和本身无关的 html 页面元素；

Web 框架

早期开发站点确作了许多重复性劳动，后来为了减小重复，避免写出庞杂，混乱的代码，人们将 Web 开发的关键性过程提取出来，开发出了各类 Web 框架。有了框架，就能够专一于编写清晰、易维护的代码，无需关心数据库链接之类的重复性工做。

其中一种比较经典的Web框架采用了 MVC 架构，以下图所示：

用户输入 URL，客户端发送请求，控制器（Controller）首先会拿到请求，而后用模型（Models）从数据库取出全部须要的数据，进行必要的处理，将处理后的结果发送给 视图（View），视图利用获取到的数据，进行渲染生成 Html Response返回给客户端。

以 python web 框架 flask 为例，框架自己并不限定咱们用哪一种架构来组织咱们的应用，不过 flask 能够很好地支持以 MVC 方式组织应用。

控制器：flask 能够用装饰器来添加路由项，以下：

@app.route('/')
def main_page():
    pass

模型：主要用来取出须要的数据，以下面函数中操做：

@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)

视图：flask 利用 jinja2 来渲染页面，下面的模版文件指定了页面的样式：

{% 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 服务器网关接口

咱们知道Python有着许多的 Web 框架，而同时又有着许多的 Web 服务器（Apache, Nginx, Gunicorn等），框架和Web服务器之间须要进行通讯，若是在设计时它们之间不能够相互匹配的，那么选择了一个框架就会限制对 Web 服务器的选择，这显然是不合理的。

那么，怎样确保能够在不修改Web服务器代码或网络框架代码的前提下，使用本身选择的服务器，而且匹配多个不一样的网络框架呢？答案是接口，设计一套双方都遵照的接口就能够了。对python来讲，就是WSGI（Web Server Gateway Interface，Web服务器网关接口）。其余编程语言也拥有相似的接口：例如Java的Servlet API和Ruby的Rack。

Python WSGI的出现，让开发者能够将 Web 框架与 Web 服务器的选择分隔开来，再也不相互限制。如今，你能够真正地将不一样的 Web 服务器与Web框架进行混合搭配，选择知足本身需求的组合。例如，可使用 Gunicorn 或Nginx/uWSGI来运行Django、Flask或web.py应用。