Einer meiner Kollegen ist in diesem Beitrag bereits auf Python-betriebene Web-Server (WSGI) eingegangen. Ein mit make_server()
erstellter Standard-WSGI-Server kann zur selben Zeit leider nur eine Anfrage bearbeiten, da weder Multithreading, noch Multiprocessing Verwendung finden. Mit dem Wissen wie es geht ist dies relativ einfach nachzurüsten und genau darauf will ich im folgenden eingehen.
Threads oder Prozesse?
Die Threadsicherheit von Python steht außer Frage. Die Umsetzung lässt allerdings zu wünschen übrig: Der Global Interpreter Lock verhindert gleichzeitiges Ausführen von Python-Bytecode in mehreren Threads. Somit sind Threads in Python mehr oder weniger für die Katz und es bleiben nur noch die Prozesse.
Diese können etwas umständlicher zu verwalten sein, bringen aber dafür zumindest einen wesentlichen Vorteil mit sich: Die einzelnen Prozesse sind voneinander komplett unabhängig.
Daraus folgt: Wenn ein Prozess abstürzt, bleibt der Rest davon unberührt. Daraus wiederum folgt: Wenn ein Prozess „amok läuft“ kann er problemlos „abgeschossen“ werden, um die System-Ressourcen nicht weiter zu belasten. (Im realen Leben undenkbar.)
Ein Server für alle Netzwerk-Schnittstellen
Wer weiß, dass seine Anwendung immer auf allen Netzwerk-Schnittstellen (oder nur auf einer) wird lauschen sollen, der hat ungleich weniger Aufwand bei der Implementierung:
from socket import AF_INET from SocketServer import ForkingMixIn from wsgiref.simple_server import make_server, WSGIServer class ForkingWSGIServer(ForkingMixIn, WSGIServer): address_family = AF_INET def app(environ, start_response): start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/plain')]) yield 'Hallo Welt!' if __name__ == '__main__': make_server('0.0.0.0', 8080, app, server_class=ForkingWSGIServer).serve_forever()
Erklärung
Nach der Python-üblichen Unmenge an Importen wird die Klasse ForkingWSGIServer
definiert – ein WSGIServer
kombiniert mit dem ForkingMixIn
. Dies funktioniert einwandfrei, da WSGIServer
von BaseHTTPServer.HTTPServer
erbt und letztgenannter wiederum ein SocketServer.TCPServer
ist. HTTPServer
, WSGIServer
und ForkingMixIn
überschreiben völlig unterschiedliche Methoden und kommen sich somit nicht in die Quere.
Darauf folgt eine beispielhafte WSGI-Anwendung, die theoretisch durch alles erdenkliche ersetzt werden kann.
Schlussendlich wird ein ForkingWSGIServer
erstellt und er wird angewiesen, für einen unbestimmten Zeitraum die beispielhafte WSGI-Anwendung auf Port 8080 anzubieten.
Arbeitsweise
Der Server wird für jede ankommende HTTP-Anfrage einen neuen Prozess starten und diesen sie bearbeiten lassen. Während dessen kann er bereits einen neuen Prozess für die nächste schon wartende Anfrage erzeugen, usw..
Den Server sauber herunterfahren
Wenn der oben beschriebene Server z.B. via Strg-C o.ä. beendet wird, werden alle aktiven Verbindungen abrupt abgebrochen. Wenn das unerwünscht ist, kann der Server wie folgt erweitert werden:
import os import sys from signal import signal, SIGTERM
if __name__ == '__main__': signal(SIGTERM, (lambda signum, frame: sys.exit())) try: make_server('0.0.0.0', 8080, app, server_class=ForkingWSGIServer).serve_forever() finally: try: while True: os.wait() except OSError: pass
Erklärung
Kurz vor dem Start des Servers wird ein Signal-Handler registriert. Dieser sorgt dafür, dass der Python-Interpreter sich sauber beendet (sys.exit()
) wenn er ein TERM-Signal erhält.
Diese Art der Beendigung wird abgefangen, um vor dem tatsächlichen Stopp auf alle noch laufenden Kindprozesse zu warten.
Ergebnis
Strg-C funktioniert zwar immer noch nicht so wie es soll, aber dafür der kill
-Befehl.
Ein Server pro Netzwerk-Schnittstelle
Obwohl die gerade beschriebene Implementation einfach und schnell zu bewerkstelligen ist, kommt es vor, dass eine Anwendung auf mehreren, aber nicht auf allen Netzwerk-Schnittstellen lauschen soll. Hierzu muss der Haupt-Prozess für jede Schnittstelle einen weiteren Prozess, den eigentlichen WSGI-Server, erstellen.
import os import sys from multiprocessing import Process from signal import signal, SIGTERM from socket import AF_INET, AF_INET6 from SocketServer import ForkingMixIn from time import sleep from wsgiref.simple_server import make_server, WSGIServer def print_msg(prefix, msg): print >>sys.stderr, '<{0}> {1}'.format(prefix, msg) class ForkingWSGIServer(ForkingMixIn, WSGIServer): address_family = AF_INET class ForkingWSGI6Server(ForkingWSGIServer): address_family = AF_INET6 def app(environ, start_response): start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/plain')]) yield 'Hallo Welt!' def run_forking_server(host, port, address_family=AF_INET): pid = os.getpid() print_msg(pid, 'Serving on {0}:{1}..'.format(host, port)) server_class = ForkingWSGI6Server if address_family == AF_INET6 else ForkingWSGIServer try: make_server(host, port, app, server_class=server_class).serve_forever() finally: print_msg(pid, 'Shutting down..') try: while True: os.wait() except OSError: pass print_msg(pid, 'Exiting..') if __name__ == '__main__': signal(SIGTERM, (lambda signum, frame: sys.exit())) processes = [] port = 8080 for (address_family, host) in ( (AF_INET, '127.0.0.1'), (AF_INET6, '::1') ): p = Process(target=run_forking_server, args=(host, port, address_family)) p.daemon = False p.start() processes.append(p) prefix = '{0} (root)'.format(os.getpid()) print_msg(prefix, 'Waiting for SIGTERM..') try: while True: sleep(86400) finally: print_msg(prefix, 'Shutting down..') for p in processes: print_msg(prefix, 'Terminating {0}..'.format(p.pid)) p.terminate() for p in processes: print_msg(prefix, 'Joining {0}..'.format(p.pid)) p.join() print_msg(prefix, 'Exiting..')
Erklärung
Nach Registrierung des uns schon bekannten Signal-Handlers wird für jede Schnittstelle ein Prozess erstellt. Danach legt sich der Haupt-Prozess schlafen und wartet darauf, von einem SIGTERM aufgeweckt zu werden. Wenn das eintritt, terminiert er alle seine Kindprozesse und wartet, bis sie sich beendet haben.
Ein jeder dieser Kindprozesse startet wie gehabt einen WSGI-Server und wartet auf die Beendigung seiner Kindprozesse wenn ein SIGTERM eintrifft.
Fazit
Der vorgestellte Code ist rein demonstrativer Natur und entsprechend minimalistisch aufgebaut. Der Ursprung aller Dinge ist klein und dementsprechend ist noch viel Luft nach oben. Viel Spaß beim ausprobieren!
Vorausgesetzte Python-Version: 2.6 oder 2.7
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