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PUB:20160406 Let’s Build A Web Server. Part 2
@StdioA
This commit is contained in:
parent
bfd9acc3ba
commit
7dda4e1fff
@ -1,9 +1,9 @@
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搭个 Web 服务器(二)
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在第一部分中,我提出了一个问题:“你要如何在不对程序做任何改动的情况下,在你刚刚搭建起来的 Web 服务器上适配 Django, Flask 或 Pyramid 应用呢?”我们可以从这一篇中找到答案。
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在[第一部分][1]中,我提出了一个问题:“如何在你刚刚搭建起来的 Web 服务器上适配 Django, Flask 或 Pyramid 应用,而不用单独对 Web 服务器做做出改动以适应各种不同的 Web 框架呢?”我们可以从这一篇中找到答案。
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曾几何时,你对 Python Web 框架种类作出的选择会对可用的 Web 服务器类型造成限制,反之亦然。如果框架及服务器在设计层面可以一起工作(相互适配),那么一切正常:
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曾几何时,你所选择的 Python Web 框架会限制你所可选择的 Web 服务器,反之亦然。如果某个框架及服务器设计用来协同工作的,那么一切正常:
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@ -13,22 +13,22 @@
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基本上,你需要选择那些能够一起工作的框架和服务器,而不能选择你想用的那些。
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所以,你该如何确保在不对代码做任何更改的情况下,让你的 Web 服务器和多个不同的 Web 框架一同工作呢?这个问题的答案,就是 Python Web 服务器网关接口(缩写为 WSGI,念做“wizgy”)。
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所以,你该如何确保在不对 Web 服务器或框架的代码做任何更改的情况下,让你的 Web 服务器和多个不同的 Web 框架一同工作呢?这个问题的答案,就是 Python Web 服务器网关接口(Web Server Gateway Interface )(缩写为 [WSGI][2],念做“wizgy”)。
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WSGI 允许开发者互不干扰地选择 Web 框架及 Web 服务器的类型。现在,你可以真正将 Web 服务器及框架任意搭配,然后选出你最中意的那对组合。比如,你可以使用 Django,Flask 或者 Pyramid,与 Gunicorn,Nginx/uWSGI 或 Waitress 进行结合。感谢 WSGI 同时对服务器与框架的支持,我们可以真正随意选择它们的搭配了。
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WSGI 允许开发者互不干扰地选择 Web 框架及 Web 服务器的类型。现在,你可以真正将 Web 服务器及框架任意搭配,然后选出你最中意的那对组合。比如,你可以使用 [Django][3],[Flask][4] 或者 [Pyramid][5],与 [Gunicorn][6],[Nginx/uWSGI][7] 或 [Waitress][8] 进行结合。感谢 WSGI 同时对服务器与框架的支持,我们可以真正随意选择它们的搭配了。
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所以,WSGI 就是我在第一部分中提出,又在本文开头重复了一遍的那个问题的答案。你的 Web 服务器必须实现 WSGI 接口的服务器部分,而现代的 Python Web 框架均已实现了 WSGI 接口的框架部分,这使得你可以直接在 Web 服务器中使用任意框架,而不需要更改任何服务器代码,以对特定的 Web 框架实现兼容。
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现在,你一个知道 Web 服务器及 Web 框架对 WSGI 的支持使得你可以选择最合适的一对来使用,而且它对服务器和框架的开发者依然有益,因为他们只需专注于他们擅长的部分来进行开发,而不需要触及另一部分的代码。其它语言也拥有类似的接口,比如:Java 拥有 Servlet API,而 Ruby 拥有 Rack.
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现在,你已经知道 Web 服务器及 Web 框架对 WSGI 的支持使得你可以选择最合适的一对来使用,而且它也有利于服务器和框架的开发者,这样他们只需专注于其擅长的部分来进行开发,而不需要触及另一部分的代码。其它语言也拥有类似的接口,比如:Java 拥有 Servlet API,而 Ruby 拥有 Rack。
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这些理论都不错,但是我打赌你在说:“给我看代码!” 那好,我们来看看下面这个很小的 WSGI 服务器实现:
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这些理论都不错,但是我打赌你在说:“Show me the code!” 那好,我们来看看下面这个很小的 WSGI 服务器实现:
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```
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# 使用 Python 2.7.9,在 Linux 及 Mac OS X 下测试通过
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### 使用 Python 2.7.9,在 Linux 及 Mac OS X 下测试通过
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import socket
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import StringIO
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import sys
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@ -41,22 +41,22 @@ class WSGIServer(object):
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request_queue_size = 1
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def __init__(self, server_address):
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# Create a listening socket
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### 创建一个监听的套接字
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self.listen_socket = listen_socket = socket.socket(
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self.address_family,
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self.socket_type
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)
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# 允许复用同一地址
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### 允许复用同一地址
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listen_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
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# 绑定地址
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### 绑定地址
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listen_socket.bind(server_address)
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# 激活套接字
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### 激活套接字
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listen_socket.listen(self.request_queue_size)
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# 获取主机名称及端口
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### 获取主机的名称及端口
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host, port = self.listen_socket.getsockname()[:2]
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self.server_name = socket.getfqdn(host)
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self.server_port = port
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# 由 Web 框架/应用设定的响应头部字段
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### 返回由 Web 框架/应用设定的响应头部字段
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self.headers_set = []
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def set_app(self, application):
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@ -65,14 +65,14 @@ class WSGIServer(object):
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def serve_forever(self):
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listen_socket = self.listen_socket
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while True:
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# 获取新的客户端连接
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### 获取新的客户端连接
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self.client_connection, client_address = listen_socket.accept()
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# 处理一条请求后关闭连接,然后循环等待另一个连接建立
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### 处理一条请求后关闭连接,然后循环等待另一个连接建立
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self.handle_one_request()
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def handle_one_request(self):
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self.request_data = request_data = self.client_connection.recv(1024)
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# 以 'curl -v' 的风格输出格式化请求数据
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### 以 'curl -v' 的风格输出格式化请求数据
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print(''.join(
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'< {line}\n'.format(line=line)
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for line in request_data.splitlines()
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@ -80,20 +80,20 @@ class WSGIServer(object):
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self.parse_request(request_data)
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# 根据请求数据构建环境字典
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### 根据请求数据构建环境变量字典
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env = self.get_environ()
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# 此时需要调用 Web 应用来获取结果,
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# 取回的结果将成为 HTTP 响应体
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||||
### 此时需要调用 Web 应用来获取结果,
|
||||
### 取回的结果将成为 HTTP 响应体
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result = self.application(env, self.start_response)
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# 构造一个响应,回送至客户端
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### 构造一个响应,回送至客户端
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self.finish_response(result)
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def parse_request(self, text):
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request_line = text.splitlines()[0]
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request_line = request_line.rstrip('\r\n')
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# 将请求行分开成组
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### 将请求行分成几个部分
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(self.request_method, # GET
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self.path, # /hello
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self.request_version # HTTP/1.1
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@ -101,10 +101,10 @@ class WSGIServer(object):
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def get_environ(self):
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env = {}
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||||
# 以下代码段没有遵循 PEP8 规则,但它这样排版,是为了通过强调
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# 所需变量及它们的值,来达到其展示目的。
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#
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# WSGI 必需变量
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||||
### 以下代码段没有遵循 PEP8 规则,但这样排版,是为了通过强调
|
||||
### 所需变量及它们的值,来达到其展示目的。
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###
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||||
### WSGI 必需变量
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env['wsgi.version'] = (1, 0)
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env['wsgi.url_scheme'] = 'http'
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env['wsgi.input'] = StringIO.StringIO(self.request_data)
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||||
@ -112,7 +112,7 @@ class WSGIServer(object):
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||||
env['wsgi.multithread'] = False
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env['wsgi.multiprocess'] = False
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env['wsgi.run_once'] = False
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# CGI 必需变量
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||||
### CGI 必需变量
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env['REQUEST_METHOD'] = self.request_method # GET
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env['PATH_INFO'] = self.path # /hello
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||||
env['SERVER_NAME'] = self.server_name # localhost
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||||
@ -120,16 +120,16 @@ class WSGIServer(object):
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return env
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def start_response(self, status, response_headers, exc_info=None):
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||||
# 添加必要的服务器头部字段
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||||
### 添加必要的服务器头部字段
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server_headers = [
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('Date', 'Tue, 31 Mar 2015 12:54:48 GMT'),
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('Server', 'WSGIServer 0.2'),
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]
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||||
self.headers_set = [status, response_headers + server_headers]
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||||
# 为了遵循 WSGI 协议,start_response 函数必须返回一个 'write'
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||||
# 可调用对象(返回值.write 可以作为函数调用)。为了简便,我们
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||||
# 在这里无视这个细节。
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# return self.finish_response
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||||
### 为了遵循 WSGI 协议,start_response 函数必须返回一个 'write'
|
||||
### 可调用对象(返回值.write 可以作为函数调用)。为了简便,我们
|
||||
### 在这里无视这个细节。
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||||
### return self.finish_response
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def finish_response(self, result):
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try:
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@ -140,7 +140,7 @@ class WSGIServer(object):
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response += '\r\n'
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for data in result:
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response += data
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# 以 'curl -v' 的风格输出格式化请求数据
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### 以 'curl -v' 的风格输出格式化请求数据
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print(''.join(
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'> {line}\n'.format(line=line)
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for line in response.splitlines()
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@ -149,16 +149,13 @@ class WSGIServer(object):
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finally:
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self.client_connection.close()
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SERVER_ADDRESS = (HOST, PORT) = '', 8888
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def make_server(server_address, application):
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server = WSGIServer(server_address)
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server.set_app(application)
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return server
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if __name__ == '__main__':
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if len(sys.argv) < 2:
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sys.exit('Provide a WSGI application object as module:callable')
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@ -173,14 +170,14 @@ if __name__ == '__main__':
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当然,这段代码要比第一部分的服务器代码长不少,但它仍然很短(只有不到 150 行),你可以轻松理解它,而不需要深究细节。上面的服务器代码还可以做更多——它可以用来运行一些你喜欢的框架写出的 Web 应用,可以是 Pyramid,Flask,Django 或其它 Python WSGI 框架。
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不相信吗?自己来试试看吧。把以上的代码保存为 `webserver2.py`,或直接从 Github 上下载它。如果你打算不加任何参数而直接运行它,它会抱怨一句,然后退出。
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不相信吗?自己来试试看吧。把以上的代码保存为 `webserver2.py`,或直接从 [Github][9] 上下载它。如果你打算不加任何参数而直接运行它,它会抱怨一句,然后退出。
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```
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$ python webserver2.py
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Provide a WSGI application object as module:callable
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```
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它想做的其实是为你的 Web 应用服务,而这才是重头戏。为了运行这个服务器,你只需要安装 Python。不过,如果你希望运行 Pyramid,Flask 或 Django 应用,你还需要先安装那些框架。那我们把这三个都装上吧。我推荐的安装方式是通过 `virtualenv` 安装。按照以下几步来做,你就可以创建并激活一个虚拟环境,并在其中安装以上三个 Web 框架。
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它想做的其实是为你的 Web 应用服务,而这才是重头戏。为了运行这个服务器,你唯一需要的就是安装好 Python。不过,如果你希望运行 Pyramid,Flask 或 Django 应用,你还需要先安装那些框架。那我们把这三个都装上吧。我推荐的安装方式是通过 `virtualenv` 安装。按照以下几步来做,你就可以创建并激活一个虚拟环境,并在其中安装以上三个 Web 框架。
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```
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$ [sudo] pip install virtualenv
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@ -195,7 +192,7 @@ $ source bin/activate
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(lsbaws) $ pip install django
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```
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现在,你需要创建一个 Web 应用。我们先从 Pyramid 开始吧。把以下代码保存为 `pyramidapp.py`,并与刚刚的 `webserver2.py` 放置在同一目录,或直接从 Github 下载该文件:
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现在,你需要创建一个 Web 应用。我们先从 Pyramid 开始吧。把以下代码保存为 `pyramidapp.py`,并与刚刚的 `webserver2.py` 放置在同一目录,或直接从 [Github][10] 下载该文件:
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```
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from pyramid.config import Configurator
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@ -221,7 +218,7 @@ app = config.make_wsgi_app()
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WSGIServer: Serving HTTP on port 8888 ...
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```
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你刚刚让你的服务器去加载 Python 模块 `pyramidapp` 中的可执行对象 `app`。现在你的服务器可以接收请求,并将它们转发到 Pyramid 应用中了。在浏览器中输入 http://localhost:8888/hello ,敲一下回车,然后看看结果:
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你刚刚让你的服务器去加载 Python 模块 `pyramidapp` 中的可执行对象 `app`。现在你的服务器可以接收请求,并将它们转发到你的 Pyramid 应用中了。在浏览器中输入 http://localhost:8888/hello ,敲一下回车,然后看看结果:
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@ -252,8 +249,7 @@ def hello_world():
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app = flask_app.wsgi_app
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```
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将以上代码保存为 `flaskapp.py`,或者直接从 Github
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下载,然后输入以下命令运行服务器:
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将以上代码保存为 `flaskapp.py`,或者直接从 [Github][11] 下载,然后输入以下命令运行服务器:
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```
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(lsbaws) $ python webserver2.py flaskapp:app
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@ -271,7 +267,7 @@ $ curl -v http://localhost:8888/hello
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...
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```
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||||
这个服务器能处理 Django 应用吗?试试看吧!不过这个任务可能有点复杂,所以我建议你将整个仓库克隆下来,然后使用 Github 仓库中的 `djangoapp.py` 来完成这个实验。下面是它的源代码,你可以看到它将 Django `helloword` 工程(已使用 `Django` 的 `django-admin.py startproject` 命令创建完毕)添加到了当前的 Python 路径中,然后导入了这个工程的 WSGI 应用。
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这个服务器能处理 Django 应用吗?试试看吧!不过这个任务可能有点复杂,所以我建议你将整个仓库克隆下来,然后使用 [Github][13] 仓库中的 [djangoapp.py][12] 来完成这个实验。这里的源代码主要是将 Django 的 helloworld 工程(已使用 `Django` 的 `django-admin.py startproject` 命令创建完毕)添加到了当前的 Python 路径中,然后导入了这个工程的 WSGI 应用。(LCTT 译注:除了这里展示的代码,还需要一个配合的 helloworld 工程才能工作,代码可以参见 [Github][13] 仓库。)
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```
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import sys
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@ -300,25 +296,25 @@ $ curl -v http://localhost:8888/hello
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...
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```
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你试过了吗?你确定这个服务器可以与那三个框架搭配工作吗?如果没试,请去试一下。阅读固然重要,但这个系列的内容是重建,这意味着你需要亲自动手干点活。去试一下吧。别担心,我等着你呢。不开玩笑,你真的需要试一下,亲自尝试每一步,并确保它像预期的那样工作。
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你试过了吗?你确定这个服务器可以与那三个框架搭配工作吗?如果没试,请去试一下。阅读固然重要,但这个系列的内容是**重新搭建**,这意味着你需要亲自动手干点活。去试一下吧。别担心,我等着你呢。不开玩笑,你真的需要试一下,亲自尝试每一步,并确保它像预期的那样工作。
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好,你已经体验到了 WSGI 的威力:它可以使 Web 服务器及 Web 框架随意搭配。WSGI 在 Python Web 服务器及框架之间提供了一个微型接口。它非常简单,而且在服务器和框架端均可以轻易实现。下面的代码片段展示了 WSGI 接口的服务器及框架端实现:
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```
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def run_application(application):
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"""服务器端代码。"""
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# Web 应用/框架在这里存储 HTTP 状态码以及 HTTP 响应头部,
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# 服务器会将这些信息传递给客户端
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### Web 应用/框架在这里存储 HTTP 状态码以及 HTTP 响应头部,
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### 服务器会将这些信息传递给客户端
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headers_set = []
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# 用于存储 WSGI/CGI 环境变量的字典
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### 用于存储 WSGI/CGI 环境变量的字典
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environ = {}
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def start_response(status, response_headers, exc_info=None):
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headers_set[:] = [status, response_headers]
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# 服务器唤醒可执行变量“application”,获得响应头部
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### 服务器唤醒可执行变量“application”,获得响应头部
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result = application(environ, start_response)
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# 服务器组装一个 HTTP 响应,将其传送至客户端
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### 服务器组装一个 HTTP 响应,将其传送至客户端
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…
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def app(environ, start_response):
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@ -331,18 +327,18 @@ run_application(app)
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这是它的工作原理:
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1. Web 框架提供一个可调用对象 `application` (WSGI 规范没有规定它的实现方式)
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2. Web 服务器每次收到来自客户端的 HTTP 请求后,会唤醒可调用对象 `applition`。它会向该对象传递一个包含 WSGI/CGI 变量的字典,以及一个可调用对象 `start_response`
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3. Web 框架或应用生成 HTTP 状态码、HTTP 响应头部,然后将它传给 `start_response` 函数,服务器会将其存储起来。同时,Web 框架或应用也会返回 HTTP 响应正文。
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1. Web 框架提供一个可调用对象 `application` (WSGI 规范没有规定它的实现方式)。
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||||
2. Web 服务器每次收到来自客户端的 HTTP 请求后,会唤醒可调用对象 `applition`。它会向该对象传递一个包含 WSGI/CGI 变量的环境变量字典 `environ`,以及一个可调用对象 `start_response`。
|
||||
3. Web 框架或应用生成 HTTP 状态码和 HTTP 响应头部,然后将它传给 `start_response` 函数,服务器会将其存储起来。同时,Web 框架或应用也会返回 HTTP 响应正文。
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4. 服务器将状态码、响应头部及响应正文组装成一个 HTTP 响应,然后将其传送至客户端(这一步并不在 WSGI 规范中,但从逻辑上讲,这一步应该包含在工作流程之中。所以为了明确这个过程,我把它写了出来)
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这是这个接口规范的图形化表达:
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到现在为止,你已经看过了用 Pyramid, Flask 和 Django 写出的 Web 应用的代码,你也看到了一个 Web 服务器如何用代码来实现另一半(服务器端的) WSGI 规范。你甚至还看到了我们如何在不使用任何框架的情况下,使用一段代码来实现一个最简单的 WSGI Web 应用。
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到现在为止,你已经看过了用 Pyramid、Flask 和 Django 写出的 Web 应用的代码,你也看到了一个 Web 服务器如何用代码来实现另一半(服务器端的) WSGI 规范。你甚至还看到了我们如何在不使用任何框架的情况下,使用一段代码来实现一个最简单的 WSGI Web 应用。
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||||
其实,当你使用上面的框架编写一个 Web 应用时,你只是在较高的层面工作,而不需要直接与 WSGI 打交道。但是我知道你一定也对 WSGI 接口的框架部分,因为你在看这篇文章呀。所以,我们不用 Pyramid, Flask 或 Django,而是自己动手来创造一个最朴素的 WSGI Web 应用(或 Web 框架),然后将它和你的服务器一起运行:
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其实,当你使用上面的框架编写一个 Web 应用时,你只是在较高的层面工作,而不需要直接与 WSGI 打交道。但是我知道你一定也对 WSGI 接口的框架部分感兴趣,因为你在看这篇文章呀。所以,我们不用 Pyramid、Flask 或 Django,而是自己动手来创造一个最朴素的 WSGI Web 应用(或 Web 框架),然后将它和你的服务器一起运行:
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```
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def app(environ, start_response):
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@ -356,7 +352,7 @@ def app(environ, start_response):
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return ['Hello world from a simple WSGI application!\n']
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```
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同样,将上面的代码保存至 `wsgiapp.py` 或直接从 Github 上下载该文件,然后在 Web 服务器上运行这个应用,像这样:
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同样,将上面的代码保存为 `wsgiapp.py` 或直接从 [Github][14] 上下载该文件,然后在 Web 服务器上运行这个应用,像这样:
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```
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(lsbaws) $ python webserver2.py wsgiapp:app
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@ -367,13 +363,13 @@ WSGIServer: Serving HTTP on port 8888 ...
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你刚刚在学习如何创建一个 Web 服务器的过程中,自己编写了一个最朴素的 WSGI Web 框架!棒极了!
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你刚刚在学习如何创建一个 Web 服务器的过程中自己编写了一个最朴素的 WSGI Web 框架!棒极了!
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现在,我们再回来看看服务器传给客户端的那些东西。这是在使用 HTTP 客户端调用你的 Pyramid 应用时,服务器生成的 HTTP 响应内容:
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这个响应和你在本系列第一部分中看到的 HTTP 响应有一部分共同点,但它还多出来了一些内容。比如说,它拥有四个你曾经没见过的 HTTP 头部:`Content-Type`, `Content-Length`, `Date` 以及 `Server`。这些头部内容基本上在每个 Web 服务器返回的响应中都会出现。不过,它们都不是被严格要求出现的。HTTP 请求/响应头部字段的目的,在于它可以向你传递一些关于 HTTP 请求/响应的额外信息。
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这个响应和你在本系列第一部分中看到的 HTTP 响应有一部分共同点,但它还多出来了一些内容。比如说,它拥有四个你曾经没见过的 [HTTP 头部][15]:`Content-Type`, `Content-Length`, `Date` 以及 `Server`。这些头部内容基本上在每个 Web 服务器返回的响应中都会出现。不过,它们都不是被严格要求出现的。这些 HTTP 请求/响应头部字段的目的在于它可以向你传递一些关于 HTTP 请求/响应的额外信息。
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既然你对 WSGI 接口了解的更深了一些,那我再来展示一下上面那个 HTTP 响应中的各个部分的信息来源:
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@ -381,7 +377,7 @@ WSGIServer: Serving HTTP on port 8888 ...
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我现在还没有对上面那个 `environ` 字典做任何解释,不过基本上这个字典必须包含那些被 WSGI 规范事先定义好的 WSGI 及 CGI 变量值。服务器在解析 HTTP 请求时,会从请求中获取这些变量的值。这是 `environ` 字典应该有的样子:
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Web 框架会利用以上字典中包含的信息,通过字典中的请求路径、请求动作等等来决定使用哪个视图来处理响应、在哪里读取请求正文、在哪里输出错误信息(如果有的话)。
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@ -397,13 +393,13 @@ Web 框架会利用以上字典中包含的信息,通过字典中的请求路
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这基本上是服务器要做的全部内容了。你现在有了一个可以正常工作的 WSGI 服务器,它可以为使用任何遵循 WSGI 规范的 Web 框架(如 Django, Flask, Pyramid, 还有你刚刚自己写的那个框架)构建出的 Web 应用服务。最棒的部分在于,它可以在不用更改任何服务器代码的情况下,与多个不同的 Web 框架一起工作。真不错。
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这基本上是服务器要做的全部内容了。你现在有了一个可以正常工作的 WSGI 服务器,它可以为使用任何遵循 WSGI 规范的 Web 框架(如 Django、Flask、Pyramid,还有你刚刚自己写的那个框架)构建出的 Web 应用服务。最棒的部分在于,它可以在不用更改任何服务器代码的情况下,与多个不同的 Web 框架一起工作。真不错。
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在结束之前,你可以想想这个问题:“你该如何让你的服务器在同一时间处理多个请求呢?”
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敬请期待,我会在第三部分向你展示一种解决这个问题的方法。干杯!
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顺便,我在撰写一本名为《搭个 Web 服务器:从头开始》的书。这本书讲解了如何从头开始编写一个基本的 Web 服务器,里面包含本文中没有的更多细节。订阅邮件列表,你就可以获取到这本书的最新进展,以及发布日期。
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顺便,我在撰写一本名为《搭个 Web 服务器:从头开始》的书。这本书讲解了如何从头开始编写一个基本的 Web 服务器,里面包含本文中没有的更多细节。[订阅邮件列表][16],你就可以获取到这本书的最新进展,以及发布日期。
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@ -411,14 +407,24 @@ via: https://ruslanspivak.com/lsbaws-part2/
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作者:[Ruslan][a]
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译者:[StdioA](https://github.com/StdioA)
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校对:[校对者ID](https://github.com/校对者ID)
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校对:[wxy](https://github.com/wxy)
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本文由 [LCTT](https://github.com/LCTT/TranslateProject) 原创编译,[Linux中国](https://linux.cn/) 荣誉推出
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[a]: https://github.com/rspivak/
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[1]: https://linux.cn/article-7662-1.html
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[2]: https://www.python.org/dev/peps/pep-0333/
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[3]: https://www.djangoproject.com/
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[4]: http://flask.pocoo.org/
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[5]: http://trypyramid.com/
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[6]: http://gunicorn.org/
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[7]: http://uwsgi-docs.readthedocs.org/
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[8]: http://waitress.readthedocs.org/
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[9]: https://github.com/rspivak/lsbaws/blob/master/part2/webserver2.py
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[10]: https://github.com/rspivak/lsbaws/blob/master/part2/pyramidapp.py
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[11]: https://github.com/rspivak/lsbaws/blob/master/part2/flaskapp.py
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[12]: https://github.com/rspivak/lsbaws/blob/master/part2/flaskapp.py
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[13]: https://github.com/rspivak/lsbaws/
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[14]: https://github.com/rspivak/lsbaws/blob/master/part2/wsgiapp.py
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[15]: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_HTTP_header_fields
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[16]: https://ruslanspivak.com/lsbaws-part2/
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