FastAPI + Uvicorn = Rasante Geschwindigkeit: Die Technologie hinter dem Hype

Was ist Uvicorn?

Antwort: Uvicorn ist ein sehr schneller ASGI-Server (Asynchronous Server Gateway Interface), der auf uvloop und httptools basiert. Es ist ein leichtgewichtiges und effizientes Webserver-Framework, das auf Basis von asyncio entwickelt wurde. Uvicorn wurde ursprünglich entwickelt, um zwei Ziele zu erreichen:

• Einen extrem schnellen asyncio-Server mit uvloop und httptools zu implementieren.
• Eine minimale Anwendungsschnittstelle basierend auf ASGI zu implementieren. Es unterstützt derzeit http, Websockets, Pub/Sub-Broadcasts und kann auf andere Protokolle und Nachrichtentypen erweitert werden. Offizielle Website: uvicorn (https://uvicorn.org/)

Was sind uvloop und httptools?

Antwort: uvloop wird verwendet, um die Event Loop in der Standardbibliothek asyncio zu ersetzen. Es ist mit Cython implementiert und sehr schnell, wodurch die Geschwindigkeit von asyncio um das 2- bis 4-fache erhöht werden kann. Ich gehe davon aus, dass Sie mit asyncio vertraut sind, da es für das Schreiben von asynchronem Code unerlässlich ist. httptools ist eine Python-Implementierung des Node.js HTTP-Parsers.

Was ist ein ASGI-Server?

Antwort: ASGI, das Asynchronous Server Gateway Interface, ist eine Standardschnittstelle zwischen Netzwerkprotokolldiensten und Python-Anwendungen. Es kann mehrere gängige Protokolltypen verarbeiten, darunter HTTP, HTTP2 und WebSocket. ASGI-Protokoll: https://asgi.readthedocs.io/en/latest/specs/main.html

Kurze Einführung in Uvicorn

Antwort: Derzeit fehlt Python eine asynchrone Gateway-Protokollschnittstelle. Das Aufkommen von ASGI schließt diese Lücke. Von nun an können wir einen gemeinsamen Standard verwenden, um Tools für alle asynchronen Frameworks zu implementieren. ASGI hilft Python, mit Node.JS und Golang in Webframeworks zu konkurrieren, mit dem Ziel, hochperformante IO-intensive Aufgaben zu erreichen. ASGI unterstützt HTTP2 und WebSockets, während WSGI dies nicht tut. Uvicorn unterstützt derzeit HTTP1.1 und WebSocket und plant, HTTP2 zu unterstützen.

Uvicorn-Verwendung

• Installation Führen Sie pip install uvicorn aus

• Erstellen Sie eine neue example.py-Datei

async def app(scope, receive, send):
    assert scope['type'] == 'http'
    await send({
        'type': 'http.response.start',
       'status': 200,
        'headers': [
            [b'content-type', b'text/plain'],
        ]
    })
    await send({
        'type': 'http.response.body',
        'body': b'Hello, world!',
    })

• Starten Sie Uvicorn über die Befehlszeile Führen Sie uvicorn example:app aus

• Starten im Skriptformat

import uvicorn

async def app(scope, receive, send):
   ...

if __name__ == "__main__":
    uvicorn.run("example:app", host="127.0.0.1", port=8000, log_level="info")

Uvicorn unterstützt mehrere Befehle, die mit uvicorn --help angezeigt werden können.

➜  ~ uvicorn --help
Usage: uvicorn [OPTIONS] APP

Options:
  --host TEXT                     Bind socket to this host.  [default:
                                  127.0.0.1]
  --port INTEGER                  Bind socket to this port. If 0, an available
                                  port will be picked.  [default: 8000]
  --uds TEXT                      Bind to a UNIX domain socket.
  --fd INTEGER                    Bind to socket from this file descriptor.
  --reload                        Enable auto-reload.
  --reload-dir PATH               Set reload directories explicitly, instead
                                  of using the current working directory.
  --reload-include TEXT           Set glob patterns to include while watching
                                  for files. Includes '*.py' by default; these
                                  defaults can be overridden with `--reload-
                                  exclude`. This option has no effect unless
                                  watchfiles is installed.
  --reload-exclude TEXT           Set glob patterns to exclude while watching
                                  for files. Includes '.*,.py[cod],.sw.*,
                                  ~*' by default; these defaults can be
                                  overridden with `--reload-include`. This
                                  option has no effect unless watchfiles is
                                  installed.
  --reload-delay FLOAT            Delay between previous and next check if
                                  application needs to be. Defaults to 0.25s.
                                  [default: 0.25]
  --workers INTEGER               Number of worker processes. Defaults to the
                                  $WEB_CONCURRENCY environment variable if
                                  available, or 1. Not valid with --reload.
  --loop [auto|asyncio|uvloop]    Event loop implementation.  [default: auto]
  --http [auto|h11|httptools]     HTTP protocol implementation.  [default:
                                  auto]
  --ws [auto|none|websockets|wsproto]
                                  WebSocket protocol implementation.
                                  [default: auto]
  --ws-max-size INTEGER           WebSocket max size message in bytes
                                  [default: 16777216]
  --ws-max-queue INTEGER          The maximum length of the WebSocket message
                                  queue.  [default: 32]
  --ws-ping-interval FLOAT        WebSocket ping interval in seconds.
                                  [default: 20.0]
  --ws-ping-timeout FLOAT         WebSocket ping timeout in seconds.
                                  [default: 20.0]
  --ws-per-message-deflate BOOLEAN
                                  WebSocket per-message-deflate compression
                                  [default: True]
  --lifespan [auto|on|off]        Lifespan implementation.  [default: auto]
  --interface [auto|asgi3|asgi2|wsgi]
                                  Select ASGI3, ASGI2, or WSGI as the
                                  application interface.  [default: auto]
  --env-file PATH                 Environment configuration file.
  --log-config PATH               Logging configuration file. Supported
                                  formats:.ini,.json,.yaml.
  --log-level [critical|error|warning|info|debug|trace]
                                  Log level. [default: info]
  --access-log / --no-access-log  Enable/Disable access log.
  --use-colors / --no-use-colors  Enable/Disable colorized logging.
  --proxy-headers / --no-proxy-headers
                                  Enable/Disable X-Forwarded-Proto,
                                  X-Forwarded-For, X-Forwarded-Port to
                                  populate remote address info.
  --server-header / --no-server-header
                                  Enable/Disable default Server header.
  --date-header / --no-date-header
                                  Enable/Disable default Date header.
  --forwarded-allow-ips TEXT      Comma separated list of IPs to trust with
                                  proxy headers. Defaults to the
                                  $FORWARDED_ALLOW_IPS environment variable if
                                  available, or '127.0.0.1'.
  --root-path TEXT                Set the ASGI 'root_path' for applications
                                  submounted below a given URL path.
  --limit-concurrency INTEGER     Maximum number of concurrent connections or
                                  tasks to allow, before issuing HTTP 503
                                  responses.
  --backlog INTEGER               Maximum number of connections to hold in
                                  backlog
  --limit-max-requests INTEGER    Maximum number of requests to service before
                                  terminating the process.
  --timeout-keep-alive INTEGER    Close Keep-Alive connections if no new data
                                  is received within this timeout.  [default:
                                  5]
  --timeout-graceful-shutdown INTEGER
                                  Maximum number of seconds to wait for
                                  graceful shutdown.
  --ssl-keyfile TEXT              SSL key file
  --ssl-certfile TEXT             SSL certificate file
  --ssl-keyfile-password TEXT     SSL keyfile password
  --ssl-version INTEGER           SSL version to use (see stdlib ssl module's)
                                  [default: 17]
  --ssl-cert-reqs INTEGER         Whether client certificate is required (see
                                  stdlib ssl module's)  [default: 0]
  --ssl-ca-certs TEXT             CA certificates file
  --ssl-ciphers TEXT              Ciphers to use (see stdlib ssl module's)
                                  [default: TLSv1]
  --header TEXT                   Specify custom default HTTP response headers
                                  as a Name:Value pair
  --version                       Display the uvicorn version and exit.
  --app-dir TEXT                  Look for APP in the specified directory, by
                                  adding this to the PYTHONPATH. Defaults to
                                  the current working directory.
  --h11-max-incomplete-event-size INTEGER
                                  For h11, the maximum number of bytes to
                                  buffer of an incomplete event.
  --factory                       Treat APP as an application factory, i.e. a
                                  () -> <ASGI app> callable.
  --help                          Show this message and exit.
➜  ~

Konfigurations- und Serverinstanzen

Um eine bessere Kontrolle über die Konfiguration und den Serverlebenszyklus zu haben, verwenden Sie uvicorn.Config und uvicorn.Server:

import uvicorn

async def app(scope, receive, send):
   ...

if __name__ == "__main__":
    config = uvicorn.Config("main:app", port=5000, log_level="info")
    server = uvicorn.Server(config)
    server.run()

Wenn Sie Uvicorn aus einer bereits laufenden asynchronen Umgebung ausführen möchten, verwenden Sie stattdessen uvicorn.Server.serve():

import asyncio
import uvicorn

async def app(scope, receive, send):
   ...

async def main():
    config = uvicorn.Config("main:app", port=5000, log_level="info")
    server = uvicorn.Server(config)
    await server.serve()

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

Starten eines FastAPI-Projekts mit Uvicorn

import uvicorn
from fastapi import FastAPI

app = FastAPI()

@app.get("/")
async def root():
    return {"message": "Hello World"}

if __name__ == '__main__':
    uvicorn.run(app=app)

Warum verwendet FastAPI Uvicorn?

FastAPI ist ein modernes, hochleistungsfähiges Webframework. Es nutzt die asynchronen Programmierfunktionen von Python, um die Leistung von Webanwendungen zu verbessern. Uvicorn hingegen ist ein hochleistungsfähiger ASGI-Server, der mit uvloop und httptools implementiert wurde und HTTP-Anfragen asynchron verarbeiten kann. FastAPI verwendet Uvicorn als seinen Standard-Webserver, da Uvicorn sehr schnell, zuverlässig und einfach zu bedienen ist. Es kann stabil und effizient bleiben, wenn eine große Anzahl von gleichzeitigen Verbindungen verarbeitet wird. Darüber hinaus unterstützt Uvicorn neue Funktionen wie WebSocket und HTTP/2, die mit der modernen Webentwicklungsphilosophie übereinstimmen, die von FastAPI befürwortet wird. Daher ist die Verwendung von Uvicorn als Webserver für FastAPI eine ausgezeichnete Wahl.

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