🍗 💪🏼 🅿️ ASGI का परिचय: एक अतुल्यकालिक अजगर वेब पारिस्थितिकी तंत्र का निर्माण ⏺️ 🌐 🖖🏼

नमस्कार, हेब्र! मैं आपको फ्लोरिमंड मानका द्वारा " एएसजीआई का परिचय: एक एएसिंक्स पायथन वेब पारिस्थितिकी तंत्र का उद्भव" लेख का अनुवाद प्रस्तुत करता हूं।

"तालाब के पास कछुए," unsplash.com पर रिकार्ड बाराहम

पायथन डेटा साइंस तक सीमित नहीं है, पायथन वेब डेवलपमेंट ने भाषा के विकास में एक नए अतुल्यकालिक मोड़ के साथ वापसी की है!

पायथन वेब डेवलपमेंट इकोसिस्टम में कई महत्वपूर्ण घटनाएं हो रही हैं। इन परिवर्तनों के मुख्य चालकों में से एक ASGI है - अतुल्यकालिक मानक गेटवे इंटरफ़ेस।

मैंने अपने ब्लॉग में पहले से ही ASGI का कई बार उल्लेख किया है, विशेष रूप से, जब मैंने बोकाडिलो ( अतुल्यकालिक ओपन-सोर्स पायथन वेब फ्रेमवर्क - लगभग। ) की घोषणा की और tartiflette-starlette ( ASGI के माध्यम से HTTP के लिए GraphQLO एपीआई के निर्माण के लिए पुस्तकालय - लगभग। । ), लेकिन मैंने कभी उसके बारे में विस्तृत परिचय नहीं लिखा। अब मैं करूंगा।

यह लेख पायथन वेब विकास में नवीनतम रुझानों में रुचि रखने वाले लोगों के लिए लक्षित है। मैं आपको एक दौरे पर आमंत्रित करना चाहता हूं जिससे आप सीखेंगे कि एएसजीआई क्या है और इसका अर्थ पायथन दुनिया में आधुनिक वेब विकास के लिए क्या है।

इससे पहले कि हम शुरू करें, मैं आपको बताना चाहूंगा कि मैंने हाल ही में भयानक-असगी बनाया है, जो कभी-फैलते एएसजीआई पारिस्थितिकी तंत्र पर नज़र रखने के लिए एक महान सूची है।

यह सब async / प्रतीक्षा के साथ शुरू हुआ

अपनी उपस्थिति के समय, जावास्क्रिप्ट या गो के विपरीत, पायथन ने कोड को अतुल्यकालिक रूप से निष्पादित करने की क्षमता प्रदान नहीं की। लंबे समय तक, पायथन में समानांतर कोड निष्पादन केवल बहु-थ्रेडेड या मल्टी-प्रोसेसर प्रसंस्करण की मदद से या विशेष नेटवर्क पुस्तकालयों जैसे कि ईवेंटलेट, जेंटेन या ट्विस्टेड का उपयोग करके महसूस किया जा सकता है। (2008 में वापस, ट्विस्टेड के पास अतुल्यकालिक coroutines के लिए एक एपीआई था, उदाहरण के लिए, inlineCallbacks और deferredGenerator )

पायथन 3.4+ में सब कुछ बदल गया है। पायथन 3.4 में, एसिंको को मानक पुस्तकालय में शामिल किया गया था , जिसके परिणामस्वरूप जनरेटरों के आधार पर सहकारी मल्टीटास्किंग के लिए समर्थन और सिंटैक्स yield from ।

बाद में पायथन 3.5 में , async/await सिंटैक्स जोड़ा गया । इसके लिए, देशी कोराउटाइन दिखाई दिए, जो अंतर्निहित कार्यान्वयन से स्वतंत्र थे, जिसके कारण पायथन में सुगमता के चारों ओर सोने की भीड़ थी।

पागल दौड़ शुरू हो गई है! संस्करण 3.5 की रिहाई के बाद से, समुदाय ने शाब्दिक रूप से चारों ओर सब कुछ सिंक्रनाइज़ कर दिया है। यदि आप रुचि रखते हैं, तो कई परिणामी परियोजनाएं एआईओ-लिबास और भयानक-एसिंको में सूचीबद्ध हैं।

जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, इसका मतलब यह भी है कि वेब सर्वर और पायथन एप्लिकेशन अतुल्यकालिक की ओर बढ़ रहे हैं। वास्तव में, सभी शांत लोग इसे करते हैं! ( यहां तक कि Django ) ( Habr: Django 3.0 , अतुल्यकालिक होगा , जो पहले से ही 12/02/2019 को जारी किया गया था - लगभग। )

ASGI की समीक्षा

तो एएसजीआई इस सब में कैसे फिट बैठता है?

शीर्ष स्तर के एएसजीआई को एक ऐसी कड़ी के रूप में माना जा सकता है जो अतुल्यकालिक पायथन सर्वर और अनुप्रयोगों को एक-दूसरे के साथ बातचीत करने की अनुमति देता है। वह WSGI से कई वास्तु विचारों को दोहराता है, और अक्सर अंतर्निहित उत्तराधिकार के साथ अपने उत्तराधिकारी के रूप में प्रस्तुत किया जाता है।

यह इस तरह से आरेख पर प्रस्तुत किया जा सकता है:

बहुत उच्च स्तर पर, एएसजीआई अनुप्रयोगों और सर्वर के बीच संचार के लिए एक इंटरफ़ेस है। लेकिन वास्तव में, सब कुछ थोड़ा और अधिक जटिल है।

यह समझने के लिए कि एएसजीआई वास्तव में कैसे काम करता है, आइए एएसजीआई विनिर्देश पर एक नज़र डालें।

ASGI में दो अलग-अलग घटक होते हैं:

प्रोटोकॉल सर्वर - सॉकेट्स को सुनता है और उन्हें प्रत्येक कनेक्शन के भीतर कनेक्शन और ईवेंट संदेशों में परिवर्तित करता है।
एक एप्लिकेशन ( एप्लिकेशन ), जो प्रोटोकॉल सर्वर के अंदर रहता है, इसका उदाहरण प्रत्येक कनेक्शन के लिए एक बार बनाया जाता है और घटना संदेशों को संसाधित करता है जैसे वे होते हैं।

इस प्रकार, विनिर्देश के अनुसार, एएसजीआई वास्तव में जो इंगित करता है वह संदेश प्रारूप है और इन संदेशों को एप्लिकेशन और प्रोटोकॉल सर्वर के बीच स्थानांतरित किया जाना चाहिए जो इसे चलाता है।

अब हम आरेख का अधिक विस्तृत संस्करण बना सकते हैं:

प्रोटोकॉल में कई और दिलचस्प विवरण हैं। उदाहरण के लिए, आप HTTP और WebSocket विनिर्देशों पर एक नज़र डाल सकते हैं।

इसके अलावा, हालांकि विनिर्देश सर्वर और अनुप्रयोग के बीच बातचीत पर बहुत अधिक ध्यान केंद्रित करता है, ASGI कई और पहलुओं को कवर करने का प्रबंधन करता है।

हम इसे एक मिनट में प्राप्त करते हैं, लेकिन पहले ...

ASGI मूल बातें

अब जब हमने देखा है कि ASGI पायथन वेब पारिस्थितिकी तंत्र में कैसे फिट बैठता है, तो आइए इस कोड में कैसे अनुवाद करते हैं, इस पर करीब से नज़र डालते हैं।

ASGI एक साधारण मॉडल पर निर्भर करता है: जब कोई क्लाइंट किसी सर्वर से कनेक्ट होता है, तो एक एप्लिकेशन इंस्टेंस बनाया जाता है। फिर आने वाले डेटा को एप्लिकेशन में ट्रांसफर कर दिया जाता है और जो भी डेटा रिटर्न करता है उसे वापस भेज दिया जाता है।

यहां एप्लिकेशन को डेटा पास करने का मतलब वास्तव में एप्लिकेशन को कॉल करना है जैसे कि यह एक फ़ंक्शन था, अर्थात। ऐसा कुछ जो कुछ इनपुट लेता है और आउटपुट देता है।

वास्तव में, एक एएसजीआई एप्लिकेशन जो सभी का प्रतिनिधित्व करता है वह एक कॉल करने योग्य (ऑब्जेक्ट कहा जाता है) है। इस ऑब्जेक्ट के मापदंडों को, फिर से, एएसजीआई विनिर्देश द्वारा निर्धारित किया जाता है :

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

इस फ़ंक्शन के हस्ताक्षर "एएसजीआई" में बिल्कुल "आई" का अर्थ है: यह इंटरफ़ेस जिसे एप्लिकेशन को सर्वर को कॉल करने के लिए लागू करना चाहिए।

आइए फ़ंक्शन के मापदंडों को देखें:

scope एक शब्दकोश है जिसमें आने वाले अनुरोध के बारे में जानकारी है। इसकी सामग्री HTTP और WebSocket कनेक्शन के लिए अलग-अलग है।
ASGI घटनाओं के बारे में संदेश प्राप्त करने के लिए एक अतुल्यकालिक समारोह है।
ASGI घटनाओं के बारे में संदेश भेजने के लिए send एक अतुल्यकालिक फ़ंक्शन है।

वास्तव में, ये पैरामीटर आपको संचार चैनल पर प्राप्त ( receive() और) और संचारित ( send() ) डेटा को प्रोटोकॉल सर्वर का समर्थन करने की अनुमति देते हैं, साथ ही यह समझते हैं कि यह चैनल किस संदर्भ (या scope ) में बनाया गया था।

मैं आपके बारे में नहीं जानता, लेकिन मुझे वास्तव में इस इंटरफ़ेस की सामान्य उपस्थिति और संरचना पसंद है। किसी भी मामले में, अब एक नमूना कोड देखें।

कोड दिखाओ!

एएसजीआई जैसा दिखता है, उसका व्यावहारिक विचार प्राप्त करने के लिए, मैंने नंगे एएसजीआई पर एक न्यूनतम परियोजना बनाई जो कि यूवीकोर्न (एक लोकप्रिय एएसजीआई सर्वर) द्वारा परोसा गया HTTP एप्लिकेशन प्रदर्शित करता है:

 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!", })

स्रोत कोड - https://glitch.com/edit/#//asgi-hello-world

यहां हम क्लाइंट को HTTP प्रतिक्रिया भेजने के लिए send() का उपयोग करते हैं: पहले हम हेडर भेजते हैं, और फिर प्रतिक्रिया बॉडी।

मैं मानता हूं कि इन सभी शब्दकोशों और कच्चे बाइनरी डेटा के कारण, नंगे एएसजीआई काम के लिए बहुत सुविधाजनक नहीं है।

सौभाग्य से, उच्च स्तर के विकल्प हैं - और जब मैं स्टारलेट के बारे में बात करना शुरू करता हूं।

स्टारलेट वास्तव में एक शानदार परियोजना है, और, मेरी राय में, एएसजीआई पारिस्थितिकी तंत्र का एक बुनियादी हिस्सा है।

संक्षेप में, यह अनुरोधों और उत्तरों जैसे उच्च-स्तरीय घटकों का एक सेट प्रदान करता है, जिसका उपयोग आप ASGI के कुछ विवरणों से दूर करने के लिए कर सकते हैं। यहाँ, Starlette में "हैलो वर्ल्ड" पर एक नज़र डालें:

 # app.py from starlette.responses import PlainTextResponse async def app(scope, receive, send): assert scope["type"] == "http" response = PlainTextResponse("Hello, world!") await response(scope, receive, send)

स्टार्लेट में वह सब कुछ होता है जिसकी आप वास्तविक वेब फ्रेमवर्क से उम्मीद करते हैं - रूटिंग, मिडलवेयर, आदि। लेकिन मैंने एएसजीआई की वास्तविक शक्ति पर इशारा करने के लिए इस छीन-छीन संस्करण को दिखाने का फैसला किया, जो है ...

सभी तरह से कछुए

ASGI के लिए एक दिलचस्प और नियम बदलने वाली अवधारणा है टर्टल ऑल द वे , एक अभिव्यक्ति जो मूल रूप से आविष्कार की गई है (मुझे लगता है?) एंड्रयू गॉडविन द्वारा, जिसने Django माइग्रेशन बनाया और वर्तमान में Django पर अतुल्यकालिक का समर्थन करने के लिए काम कर रहा है।

लेकिन वास्तव में इसका क्या मतलब है?

चूंकि ASGI एक अमूर्तता है जो हमें यह बताने की अनुमति देता है कि हम किसी भी समय किस संदर्भ में और डेटा प्राप्त करने और भेजने के लिए हैं, अर्थात, यह विचार कि ASGI का उपयोग न केवल सर्वर और अनुप्रयोगों के बीच किया जा सकता है, बल्कि वास्तव में स्टैक में कहीं भी किया जा सकता है।

उदाहरण के लिए, स्टारलेट Response ऑब्जेक्ट ASGI एप्लिकेशन ही है। वास्तव में, हम ऊपर दिए गए उदाहरण आवेदन में कोड को छोटा कर सकते हैं:

 # app.py app = PlainTextResponse("Hello, world!")

कितना हास्यास्पद लग रहा है?

लेकिन रुकिए, यह सब नहीं है।

“सभी तरह के कछुओं” का गहरा परिणाम यह है कि हम सभी प्रकार के एप्लिकेशन, मिडलवेयर, लाइब्रेरी और अन्य प्रोजेक्ट बना सकते हैं और सुनिश्चित कर सकते हैं कि वे तब तक संगत हैं जब तक वे सभी ASGI एप्लिकेशन इंटरफ़ेस को लागू नहीं करते हैं।

(इसके अलावा, मेरे व्यक्तिगत अनुभव बिल्डिंग बोकाडिलो से , एएसजीआई इंटरफ़ेस को बहुत बार स्वीकार करना (यदि हमेशा नहीं) बहुत क्लीनर कोड की ओर जाता है)

उदाहरण के लिए, हम एक ASGI मिडलवेयर बना सकते हैं (यानी ऐसा एप्लिकेशन जो किसी अन्य एप्लिकेशन को लपेटता है) जो समय पूरा होने के अनुरोध के लिए प्रदर्शित होता है:

 # app.py import time class TimingMiddleware: def __init__(self, app): self.app = app async def __call__(self, scope, receive, send): start_time = time.time() await self.app(scope, receive, send) end_time = time.time() print(f"Took {end_time - start_time:.2f} seconds")

इसका उपयोग करने के लिए, हम बस इसके साथ एप्लिकेशन को लपेटते हैं ...

 # app.py import asyncio from starlette.responses import PlainTextResponse async def app(scope, receive, send): await asyncio.sleep(1) response = PlainTextResponse("Hello, world!") await response(scope, receive, send) app = TimingMiddleware(app)

... और यह जादुई रूप से सिर्फ काम करेगा।

 $ uvicorn app:app INFO: Started server process [59405] INFO: Waiting for application startup. INFO: Uvicorn running on http://127.0.0.1:8000 (Press CTRL+C to quit) ... INFO: ('127.0.0.1', 62718) - "GET / HTTP/1.1" 200 Took 1.00 seconds

यह TimingMiddleware कि TimingMiddleware आप किसी भी ASGI एप्लिकेशन को लपेट सकते हैं। इस उदाहरण में आंतरिक अनुप्रयोग सुपर-सरल है, लेकिन यह एक पूर्ण विकसित, वास्तविक परियोजना (सैकड़ों एपीआई और वेबस्केट एंडपॉइंट की कल्पना कर सकता है) - यह तब तक कोई फर्क नहीं पड़ता जब तक कि इंटरफ़ेस एएसजीआई के साथ संगत न हो।

(इस मिडलवेयर का एक संस्करण औद्योगिक उपयोग के लिए अधिक तैयार है: टाइमिंग-एसगी ।)

क्यों परेशान होना चाहिए?

जबकि मुझे लगता है कि संगतता बहुत मजबूत तर्क है, पायथन वेब अनुप्रयोगों के निर्माण के लिए एएसजीआई-आधारित घटकों का उपयोग करने के कई और फायदे हैं।

गति: एएसजीआई अनुप्रयोगों और सर्वरों की अतुल्यकालिक प्रकृति उन्हें वास्तव में तेज (कम से कम पायथन के लिए) बनाती है - हम प्रति सेकंड 60k-70k अनुरोधों के बारे में बात कर रहे हैं (यह मानते हुए कि फ्लास्क और Django केवल एक समान स्थिति में 10-20k तक पहुंचते हैं)।
विशेषताएं: ASGI सर्वर और प्लेटफ़ॉर्म आपको अनिवार्य रूप से समानांतर फ़ंक्शंस (WebSocket, Server-Sent Events, HTTP / 2) तक पहुंच प्रदान करते हैं जिन्हें सिंक्रोनाइज़ कोड और WSGI का उपयोग करके लागू नहीं किया जा सकता है।
स्थिरता: एएसजीआई एक विनिर्देश के रूप में लगभग 3 साल से है, और संस्करण 3.0 को बहुत स्थिर माना जाता है। नतीजतन, पारिस्थितिकी तंत्र के मुख्य भाग स्थिर हो रहे हैं।

पुस्तकालयों और औजारों के दृष्टिकोण से, मुझे नहीं लगता कि हम यह कह सकते हैं कि हम आवश्यक स्तर पर पहुँच गए हैं। लेकिन एक बहुत सक्रिय समुदाय के लिए धन्यवाद, मुझे उच्च उम्मीद है कि एएसजीआई पारिस्थितिकी तंत्र बहुत जल्द ही पारंपरिक तुल्यकालिक / डब्ल्यूएसजीआई पारिस्थितिकी तंत्र के साथ कार्यों की समता तक पहुंच जाएगा।

मुझे ASGI के साथ संगत घटक कहां मिल सकते हैं?

वास्तव में, अधिक से अधिक लोग एएसजीआई पर आधारित परियोजनाओं का निर्माण और सुधार कर रहे हैं। जाहिर है कि ये सर्वर और वेब फ्रेमवर्क हैं, लेकिन डेटासेट जैसे मिडलवेयर और उत्पाद-उन्मुख अनुप्रयोग भी हैं।

नीचे गैर-वेब-आधारित घटकों के कुछ उदाहरण हैं जो मेरी रुचि रखते हैं:

मैंगम : AWS लाम्बा के लिए ASGI समर्थन।
डेटासेट-ओट-जिथब: एएसजीआई अनुप्रयोगों के लिए गिटहब प्रमाणीकरण।
tartiflette-starlette (मैंने इसे लिखा है!): एक अतुल्यकालिक ग्राफकॉल इंजन, Tartiflette के लिए ASGI समर्थन।

यह देखना आश्चर्यजनक है कि पारिस्थितिक तंत्र सफलतापूर्वक विकसित हो रहा है, हालांकि, व्यक्तिगत रूप से परिवर्तनों के साथ रहना मेरे लिए व्यक्तिगत रूप से कठिन था।

यही वजह है कि मैंने कमाल का असग बनाया। मुझे उम्मीद है कि यह सभी को एएसजीआई दुनिया में होने वाली सभी आश्चर्यजनक चीजों को बनाए रखने में मदद करता है। (और यह देखते हुए कि वह लगभग कुछ दिनों में 100 सितारों तक पहुँच गया है, मुझे लगता है कि वास्तव में एक जगह एएसजीआई संसाधनों के बारे में जानकारी इकट्ठा करने की आवश्यकता थी।)

निष्कर्ष

हालांकि यह कार्यान्वयन विवरण की तरह लग सकता है, मुझे यकीन है कि एएसजीआई ने पायथन वेब विकास में एक नए युग की नींव रखी है।

यदि आप ASGI के बारे में अधिक जानना चाहते हैं, तो awesome-asgi में सूचीबद्ध विभिन्न प्रकाशनों (लेखों और भाषणों) को awesome-asgi । यदि आप इसे छूना चाहते हैं, तो निम्न में से किसी भी प्रोजेक्ट को आज़माएँ:

uvicorn : ASGI सर्वर।
स्टारलेट : एएसजीआई ढांचा।
FastAPI , हैबर पर एक लेख : स्टारलेट और पाइडेटिक पर आधारित एक रूपरेखा (धन्यवाद morz3 , लगभग प्रति ।)।
TypeSystem : डेटा सत्यापन और प्रपत्र प्रतिपादन।
डेटाबेस : अतुल्यकालिक डेटाबेस लाइब्रेरी।
orm : एसिंक्रोनस ORM।
HTTPX : ASGI एप्लिकेशन को कॉल करने के लिए समर्थन के साथ अतुल्यकालिक HTTP क्लाइंट (परीक्षण के लिए उपयोगी ग्राहक)।

इन परियोजनाओं को बनाया गया था और इनकोडे, मुख्य रूप से टॉम क्रिस्टी द्वारा समर्थित किया गया था। एक एनकोड सपोर्ट टीम बनाने पर खुली चर्चा होती है, इसलिए यदि आप ओपन-सोर्स डेवलपमेंट में भाग लेने के अवसर की तलाश में थे, तो आपके पास ऐसा अवसर है!

मज़ा आ गया ASGI दुनिया की यात्रा करने के लिए!

ASGI का परिचय: एक अतुल्यकालिक अजगर वेब पारिस्थितिकी तंत्र का निर्माण