Overview

FriendFeed使用了一款使用 Python 编写的,相对简单的 非阻塞式 Web 服务器。其应用程序使用的 Web 框架看起来有些像 web.py 或者 Google 的 webapp, 不过为了能有效利用非阻塞式服务器环境,这个 Web 框架还包含了一些相关的有用工具 和优化。

Tornado 就是我们在 FriendFeed 的 Web 服务器及其常用工具的开源版本。Tornado 和现在的主流 Web 服务器框架(包括大多数 Python 的框架)有着明显的区别:它是非阻塞式服务器,而且速度相当快。得利于其 非阻塞的方式和对 epoll 的运用,Tornado 每秒可以处理数以千计的连接,因此 Tornado 是实时 Web 服务的一个 理想框架。我们开发这个 Web 服务器的主要目的就是为了处理 FriendFeed 的实时功能 ——在 FriendFeed 的应用里每一个活动用户都会保持着一个服务器连接。(关于如何扩容 服务器,以处理数以千计的客户端的连接的问题,请参阅 The C10K problem

以下是经典的 “Hello, world” 示例:

import tornado.ioloop
import tornado.web

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write("Hello, world")

application = tornado.web.Application([
    (r"/", MainHandler),
])

if __name__ == "__main__":
    application.listen(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()

查看下面的 Tornado 攻略以了解更多关于 tornado.web 包 的细节。

我们清理了 Tornado 的基础代码,减少了各模块之间的相互依存关系,所以理论上讲, 你可以在自己的项目中独立地使用任何模块,而不需要使用整个包。

下载和安装

自动安装: Tornado 已经列入 PyPI ,因此可以通过 pip 或者 easy_install 来安装。如果你没有安装 libcurl 的话,你需要将其单独安装到系统中。请参见下面的安装依赖一节。注意一点,使用 pipeasy_install 安装的 Tornado 并没有包含源代码中的 demo 程序。

手动安装: 下载 tornado-2.0.tar.gz

tar xvzf tornado-2.0.tar.gz
cd tornado-2.0
python setup.py build
sudo python setup.py install

Tornado 的代码托管在 GitHub 上面。对于 Python 2.6 以上的版本,因为标准库中已经包括了对 epoll 的支持,所以你可以不用 setup.py 编译安装,只要简单地将 tornado 的目录添加到 PYTHONPATH 就可以使用了。

安装需求

Tornado 在 Python 2.5, 2.6, 2.7 中都经过了测试。要使用 Tornado 的所有功能,你需要安装 PycURL (7.18.2 或更高版本) 以及 simplejson (仅适用于Python 2.5,2.6 以后的版本标准库当中已经包含了对 JSON 的支持)。为方便起见,下面将列出 Mac OS X 和 Ubuntu 中的完整安装方式:

Mac OS X 10.6 (Python 2.6+)

sudo easy_install setuptools pycurl

Ubuntu Linux (Python 2.6+)

sudo apt-get install python-pycurl

Ubuntu Linux (Python 2.5)

sudo apt-get install python-dev python-pycurl python-simplejson

模块索引

最重要的一个模块是web, 它就是包含了 Tornado 的大部分主要功能的 Web 框架。其它的模块都是工具性质的, 以便让 web 模块更加有用 后面的 Tornado 攻略 详细讲解了 web 模块的使用方法。

主要模块

底层模块

Tornado 攻略

请求处理程序和请求参数

Tornado 的 Web 程序会将 URL 或者 URL 范式映射到 tornado.web.RequestHandler 的子类上去。在其子类中定义了 get()post() 方法,用以处理不同的 HTTP 请求。

下面的代码将 URL 根目录 / 映射到 MainHandler,还将一个 URL 范式 /story/([0-9]+) 映射到 StoryHandler。正则表达式匹配的分组会作为参数引入 的相应方法中:

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write("You requested the main page")

class StoryHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self, story_id):
        self.write("You requested the story " + story_id)

application = tornado.web.Application([
    (r"/", MainHandler),
    (r"/story/([0-9]+)", StoryHandler),
])

你可以使用 get_argument() 方法来获取查询字符串参数,以及解析 POST 的内容:

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write('<html><body><form action="/" method="post">'
                   '<input type="text" name="message">'
                   '<input type="submit" value="Submit">'
                   '</form></body></html>')

    def post(self):
        self.set_header("Content-Type", "text/plain")
        self.write("You wrote " + self.get_argument("message"))

上传的文件可以通过 self.request.files 访问到,该对象将名称(HTML元素 <input type="file">的 name 属性)对应到一个文件列表。每一个文件都以字典的形式 存在,其格式为 {"filename":..., "content_type":..., "body":...}

如果你想要返回一个错误信息给客户端,例如“403 unauthorized”,只需要抛出一个 tornado.web.HTTPError 异常:

if not self.user_is_logged_in():
    raise tornado.web.HTTPError(403)

请求处理程序可以通过 self.request 访问到代表当前请求的对象。该 HTTPRequest 对象包含了一些有用的属性,包括:

你可以通过查看源代码 httperver 模组中 HTTPRequest 的定义,从而了解到它的 所有属性。

重写 RequestHandler 的方法函数

除了 get()/post()等以外,RequestHandler 中的一些别的方法函数,这都是 一些空函数,它们存在的目的是在必要时在子类中重新定义其内容。对于一个请求的处理 的代码调用次序如下:

  1. 程序为每一个请求创建一个 RequestHandler 对象
  2. 程序调用 initialize() 函数,这个函数的参数是 Application 配置中的关键字 参数定义。(initialize 方法是 Tornado 1.1 中新添加的,旧版本中你需要 重写 __init__ 以达到同样的目的) initialize 方法一般只是把传入的参数存 到成员变量中,而不会产生一些输出或者调用像 send_error 之类的方法。
  3. 程序调用 prepare()。无论使用了哪种 HTTP 方法,prepare 都会被调用到,因此 这个方法通常会被定义在一个基类中,然后在子类中重用。prepare可以产生输出 信息。如果它调用了finish(或send_error` 等函数),那么整个处理流程 就此结束。
  4. 程序调用某个 HTTP 方法:例如 get()post()put() 等。如果 URL 的正则表达式模式中有分组匹配,那么相关匹配会作为参数传入方法。

下面是一个示范 initialize() 方法的例子:

class ProfileHandler(RequestHandler):
    def initialize(self, database):
        self.database = database

    def get(self, username):
        ...

app = Application([
    (r'/user/(.*)', ProfileHandler, dict(database=database)),
    ])

其它设计用来被复写的方法有:

重定向(redirect)

Tornado 中的重定向有两种主要方法:self.redirect,或者使用 RedirectHandler

你可以在使用 RequestHandler (例如 get)的方法中使用 self.redirect,将用户 重定向到别的地方。另外还有一个可选参数 permanent,你可以用它指定这次操作为永久性重定向。

该参数会激发一个 301 Moved Permanently HTTP 状态,这在某些情况下是有用的, 例如,你要将页面的原始链接重定向时,这种方式会更有利于搜索引擎优化(SEO)。

permanent 的默认值是 False,这是为了适用于常见的操作,例如用户端在成功发送 POST 请求 以后的重定向。

self.redirect('/some-canonical-page', permanent=True)

RedirectHandler 会在你初始化 Application 时自动生成。

例如本站的下载 URL,由较短的 URL 重定向到较长的 URL 的方式是这样的:

application = tornado.wsgi.WSGIApplication([
    (r"/([a-z]*)", ContentHandler),
    (r"/static/tornado-0.2.tar.gz", tornado.web.RedirectHandler,
     dict(url="http://www.bhlaab.com/919/downloads/facebook/tornado/tornado-0.2.tar.gz")),
], **settings)

RedirectHandler 的默认状态码是 301 Moved Permanently,不过如果你想使用 302 Found 状态码,你需要将 permanent 设置为 False

application = tornado.wsgi.WSGIApplication([
    (r"/foo", tornado.web.RedirectHandler, {"url":"/bar", "permanent":False}),
], **settings)

注意,在 self.redirectRedirectHandler 中,permanent 的默认值是不同的。 这样做是有一定道理的,self.redirect 通常会被用在自定义方法中,是由逻辑事件触发 的(例如环境变更、用户认证、以及表单提交)。而 RedirectHandler 是在每次匹配到请求 URL 时被触发。

模板

你可以在 Tornado 中使用任何一种 Python 支持的模板语言。但是相较于其它模板而言, Tornado 自带的模板系统速度更快,并且也更灵活。具体可以查看 template 模块的源码。

Tornado 模板其实就是 HTML 文件(也可以是任何文本格式的文件),其中包含了 Python 控制结构和表达式,这些控制结构和表达式需要放在规定的格式标记符(markup)中:

<html>
   <head>
      <title>{{ title }}</title>
   </head>
   <body>
     <ul>
       {% for item in items %}
         <li>{{ escape(item) }}</li>
       {% end %}
     </ul>
   </body>
 </html>

如果你把上面的代码命名为 "template.html",保存在 Python 代码的同一目录中,你就可以 这样来渲染它:

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        items = ["Item 1", "Item 2", "Item 3"]
        self.render("template.html", title="My title", items=items)

Tornado 的模板支持“控制语句”和“表达语句”,控制语句是使用 {%%} 包起来的 例如 {% if len(items) > 2 %}。表达语句是使用 {{}} 包起来的,例如 {{ items[0] }}

控制语句和对应的 Python 语句的格式基本完全相同。我们支持 ifforwhiletry,这些语句逻辑结束的位置需要用 {% end %} 做标记。我们还通过 extendsblock 语句实现了模板继承。这些在 template 模块 的代码文档中有着详细的描述。

表达语句可以是包括函数调用在内的任何 Python 表述。模板中的相关代码,会在一个单独 的名字空间中被执行,这个名字空间包括了以下的一些对象和方法。(注意,下面列表中 的对象或方法在使用 RequestHandler.render 或者 render_string 时才存在的 ,如果你在 RequestHandler 外面直接使用 template 模块,则它们中的大部分是不存在的)。

当你制作一个实际应用时,你会需要用到 Tornado 模板的所有功能,尤其是 模板继承功能。所有这些功能都可以在 template 模块 的代码文档中了解到。(其中一些功能是在 web 模块中实现的,例如 UIModules

从实现方式来讲,Tornado 的模板会被直接转成 Python 代码。模板中的语句会逐字复制到一个 代表模板的函数中去。我们不会对模板有任何限制,Tornado 模板模块的设计宗旨就是要比 其他模板系统更灵活而且限制更少。所以,当你的模板语句里发生了随机的错误,在执行模板时 你就会看到随机的 Python 错误信息。

所有的模板输出都已经通过 tornado.escape.xhtml_escape 自动转义(escape),这种默认行为, 可以通过以下几种方式修改:将 autoescape=None 传递给 Application 或者 TemplateLoader、 在模板文件中加入 {% autoescape None %}、或者在简单表达语句 {{ ... }} 写成 {% raw ...%}。另外你可以在上述位置将 autoescape 设为一个自定义函数,而不仅仅是 None

你可以使用 set_cookie 方法在用户的浏览中设置 cookie:

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        if not self.get_cookie("mycookie"):
            self.set_cookie("mycookie", "myvalue")
            self.write("Your cookie was not set yet!")
        else:
            self.write("Your cookie was set!")

Cookie 很容易被恶意的客户端伪造。加入你想在 cookie 中保存当前登陆用户的 id 之类的信息,你需要对 cookie 作签名以防止伪造。Tornado 通过 set_secure_cookieget_secure_cookie 方法直接支持了这种功能。 要使用这些方法,你需要在创建应用时提供一个密钥,名字为 cookie_secret。 你可以把它作为一个关键词参数传入应用的设置中:

application = tornado.web.Application([
    (r"/", MainHandler),
], cookie_secret="61oETzKXQAGaYdkL5gEmGeJJFuYh7EQnp2XdTP1o/Vo=")

签名过的 cookie 中包含了编码过的 cookie 值,另外还有一个时间戳和一个 HMAC 签名。如果 cookie 已经过期或者 签名不匹配,get_secure_cookie 将返回 None,这和没有设置 cookie 时的 返回值是一样的。上面例子的安全 cookie 版本如下:

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        if not self.get_secure_cookie("mycookie"):
            self.set_secure_cookie("mycookie", "myvalue")
            self.write("Your cookie was not set yet!")
        else:
            self.write("Your cookie was set!")

用户认证

当前已经认证的用户信息被保存在每一个请求处理器的 self.current_user 当中, 同时在模板的 current_user 中也是。默认情况下,current_userNone

要在应用程序实现用户认证的功能,你需要复写请求处理中 get_current_user() 这 个方法,在其中判定当前用户的状态,比如通过 cookie。下面的例子让用户简单地使用一个 nickname 登陆应用,该登陆信息将被保存到 cookie 中:

class BaseHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get_current_user(self):
        return self.get_secure_cookie("user")

class MainHandler(BaseHandler):
    def get(self):
        if not self.current_user:
            self.redirect("/login")
            return
        name = tornado.escape.xhtml_escape(self.current_user)
        self.write("Hello, " + name)

class LoginHandler(BaseHandler):
    def get(self):
        self.write('<html><body><form action="/login" method="post">'
                   'Name: <input type="text" name="name">'
                   '<input type="submit" value="Sign in">'
                   '</form></body></html>')

    def post(self):
        self.set_secure_cookie("user", self.get_argument("name"))
        self.redirect("/")

application = tornado.web.Application([
    (r"/", MainHandler),
    (r"/login", LoginHandler),
], cookie_secret="61oETzKXQAGaYdkL5gEmGeJJFuYh7EQnp2XdTP1o/Vo=")

对于那些必须要求用户登陆的操作,可以使用装饰器 tornado.web.authenticated。 如果一个方法套上了这个装饰器,但是当前用户并没有登陆的话,页面会被重定向到 login_url(应用配置中的一个选项),上面的例子可以被改写成:

class MainHandler(BaseHandler):
    @tornado.web.authenticated
    def get(self):
        name = tornado.escape.xhtml_escape(self.current_user)
        self.write("Hello, " + name)

settings = {
    "cookie_secret": "61oETzKXQAGaYdkL5gEmGeJJFuYh7EQnp2XdTP1o/Vo=",
    "login_url": "/login",
}
application = tornado.web.Application([
    (r"/", MainHandler),
    (r"/login", LoginHandler),
], **settings)

如果你使用 authenticated 装饰器来装饰 post() 方法,那么在用户没有登陆的状态下, 服务器会返回 403 错误。

Tornado 内部集成了对第三方认证形式的支持,比如 Google 的 OAuth 。参阅 auth 模块 的代码文档以了解更多信息。 for more details. Checkauth 模块以了解更多的细节。在 Tornado 的源码中有一个 Blog 的例子,你也可以从那里看到 用户认证的方法(以及如何在 MySQL 数据库中保存用户数据)。

跨站伪造请求的防范

跨站伪造请求(Cross-site request forgery), 简称为 XSRF,是个性化 Web 应用中常见的一个安全问题。前面的链接也详细讲述了 XSRF 攻击的实现方式。

当前防范 XSRF 的一种通用的方法,是对每一个用户都记录一个无法预知的 cookie 数据,然后要求所有提交的请求中都必须带有这个 cookie 数据。如果此数据不匹配 ,时时彩计划软件公式:那么这个请求就可能是被伪造的。

Tornado 有内建的 XSRF 的防范机制,要使用此机制,你需要在应用配置中加上 xsrf_cookies 设定:

settings = {
    "cookie_secret": "61oETzKXQAGaYdkL5gEmGeJJFuYh7EQnp2XdTP1o/Vo=",
    "login_url": "/login",
    "xsrf_cookies": True,
}
application = tornado.web.Application([
    (r"/", MainHandler),
    (r"/login", LoginHandler),
], **settings)

如果设置了 xsrf_cookies,那么 Tornado 的 Web 应用将对所有用户设置一个 _xsrf 的 cookie 值,如果 POST PUT DELET 请求中没有这 个 cookie 值,那么这个请求会被直接拒绝。如果你开启了这个机制,那么在所有 被提交的表单中,你都需要加上一个域来提供这个值。你可以通过在模板中使用 专门的函数 xsrf_form_html() 来做到这一点:

<form action="/new_message" method="post">
  {{ xsrf_form_html() }}
  <input type="text" name="message"/>
  <input type="submit" value="Post"/>
</form>

如果你提交的是 AJAX 的 POST 请求,你还是需要在每一个请求中通过脚本添加上 _xsrf 这个值。下面是在 FriendFeed 中的 AJAX 的 POST 请求,使用了 jQuery 函数来为所有请求组东添加 _xsrf 值:

function getCookie(name) {
    var r = document.cookie.match("\\b" + name + "=([^;]*)\\b");
    return r ? r[1] : undefined;
}

jQuery.postJSON = function(url, args, callback) {
    args._xsrf = getCookie("_xsrf");
    $.ajax({url: url, data: $.param(args), dataType: "text", type: "POST",
        success: function(response) {
        callback(eval("(" + response + ")"));
    }});
};

对于 PUTDELETE 请求(以及不使用将 form 内容作为参数的 POST 请求) 来说,你也可以在 HTTP 头中以 X-XSRFToken 这个参数传递 XSRF token。

如果你需要针对每一个请求处理器定制 XSRF 行为,你可以重写 RequestHandler.check_xsrf_cookie()。例如你需要使用一个不支持 cookie 的 API, 你可以通过将 check_xsrf_cookie() 函数设空来禁用 XSRF 保护机制。然而如果 你需要同时支持 cookie 和非 cookie 认证方式,那么只要当前请求是通过 cookie 进行认证的,你就应该对其使用 XSRF 保护机制,这一点至关重要。

静态文件和主动式文件缓存

你能通过在应用配置中指定 static_path 选项来提供静态文件服务:

settings = {
    "static_path": os.path.join(os.path.dirname(__file__), "static"),
    "cookie_secret": "61oETzKXQAGaYdkL5gEmGeJJFuYh7EQnp2XdTP1o/Vo=",
    "login_url": "/login",
    "xsrf_cookies": True,
}
application = tornado.web.Application([
    (r"/", MainHandler),
    (r"/login", LoginHandler),
    (r"/(apple-touch-icon\.png)", tornado.web.StaticFileHandler, dict(path=settings['static_path'])),
], **settings)

这样配置后,所有以 /static/ 开头的请求,都会直接访问到指定的静态文件目录, 比如 http://localhost:8888/static/foo.png 会从指定的静态文件目录中访问到 foo.png 这个文件。同时 /robots.txt/favicon.ico 也是会自动作为静态文件处理(即使它们不是以 /static/ 开头)。

在上述配置中,我们使用 StaticFileHandler 特别指定了让 Tornado 从根目录伺服 apple-touch-icon.png 这个文件,尽管它的物理位置还是在静态文件目录中。(正则表达式 的匹配分组的目的是向 StaticFileHandler 指定所请求的文件名称,抓取到的分组会以 方法参数的形式传递给处理器。)通过相同的方式,你也可以从站点的更目录伺服 sitemap.xml 文件。当然,你也可以通过在 HTML 中使用正确的 <link /> 标签来避免这样的根目录 文件伪造行为。

为了提高性能,在浏览器主动缓存静态文件是个不错的主意。这样浏览器就不需要发送 不必要的 If-Modified-SinceEtag 请求,从而影响页面的渲染速度。 Tornado 可以通过内建的“静态内容分版(static content versioning)”来直接支持这种功能。

要使用这个功能,在模板中就不要直接使用静态文件的 URL 地址了,你需要在 HTML 中使用 static_url() 这个方法来提供 URL 地址:

<html>
   <head>
      <title>FriendFeed - {{ _("Home") }}</title>
   </head>
   <body>
     <div><img src="{{ static_url("images/logo.png") }}"/></div>
   </body>
 </html>

static_url() 函数会将相对地址转成一个类似于 /static/images/logo.png?v=aae54 的 URI,v 参数是 logo.png 文件的散列值, Tornado 服务器会把它发给浏览器,并以此为依据让浏览器对相关内容做永久缓存。

由于 v 的值是基于文件的内容计算出来的,如果你更新了文件,或者重启了服务器 ,那么就会得到一个新的 v 值,这样浏览器就会请求服务器以获取新的文件内容。 如果文件的内容没有改变,浏览器就会一直使用本地缓存的文件,这样可以显著提高页 面的渲染速度。

在生产环境下,你可能会使用nginx这样的更有利于静态文件 伺服的服务器,你可以将 Tornado 的文件缓存指定到任何静态文件服务器上面,下面 是 FriendFeed 使用的 nginx 的相关配置:

location /static/ {
    root /var/friendfeed/static;
    if ($query_string) {
        expires max;
    }
 }

本地化

不管有没有登陆,当前用户的 locale 设置可以通过两种方式访问到:请求处理器的 self.locale 对象、以及模板中的 locale 值。Locale 的名称(如 en_US)可以 通过 locale.name 这个变量访问到,你可以使用 locale.translate 来进行本地化 翻译。在模板中,有一个全局方法叫 _(),它的作用就是进行本地化的翻译。这个 翻译方法有两种使用形式:

_("Translate this string")

它会基于当前 locale 设置直接进行翻译,还有一种是:

_("A person liked this", "%(num)d people liked this", len(people)) % {"num": len(people)}

这种形式会根据第三个参数来决定是使用单数或是复数的翻译。上面的例子中,如果 len(people)1 的话,就使用第一种形式的翻译,否则,就使用第二种形式 的翻译。

常用的翻译形式是使用 Python 格式化字符串时的“固定占位符(placeholder)”语法,(例如上面的 %(num)d),和普通占位符比起来,固定占位符的优势是使用时没有顺序限制。

一个本地化翻译的模板例子:

<html>
   <head>
      <title>FriendFeed - {{ _("Sign in") }}</title>
   </head>
   <body>
     <form action="{{ request.path }}" method="post">
       <div>{{ _("Username") }} <input type="text" name="username"/></div>
       <div>{{ _("Password") }} <input type="password" name="password"/></div>
       <div><input type="submit" value="{{ _("Sign in") }}"/></div>
       {{ xsrf_form_html() }}
     </form>
   </body>
 </html>

默认情况下,我们通过 Accept-Language 这个头来判定用户的 locale,如果没有, 则取 en_US 这个值。如果希望用户手动设置一个 locale 偏好,可以在处理请求的 类中复写 get_user_locale 方法:

class BaseHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get_current_user(self):
        user_id = self.get_secure_cookie("user")
        if not user_id: return None
        return self.backend.get_user_by_id(user_id)

    def get_user_locale(self):
        if "locale" not in self.current_user.prefs:
            # Use the Accept-Language header
            return None
        return self.current_user.prefs["locale"]

如果 get_user_locale 返回 None,那么就会再去取 Accept-Language header 的值。

你可以使用 tornado.locale.load_translations 方法获取应用中的所有已存在的翻 译。它会找到包含有特定名字的 CSV 文件的目录,如 es_GT.csv fr_CA.csv 这 些 csv 文件。然后从这些 CSV 文件中读取出所有的与特定语言相关的翻译内容。典型的用例 里面,我们会在 Tornado 服务器的 main() 方法中调用一次该函数:

def main():
    tornado.locale.load_translations(
        os.path.join(os.path.dirname(__file__), "translations"))
    start_server()

你可以使用 tornado.locale.get_supported_locales() 方法得到支持的 locale 列表。Tornado 会依据用户当前的 locale 设置以及已有的翻译,为用户选择 一个最佳匹配的显示语言。比如,用户的 locale 是 es_GT 而翻译中只支持了 es, 那么 self.locale 就会被设置为 es。如果找不到最接近的 locale 匹配,self.locale 就会就会取备用值 es_US

查看 locale 模块 的代码文档以了解 CSV 文件的格式,以及其它的本地化方法函数。

UI 模块

Tornado 支持一些 UI 模块,它们可以帮你创建标准的,易被重用的应用程序级的 UI 组件。 这些 UI 模块就跟特殊的函数调用一样,可以用来渲染页面组件,而这些组件可以有自己的 CSS 和 JavaScript。

例如你正在写一个博客的应用,你希望在首页和单篇文章的页面都显示文章列表,你可以创建 一个叫做 Entry 的 UI 模块,让他在两个地方分别显示出来。首选需要为你的 UI 模块 创建一个 Python 模组文件,就叫 uimodules.py 好了:

class Entry(tornado.web.UIModule):
    def render(self, entry, show_comments=False):
        return self.render_string(
            "module-entry.html", entry=entry, show_comments=show_comments)

然后通过 ui_modules 配置项告诉 Tornado 在应用当中使用 uimodules.py

class HomeHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        entries = self.db.query("SELECT * FROM entries ORDER BY date DESC")
        self.render("home.html", entries=entries)

class EntryHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self, entry_id):
        entry = self.db.get("SELECT * FROM entries WHERE id = %s", entry_id)
        if not entry: raise tornado.web.HTTPError(404)
        self.render("entry.html", entry=entry)

settings = {
    "ui_modules": uimodules,
}
application = tornado.web.Application([
    (r"/", HomeHandler),
    (r"/entry/([0-9]+)", EntryHandler),
], **settings)

home.html 中,你不需要写繁复的 HTML 代码,只要引用 Entry 就可以了:

{% for entry in entries %}
  {% module Entry(entry) %}
{% end %}

entry.html 里面,你需要使用 show_comments 参数来引用 Entry 模块,用来 显示展开的 Entry 内容:

{% module Entry(entry, show_comments=True) %}

你可以为 UI 模型配置自己的 CSS 和 JavaScript ,只要复写 embedded_cssembedded_javascriptjavascipt_filescss_files 就可以了:

class Entry(tornado.web.UIModule):
    def embedded_css(self):
        return ".entry { margin-bottom: 1em; }"

    def render(self, entry, show_comments=False):
        return self.render_string(
            "module-entry.html", show_comments=show_comments)

即使一页中有多个相同的 UI 组件,UI 组件的 CSS 和 JavaScript 部分只会被渲染一次。 CSS 是在页面的 <head> 部分,而 JavaScript 被渲染在页面结尾 </body> 之前的位 置。

在不需要额外 Python 代码的情况下,模板文件也可以当做 UI 模块直接使用。 例如前面的例子可以以下面的方式实现,只要把这几行放到 module-entry.html 中就可以了:

{{ set_resources(embedded_css=".entry { margin-bottom: 1em; }") }}
<!-- more template html... -->

这个修改过的模块式模板可以通过下面的方法调用:

{% module Template("module-entry.html", show_comments=True) %}

set_resources 函数只能在 {% module Template(...) %} 调用的模板中访问到。 和 {% include ... %} 不同,模块式模板使用了和它们的上级模板不同的命名 空间——它们只能访问到全局模板命名空间和它们自己的关键字参数。

非阻塞式异步请求

当一个处理请求的行为被执行之后,这个请求会自动地结束。因为 Tornado 当中使用了 一种非阻塞式的 I/O 模型,所以你可以改变这种默认的处理行为——让一个请求一直保持 连接状态,而不是马上返回,直到一个主处理行为返回。要实现这种处理方式,只需要 使用 tornado.web.asynchronous 装饰器就可以了。

使用了这个装饰器之后,你必须调用 self.finish() 已完成 HTTTP 请求,否则 用户的浏览器会一直处于等待服务器响应的状态:

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    @tornado.web.asynchronous
    def get(self):
        self.write("Hello, world")
        self.finish()

下面是一个使用 Tornado 内置的异步请求 HTTP 客户端去调用 FriendFeed 的 API 的例 子:

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    @tornado.web.asynchronous
    def get(self):
        http = tornado.httpclient.AsyncHTTPClient()
        http.fetch("http://www.bhlaab.com/620/v2/feed/bret",
                   callback=self.on_response)

    def on_response(self, response):
        if response.error: raise tornado.web.HTTPError(500)
        json = tornado.escape.json_decode(response.body)
        self.write("Fetched " + str(len(json["entries"])) + " entries "
                   "from the FriendFeed API")
        self.finish()

例子中,当 get() 方法返回时,请求处理还没有完成。在 HTTP 客户端执行它的回 调函数 on_response() 时,从浏览器过来的请求仍然是存在的,只有在显式调用了 self.finish() 之后,才会把响应返回到浏览器。

关于更多异步请求的高级例子,可以参阅 demo 中的 chat 这个例子。它是一个使用 long polling 方式 的 AJAX 聊天室。如果你使用到了 long polling,你可能需要复写on_connection_close(), 这样你可以在客户连接关闭以后做相关的清理动作。(请查看该方法的代码文档,以防误用。)

异步 HTTP 客户端

Tornado 包含了两种非阻塞式 HTTP 客户端实现:SimpleAsyncHTTPClientCurlAsyncHTTPClient。前者是直接基于 IOLoop 实现的,因此无需外部依赖关系。 后者作为 Curl 客户端,需要安装 libcurlpycurl 后才能正常工作,但是对于使用 到 HTTP 规范中一些不常用内容的站点来说,它的兼容性会更好。为防止碰到 旧版本中异步界面的 bug,我们建议你安装最近的版本的 libcurlpycurl

这些客户端都有它们自己的模组(tornado.simple_httpclienttornado.curl_httpclient),你可以通过 tornado.httpclient 来指定使用哪一种 客户端,默认情况下使用的是 SimpleAsyncHTTPClient,如果要修改默认值,只要 在一开始调用 AsyncHTTPClient.configure 方法即可:

AsyncHTTPClient.configure('tornado.curl_httpclient.CurlAsyncHTTPClient')

第三方认证

Tornado 的 auth 模块实现了现在很多流行站点的用户认证方式,包括 Google/Gmail、Facebook、Twitter、Yahoo 以及 FriendFeed。这个模块可以让用户使用 这些站点的账户来登陆你自己的应用,然后你就可以在授权的条件下访问原站点的一些服 务,比如下载用户的地址薄,在 Twitter 上发推等。

下面的例子使用了 Google 的账户认证,Google 账户的身份被保存到 cookie 当中,以便 以后的访问使用:

class GoogleHandler(tornado.web.RequestHandler, tornado.auth.GoogleMixin):
    @tornado.web.asynchronous
    def get(self):
        if self.get_argument("openid.mode", None):
            self.get_authenticated_user(self._on_auth)
            return
        self.authenticate_redirect()

    def _on_auth(self, user):
        if not user:
            self.authenticate_redirect()
            return
        # Save the user with, e.g., set_secure_cookie()

请查看 auth 模块的代码文档以了解更多的细节。

调试模式和自动重载

如果你将 debug=True 传递给 Application 构造器,该 app 将以调试模式 运行。在调试模式下,模板将不会被缓存,而这个 app 会监视代码文件的修改, 如果发现修改动作,这个 app 就会被重新加载。在开发过程中,这会大大减少 手动重启服务的次数。然而有些问题(例如 import 时的语法错误)还是会让服务器 下线,目前的 debug 模式还无法避免这些情况。

调试模式和 httperver 的多进程模式不兼容。在调试模式下,你必须将 httperver.start 的参数设为不大于 1 的数字。

调试模式下的自动重载功能可以通过独立的模块 tornado.autoreload 调用, 作为测试运行器的一个可选项目,tornado.testing.main 中也有用到它。

性能

一个 Web 应用的性能表现,主要看它的整体架构,而不仅仅是前端的表现。 和其它的 Python Web 框架相比,Tornado 的速度要快很多。

我们在一些流行的 Python Web 框架上(Djangoweb.pyCherryPy), 针对最简单的 Hello, world 例子作了一个测试。对于 Django 和 web.py,我们使用 Apache/mod_wsgi 的方式来带,CherryPy 就让它自己裸跑。这也是在生产环境中各框架常用 的部署方案。对于我们的 Tornado,使用的部署方案为前端使用 nginx 做反向代理,带动 4 个线程模式的 Tornado,这种方案也是我们推荐的在生产环境下的 Tornado 部署方案(根据具体的硬件情况,我们推荐一个 CPU 核对应一个 Tornado 伺服实例, 我们的负载测试使用的是四核处理器)。

我们使用 Apache Benchmark (ab),在另外一台机器上使用了如下指令进行负载测试:

ab -n 100000 -c 25 http://www.bhlaab.com/831/

在 AMD Opteron 2.4GHz 的四核机器上,结果如下图所示:

在我们的测试当中,相较于第二快的服务器,Tornado 在数据上的表现也是它的 4 倍之 多。即使只用了一个 CPU 核的裸跑模式,Tornado 也有 33% 的优势。

这个测试不见得非常科学,不过从大体上你可以看出,我们开发 Tornado 时对于性能 的注重程度。和其他的 Python Web 开发框架相比,它不会为你带来多少延时。

生产环境下的部署

在 FriendFeed 中,我们使用 nginx 做负载均衡和静态文件伺服。 我们在多台服务器上,同时部署了多个 Tornado 实例,通常,一个 CPU 内核 会对应一个 Tornado 线程。

因为我们的 Web 服务器是跑在负载均衡服务器(如 nginx)后面的,所以需要把 xheaders=True 传到 httperver 的构造器当中去。这是为了让 Tornado 使用 X-Real-IP 这样的的 header 信息来获取用户的真实 IP地址,如果使用传统 的方法,你只能得到这台负载均衡服务器的 IP 地址。

下面是 nginx 配置文件的一个示例,整体上与我们在 FriendFeed 中使用的差不多。 它假设 nginx 和 Tornado 是跑在同一台机器上的,四个 Tornado 服务跑在 8000-8003 端口上:

user nginx;
worker_processes 1;

error_log /var/log/nginx/error.log;
pid /var/run/nginx.pid;

events {
    worker_connections 1024;
    use epoll;
}

http {
    # Enumerate all the Tornado servers here
    upstream frontends {
        server 127.0.0.1:8000;
        server 127.0.0.1:8001;
        server 127.0.0.1:8002;
        server 127.0.0.1:8003;
    }

    include /etc/nginx/mime.types;
    default_type application/octet-stream;

    access_log /var/log/nginx/access.log;

    keepalive_timeout 65;
    proxy_read_timeout 200;
    sendfile on;
    tcp_nopush on;
    tcp_nodelay on;
    gzip on;
    gzip_min_length 1000;
    gzip_proxied any;
    gzip_types text/plain text/html text/css text/xml
               application/x-javascript application/xml
               application/atom+xml text/javascript;

    # Only retry if there was a communication error, not a timeout
    # on the Tornado server (to avoid propagating "queries of death"
    # to all frontends)
    proxy_next_upstream error;

    server {
        listen 80;

        # Allow file uploads
        client_max_body_size 50M;

        location ^~ /static/ {
            root /var/www;
            if ($query_string) {
                expires max;
            }
        }
        location = /favicon.ico {
            rewrite (.*) /static/favicon.ico;
        }
        location = /robots.txt {
            rewrite (.*) /static/robots.txt;
        }

        location / {
            proxy_pass_header Server;
            proxy_set_header Host $http_host;
            proxy_redirect false;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Scheme $scheme;
            proxy_pass http://frontends;
        }
    }
}

WSGI 和 Google AppEngine

Tornado 对 WSGI 只提供了有限的支持,即使如此,因为 WSGI 并不支持非阻塞式的请求,所以如果你使用 WSGI 代替 Tornado 自己的 HTTP 服务的话,那么你将无法使用 Tornado 的异步非阻塞式的请求处理方式。 比如 @tornado.web.asynchronoushttpclient 模块、auth 模块, 这些将都无法使用。

你可以通过 wsgi 模块中的 WSGIApplication 创建一个有效的 WSGI 应用(区别于 我们用过的 tornado.web.Application)。下面的例子展示了使用内置的 WSGI CGIHandler 来创建一个有效的 Google AppEngine 应用。

import tornado.web
import tornado.wsgi
import wsgiref.handlers

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write("Hello, world")

if __name__ == "__main__":
    application = tornado.wsgi.WSGIApplication([
        (r"/", MainHandler),
    ])
    wsgiref.handlers.CGIHandler().run(application)

请查看 demo 中的 appengine 范例,它是一个基于 Tornado 的完整的 AppEngine 应用。

注意事项和社区支持

因为 FriendFeed 以及其他 Tornado 的主要用户在使用时都是基于 nginx或者 Apache 代理之后的。所以现在 Tornado 的 HTTP 服务部分并不完整,它无法处理多行的 header 信息,同时对于一 些非标准的输入也无能为力。

你可以在 Tornado 开发者邮件列表 中讨论和提交 bug。

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