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rack 介绍与原理
1. 什么是 rack？
把rails应该部署到线上生产环境时，我们可能会选择unicorn或puma，姑且将unicorn或puma称为应用容器，它是用来运行 ruby 代码的。而rails或sinatra称为 ruby 的 web 框架。我们在本地跑rails应用的时候，也就是执行rails c命令，可以是用webrick来跑的，在线上却又是unicorn或puma，之所以如此灵活，就是因为rack。因为rails或sinatra也是实现了rack的机制，而unicorn，puma等也是，所以它们轻易地换，而不影响整个应用。rack也可以称为一套协议，只要你的 web 应用容器都实现了rack的机制，而rails本身也是实现了rack的机制的，所以可以用任意一套实现rack机制的应用容器来跑rails应用，例如thin，unicorn，puma等。
rack本身是一个 gem，我们可以跑一个 hello world。
# rack.rb
require 'rack'
app = Proc.new do |env|
['200', {'Content-Type' => 'text/html'}, ['A barebones rack app.']]
end
Rack::Handler::WEBrick.run app
我们先来运行这个程序。
$ ruby rack.rb
[2016-01-24 12:32:04] INFO WEBrick 1.3.1
[2016-01-24 12:32:04] INFO ruby 2.2.2 (2015-04-13) [x86_64-darwin14]
[2016-01-24 12:32:04] INFO WEBrick::HTTPServer#start: pid=3204 port=8080
WEBrick是一个应用容器，是 ruby 标准库提供的功能，它提供了一个 http server 的功能，用来可以来跑 rack 应用。
可以看到，程序监听在 8080 端口。
我们用浏览器测试一下。
['200', {'Content-Type' => 'text/html'}, ['A barebones rack app.']]是 rack 返回的数据，它包括三个内容：
- 状态码 200
- 响应头部信息
- 响应内容
我们用curl工具来测试它返回的响应的头部信息。
$ curl -i http://localhost:8080
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Server: WEBrick/1.3.1 (Ruby/2.2.2/2015-04-13)
Date: Sun, 24 Jan 2016 04:50:36 GMT
Content-Length: 21
Connection: Keep-Alive
A barebones rack app.%
除了上述这种方法，还有另外一种方法可以运行 rack。
# config.ru
run Proc.new { |env| ['200', {'Content-Type' => 'text/html'}, ['get rack\'d']] }
要运行的话可以这样：
$ rackup config.ru
[2016-01-24 13:26:50] INFO WEBrick 1.3.1
[2016-01-24 13:26:50] INFO ruby 2.2.2 (2015-04-13) [x86_64-darwin14]
[2016-01-24 13:26:50] INFO WEBrick::HTTPServer#start: pid=5975 port=9292
2. 原理
可以看到，rackup也是用webrick来加载 rack 程序的。上面的代码是指定了用webrick，而这里没有指定，它也会默认去找 webrick。
为什么呢？这个可以来研究一下 rack 的源码。
像上述所说的webrick，unicorn，puma，thin等，在官方有个称谓，叫handlers。
而默认情况下rack支持的handlers有下面几种:
WEBrick
FCGI
CGI
SCGI
LiteSpeed
Thin
相关的源码可见于https://github.com/rack/rack/tree/master/lib/rack/handler。
而为什么没有指定 handler 的情况下，会去找webrick，可以看下面的代码：
# https://github.com/rack/rack/blob/master/lib/rack/handler.rb
def self.pick(server_names)
server_names = Array(server_names)
server_names.each do |server_name|
begin
return get(server_name.to_s)
rescue LoadError, NameError
end
end
raise LoadError, "Couldn't find handler for: #{server_names.join(', ')}."
end
def self.default
# Guess.
if ENV.include?("PHP_FCGI_CHILDREN")
Rack::Handler::FastCGI
elsif ENV.include?(REQUEST_METHOD)
Rack::Handler::CGI
elsif ENV.include?("RACK_HANDLER")
self.get(ENV["RACK_HANDLER"])
else
pick ['thin', 'puma', 'webrick']
end
end
主要是这一句在发挥作用：pick ['thin', 'puma', 'webrick']。
也就是说系统会优先选择thin，之后是puma，最后才是webrick。
现在来验证一下我们的想法。
先来安装一下puma。
$ gem install puma
然后运行 rack 程序。
rackup config.ru
Puma 2.15.3 starting...
* Min threads: 0, max threads: 16
* Environment: development
* Listening on tcp://localhost:9292
果然，rack 程序用 puma 来跑了，而不选择webrick，因为webrick排在puma之后。
回到刚才的问题，为什么指定webrick的时候就跑在 8080 端口，没指定的时候就跑在 9292 端口呢？
指定webrick的时候，是这样指定的：
Rack::Handler::WEBrick.run app
来看相关的 rack 源码：
# https://github.com/rack/rack/blob/master/lib/rack/handler/webrick.rb
module Rack
module Handler
class WEBrick < ::WEBrick::HTTPServlet::AbstractServlet
def self.run(app, options={})
environment = ENV['RACK_ENV'] || 'development'
default_host = environment == 'development' ? 'localhost' : nil
options[:BindAddress] = options.delete(:Host) || default_host
options[:Port] ||= 8080
@server = ::WEBrick::HTTPServer.new(options)
@server.mount "/", Rack::Handler::WEBrick, app
yield @server if block_given?
@server.start
end
end
end
end
上面的options[:Port] ||= 8080显示的就是 8080 端口的。
而没有指定的时候就去跑 9292 端口，也来看下源码：
# https://github.com/rack/rack/blob/028438ffffd95ce1f6197d38c04fa5ea6a034a85/lib/rack/server.rb#L203
def default_options
environment = ENV['RACK_ENV'] || 'development'
default_host = environment == 'development' ? 'localhost' : '0.0.0.0'
{
:environment => environment,
:pid => nil,
:Port => 9292,
:Host => default_host,
:AccessLog => [],
:config => "config.ru"
}
end
也就是说，用rackup运行的时候会去跑 9292 端口。
先来分析一下为什么执行rackup config.ru的时候，会发生这么神的事。
# bin/rackup
#!/usr/bin/env ruby
require "rack"
Rack::Server.start
rackup 程序的源码只有几行，我们找到Rack::Server.start的部分。
第一步，要先解析那个config.ru文件的内容。
# https://github.com/rack/rack/blob/028438ffffd95ce1f6197d38c04fa5ea6a034a85/lib/rack/server.rb#L313
def build_app_and_options_from_config
if !::File.exist? options[:config]
abort "configuration #{options[:config]} not found"
end
app, options = Rack::Builder.parse_file(self.options[:config], opt_parser)
@options.merge!(options) { |key, old, new| old }
app
end
主要是这一行Rack::Builder.parse_file，这里可以放一放。
先来看看Rack::Server.start做了什么事?
# https://github.com/rack/rack/blob/028438ffffd95ce1f6197d38c04fa5ea6a034a85/lib/rack/server.rb#L257
def start &blk
if options[:warn]
$-w = true
end
if includes = options[:include]
$LOAD_PATH.unshift(*includes)
end
if library = options[:require]
require library
end
if options[:debug]
$DEBUG = true
require 'pp'
p options[:server]
pp wrapped_app
pp app
end
check_pid! if options[:pid]
# Touch the wrapped app, so that the config.ru is loaded before
# daemonization (i.e. before chdir, etc).
wrapped_app
daemonize_app if options[:daemonize]
write_pid if options[:pid]
trap(:INT) do
if server.respond_to?(:shutdown)
server.shutdown
else
exit
end
end
server.run wrapped_app, options, &blk
end
def server
@_server ||= Rack::Handler.get(options[:server])
unless @_server
@_server = Rack::Handler.default
# We already speak FastCGI
@ignore_options = [:File, :Port] if @_server.to_s == 'Rack::Handler::FastCGI'
end
@_server
end
看到start方法的最后一行server.run wrapped_app, options, &blk，就是去执行server方法，而server会通过Rack::Handler.get去找 handler，例如webrick，就是上面所说的。
找到之后会运行run方法，比如我们以webrick为例。
# https://github.com/rack/rack/blob/master/lib/rack/handler/webrick.rb
module Rack
module Handler
class WEBrick < ::WEBrick::HTTPServlet::AbstractServlet
def self.run(app, options={})
environment = ENV['RACK_ENV'] || 'development'
default_host = environment == 'development' ? 'localhost' : nil
options[:BindAddress] = options.delete(:Host) || default_host
options[:Port] ||= 8080
@server = ::WEBrick::HTTPServer.new(options)
@server.mount "/", Rack::Handler::WEBrick, app
yield @server if block_given?
@server.start
end
end
end
end
::WEBrick::HTTPServer.new(options)这一行是关键，默认情况下，webrick是开启 tcp 服务的，::WEBrick::HTTPServer.new(options)开启的是 http 服务，我们来看下webrick相关的源码:
require 'socket'
module WEBrick
class GenericServer
def start(&block)
raise ServerError, "already started." if @status != :Stop
server_type = @config[:ServerType] || SimpleServer
setup_shutdown_pipe
server_type.start{
@logger.info \
"#{self.class}#start: pid=#{$$} port=#{@config[:Port]}"
call_callback(:StartCallback)
shutdown_pipe = @shutdown_pipe
thgroup = ThreadGroup.new
@status = :Running
begin
while @status == :Running
begin
sp = shutdown_pipe[0]
if svrs = IO.select([sp, *@listeners], nil, nil, 2.0)
if svrs[0].include? sp
# swallow shutdown pipe
buf = String.new
nil while String ===
sp.read_nonblock([sp.nread, 8].max, buf, exception: false)
break
end
svrs[0].each{|svr|
@tokens.pop # blocks while no token is there.
if sock = accept_client(svr)
unless config[:DoNotReverseLookup].nil?
sock.do_not_reverse_lookup = !!config[:DoNotReverseLookup]
end
th = start_thread(sock, &block)
th[:WEBrickThread] = true
thgroup.add(th)
else
@tokens.push(nil)
end
}
end
...
end
ensure
...
end
}
end
end
end
可见，webrick的是基于 socket 开发的，IO.select([sp, *@listeners], nil, nil, 2.0)和sock = accept_client(svr)接收了客户的链接，并把 socket 放到 sock 变量中。
module WEBrick
class HTTPServer < ::WEBrick::GenericServer
def run(sock)
while true
res = HTTPResponse.new(@config)
req = HTTPRequest.new(@config)
server = self
...
end
end
end
end
为什么会接收到 socket 之后去运行run方法呢，可以查看start_thread方法中的这一行block ? block.call(sock) : run(sock)。
HTTPServer还会对请求的信息进行处理和封装，比如请求的参数，头部信息等，就是这行HTTPRequest.new(@config)代码发挥的作用。
我们可以来验证一下。
require 'rack'
require 'pp'
app = Proc.new do |env|
pp "*" * 50
pp env
pp "*" * 50
pp env["rack.input"].string
pp "*" * 50
['200', {'Content-Type' => 'text/html'}, ['A barebones rack app.']]
end
Rack::Handler::WEBrick.run app
然后我们给这个 rack 程序发送请求，并指定参数和头部信息。
$ curl -v localhost:8080 -X POST \
-H "Accept: application/json" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"movie": {"title": "Star Wars: A New Hope"}}'
在 log 上看到的输出大约是下面这样的。
$ ruby rack.rb
[2016-01-24 15:47:56] INFO WEBrick 1.3.1
[2016-01-24 15:47:56] INFO ruby 2.2.2 (2015-04-13) [x86_64-darwin14]
[2016-01-24 15:47:56] INFO WEBrick::HTTPServer#start: pid=26645 port=8080
"**************************************************"
{"CONTENT_LENGTH"=>"45",
"CONTENT_TYPE"=>"application/json",
"GATEWAY_INTERFACE"=>"CGI/1.1",
"PATH_INFO"=>"/",
"QUERY_STRING"=>"",
"REMOTE_ADDR"=>"::1",
"REMOTE_HOST"=>"localhost",
"REQUEST_METHOD"=>"POST",
"REQUEST_URI"=>"http://localhost:8080/",
"SCRIPT_NAME"=>"",
"SERVER_NAME"=>"localhost",
"SERVER_PORT"=>"8080",
"SERVER_PROTOCOL"=>"HTTP/1.1",
"SERVER_SOFTWARE"=>"WEBrick/1.3.1 (Ruby/2.2.2/2015-04-13)",
"HTTP_USER_AGENT"=>"curl/7.37.1",
"HTTP_HOST"=>"localhost:8080",
"HTTP_ACCEPT"=>"application/json",
"rack.version"=>[1, 3],
"rack.input"=>#<StringIO:0x007fafa29c3de0>,
"rack.errors"=>#<IO:<STDERR>>,
"rack.multithread"=>true,
"rack.multiprocess"=>false,
"rack.run_once"=>false,
"rack.url_scheme"=>"http",
"rack.hijack?"=>true,
"rack.hijack"=>
#<Proc:0x007fafa29c3c78@/Users/macintosh1/.rbenv/versions/2.2.2/lib/ruby/gems/2.2.0/gems/rack-1.6.4/lib/rack/handler/webrick.rb:76 (lambda)>,
"rack.hijack_io"=>nil,
"HTTP_VERSION"=>"HTTP/1.1",
"REQUEST_PATH"=>"/"}
"**************************************************"
"{\"movie\": {\"title\": \"Star Wars: A New Hope\"}}"
"**************************************************"
它能把我使用的请求协议，端口，地址，请求参数，还有头部信息全部得到，这又是如何办到的呢？
所有的一切都是在这个文件里实现的https://github.com/ruby/ruby/blob/3e92b635fb5422207b7bbdc924e292e51e21f040/lib/webrick/httprequest.rb。
比如:
def meta_vars
meta = Hash.new
cl = self["Content-Length"]
ct = self["Content-Type"]
meta["CONTENT_LENGTH"] = cl if cl.to_i > 0
meta["CONTENT_TYPE"] = ct.dup if ct
meta["GATEWAY_INTERFACE"] = "CGI/1.1"
meta["PATH_INFO"] = @path_info ? @path_info.dup : ""
#meta["PATH_TRANSLATED"] = nil # no plan to be provided
meta["QUERY_STRING"] = @query_string ? @query_string.dup : ""
meta["REMOTE_ADDR"] = @peeraddr[3]
meta["REMOTE_HOST"] = @peeraddr[2]
#meta["REMOTE_IDENT"] = nil # no plan to be provided
meta["REMOTE_USER"] = @user
meta["REQUEST_METHOD"] = @request_method.dup
meta["REQUEST_URI"] = @request_uri.to_s
meta["SCRIPT_NAME"] = @script_name.dup
meta["SERVER_NAME"] = @host
meta["SERVER_PORT"] = @port.to_s
meta["SERVER_PROTOCOL"] = "HTTP/" + @config[:HTTPVersion].to_s
meta["SERVER_SOFTWARE"] = @config[:ServerSoftware].dup
self.each{|key, val|
next if /^content-type$/i =~ key
next if /^content-length$/i =~ key
name = "HTTP_" + key
name.gsub!(/-/o, "_")
name.upcase!
meta[name] = val
}
meta
end
和输出的内容很相似吧！
完结。
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