大家好，我是橙子！今天我們來聊聊 uvicorn，這個在 Python 網絡編程中非常高效且受歡迎的 ASGI 服務器。如果你在構建 Python Web 應用，尤其是想要提升性能，或是開發高并發系統，那么 uvicorn 會是一個非常合適的選擇。

在今天的教程中，我們將一起探討：

什么是 ASGI，為什么需要 uvicorn？

如何安裝和配置 uvicorn 服務器

如何用 uvicorn 啟動一個簡單的 Web 應用

如何在生產環境中優化 uvicorn 服務器的性能

讓我們從頭開始，輕松搞定 uvicorn 的安裝與使用！

什么是 ASGI，為什么需要 uvicorn？

在了解 uvicorn 之前，首先要知道 ASGI（ Server Gateway ）是干什么的。簡單來說，ASGI 是 Python Web 應用的接口規范，它為 Python 提供了更靈活的異步編程支持，相較于傳統的 WSGI（Web Server Gateway ），ASGI 支持更高效的異步 I/O 操作，特別適合實時性要求較高的應用，如聊天系統、實時數據推送等。

而 uvicorn 是一個 ASGI 服務器，也就是說，它是一個高效、快速的 Web 服務器，專門用來處理符合 ASGI 規范的 Python Web 應用。與傳統的 WSGI 服務器（比如 ）相比，uvicorn 在處理并發和異步任務時表現得更加優異。

安裝 uvicorn

要開始使用 uvicorn，首先需要在 Python 環境中安裝它。打開命令行，輸入以下命令進行安裝：

pip?install?uvicorn

小貼士：

pip?install?"uvicorn[gunicorn]"

使用 uvicorn 啟動一個簡單的 Web 應用

接下來，我們用 uvicorn 啟動一個簡單的 FastAPI 應用（FastAPI 是一個高性能的 Web 框架，專為 ASGI 設計）。我們將通過一個簡單的 "Hello World" API 來了解如何使用 uvicorn。

1. 編寫 FastAPI 應用

首先，我們需要安裝 FastAPI 和 uvicorn：

pip?install?fastapi

然后，我們創建一個簡單的 FastAPI 應用：

from?fastapi?import?FastAPI

#?創建?FastAPI?應用
app?=?FastAPI()

#?定義根路由
@app.get("/")
def?read_root():
????return?{"message":?"Hello,?World!"}

小貼士：

2. 啟動 uvicorn 服務器

保存上述代碼為 main.py，然后通過 uvicorn 啟動該應用：

uvicorn?main:app?--reload

訪問 :8000，你就可以看到 "Hello, World!" 的返回值了。

3. 請求文檔

FastAPI 提供了一個內置的交互式 API 文檔頁面。你可以訪問 :8000/docs 來查看和測試 API。非常方便！這也是 FastAPI 被開發者青睞的原因之一。

如何在生產環境中優化 uvicorn

在開發環境中，使用 --reload 可以讓代碼改動后自動重啟，但是在生產環境中，我們需要更多的優化。

1. 使用 啟動 uvicorn

生產環境通常會使用 配合 uvicorn 來啟動應用，這樣可以充分利用多核 CPU 的性能。首先，我們需要安裝 ：

pip?install?gunicorn

然后，通過以下命令使用 啟動 uvicorn：

gunicorn?-w?4?-k?uvicorn.workers.UvicornWorker?main:app

這樣可以讓你的應用在生產環境中高效且穩定地運行。

2. 調整 uvicorn 的配置

uvicorn 提供了許多配置選項來優化性能。比如，我們可以增加 --workers 來啟動多個工作進程，提高并發處理能力：

uvicorn?main:app?--workers?4

小貼士：

x ASGI 應用中的異步任務

uvicorn 最適合用于異步任務和并發處理的應用。如果你的應用需要處理大量的并發請求，使用異步編程將能極大地提高性能。

在 FastAPI 中，你可以使用 async 和 await 來創建異步路由：

from?fastapi?import?FastAPI

app?=?FastAPI()

@app.get("/async")
async?def?async_hello():
????return?{"message":?"Hello,?async?World!"}

通過異步路由，FastAPI 可以在請求過程中執行 I/O 操作而不會阻塞其他請求，這樣可以處理更多的并發。

小練習

現在，橙子給大家布置一個小練習：

使用 uvicorn 啟動一個 FastAPI 應用，支持一個異步接口 /async，該接口返回當前時間戳。

嘗試修改 workers 和 reload 參數，觀察性能差異。

今天的 Python 學習之旅就到這里啦！uvicorn 是一個非常高效的 ASGI 服務器，能夠大幅提升 Python Web 應用的性能，特別適合高并發場景。記得動手敲代碼，嘗試搭建屬于你自己的高效 Web 應用。祝大家學習愉快，Python 學習節節高！

WebRTC 媒體服務器

開源社區里可用的 WebRTC 媒體服務器有 Licode、OWT、Kurento、Jitsi、Janus、Medooze 和 。其中，能夠作為 MCU 使用的有 Licode、OWT、Kurento、Medooze，能夠作為 SFU 使用的有 Licode、OWT、Kurento、Jitsi、Janus、。

下面我們對其中幾個具有代表性的媒體服務器進行介紹。

OWT

OWT(Open WebRTC Toolkit) 是 Intel 在 2014 年推出的針對 WebRTC 的開發套件。該套件包含了優化 Intel 硬件的服務器和客戶端 SDK。Intel 持續為該套件增加新的特性，并于 2018 年將該套件開源。

OWT 既可以充當多點控制單元(MCU)，又可以作為選擇性轉發單元(SFU) 使用。它還提供了對媒體進行解碼、處理和重新編碼后再將其發送回客戶端的能力。

OWT 包含的主要功能如下。

OWT 應用層使用 Node.js 開發，媒體處理層使用了 C++ 語言，數據庫使用 MongoDB，消息通信使用了 。

OWT 還提供了全平臺的客戶端 SDK，可以方便地整合到業務之中。

Kurento

Kurento 開源項目包含了一個 WebRTC 媒體服務器(KMS) 和一組與之通信的客戶端 API。使用 Kurento 可以簡化 Web 及移動端音視頻應用程序的開發過程。Kurento 提供的功能包括音視頻實時通信、實時轉碼、服務器端錄制、合流、廣播等。

Kurento 的特性有以下幾個。

1.動態 WebRTC 媒體管道

Kurento 允許使用自定義媒體管道連接到 WebRTC 對等設備，例如 Web 瀏覽器和移動應用程序。這些媒體管道包括播放器、記錄器、混音器等，即使在媒體已經連通的情況下，也可以在任何時間點對這些媒體管道進行組合、激活或停用。

2.客戶端/服務器架構

使用 Kurento 開發的應用程序遵循客戶端/服務器架構。Kurento 媒體服務器(KMS)提供了支持 Kurento 協議的 接口，該接口允許客戶端應用程序定義管道拓撲。

3.Java和客戶端應用程序

KMS 部署的典型示例包括 3 層體系結構，其中用戶的瀏覽器通過中間客戶端應用程序與 KMS 服務器交互。有幾個官方的 Kurento 客戶端庫，支持在客戶端應用程序中使用 Java 和 。遵循 協議，可以輕松開發自己的客戶端 SDK。

4.第三方模塊

Kurento 媒體服務器具有基于插件的可擴展結構，該結構允許第三方自定義模塊。通過自定義模塊，可以將任何媒體處理算法集成到 WebRTC 應用程序中，例如集成計算機視覺增強現實、視頻索引和語音分析等。

Kurento Media Server 的代碼是開源的，根據Apache License Version 2.0 的條款發布可在 GitHub 上免費獲得。

Janus

采用C語言實現的 Janus 是一個 Liux 風格編寫的 WebRTC 媒體服務器開源項目，支持在 Linux/MacOS下編譯、部署，但不支持 Windows 環境。

Janus 分為兩層: 插件層和傳輸層。Janus 插件的設計類似于 Nginx，用戶可以根據自己的需要動態加載或卸載插件，也可以根據自身業務需要編寫自己的插件。Janus 默認支持的插件如下。

媒體數據傳輸層主要實現了 WebRTC 中的流媒體及其相關協議，如 DTLS、ICE、SDP、RTP、SRTP、SCTP 等。

信令傳輸層用于處理Janus 的各種信令，支持的信令傳輸協議包括HTTP/HTTPS、/、NanoMsg、MQTT、PfUnix 和 。不過需要注意的是，有些協議是可以通過編譯選項控制是否安裝的，也就是說這些協議并不是默認全部安裝的。另外，Janus的所有信令都采用JSON格式。

Janus 整體架構采用了插件的方案，這種架構方案非常優秀，用戶可以根據自己的需要，非常方便地在上面編寫應用程序。Janus 支持的功能非常多，比如 SIP、RTSP、音視頻文件的播放和錄制等，所以在融合性上比其他系統有非常大的優勢。另外，Janus 的底層代碼是由C語言編寫的，性能非常強大。Janus 的開發、部署手冊非常完善，因此它是一個非常優秀的開源項目。

是一個較新的 WebRTC 媒體服務器，其底層采用C++實現，外層使用Node.js 進行封裝。 服務器端以 Node.js 模塊的形式提供。

及其客戶端庫的設計目標如下。

支持 和 SVC，底層使用 C++ 開發，使用 libuv 作為異步IO事件處理庫，保證了數據傳輸的高效性。 的實現邏輯非常清晰，它不關心上層應用如何做，只關心底層數據的傳輸，并將其做到極致。

與 Janus 相比， 更關注數據傳輸的實時性、高效性和簡潔性，而 Janus 相對來講更加復雜一些。

作為 SFU 媒體服務器的優點如下。

與其他的 SFU 相比， 最大的不同是它不能作為一個獨立的服務器使用，而是以 Node.js 模塊的形式存在，這樣做的好處是可以整合到更大的應用程序中，不受自身的限制。在服務器端引人 的方式如下。

const mediasoup = require("mediasoup");  

在 Node.js 模塊內部， 可以分為兩個獨立的組件: 一個 層，提供了適用于 Node.js 的現代 ; 一組處理媒體層(ICE、DTLS、RTP等)的C/C++子進程(Worker)。

這兩個組件通過進程相互通信，但是，從開發人員的角度來看，應用程序只需要關注 API 層。

把每個實例稱為一個子進程，通常在每核 CPU 上啟動一個子進程。在子進程內部有多個 Router，每個 Router 相當于一個房間。在每個房間里可以有多個參與者，每個參與者在 中由一個 代理。換句話說，對于 Router，一個 就相當于一個用戶。

分為3類 ，即 、 和 。

用于與 WebRTC 類型的客戶端進行連接，如瀏覽器、WebRTC移動端等。

用于與傳統的 RTP 類型的客戶端連接，通過該 可以播放多媒體文件、執行媒體錄制等。

用于實現 Router 之間的連接，也就是一個房間中的音視頻流通過 傳到另一個房間。由于一個 Router 只能運行在單核上，因此借助 可以充分利用多核 CPU 的特性，支持更多人同時在線。

每個 可以包含多個 和 。 表示媒體流的生產者，分為兩種類型，即音頻生產者和視頻生產者。 表示媒體流的消費者，也分為兩種類型，即音頻消費者和視頻消費者。

信令交互過程

的信令交互本質上與原生 WebRTC 的信令交互是一樣的。 在其提供的客戶端及服務器端庫中封裝了 WebRTC 的原生 API，如 ()、()等方法都封裝在 的 API 中。

通常由客戶端發起信令交互，流程如下。

如果客戶端創建的是發送通道，則進一步的流程如下。

如果客戶端創建的是接收通道，則流程如下。

媒體服務器的選擇

開源社區的幾個媒體服務器各有特色，在實際應用中應根據項目需要進行選擇。當需要采用MCU方案時，推薦使用OWT;當需要在服務器端對媒體流進行處理，比如增加人臉識別等功能時，推薦使用 Kurento; 當構建通用的WebRTC平臺時，Janus 基于插件的模式更為合適; 如果希望打造單一的視頻通話應用，則推薦使用 。