FastAPI 엔진: Uvicorn을 활용한 순수 Python ASGI 서버 구축
카테고리
프로그래밍/소프트웨어 개발
서브카테고리
웹 개발
대상자
ASGI 서버 개발자, 비동기 웹 프레임워크 구축에 관심 있는 개발자
난이도: 중급 이상 (비동기 프로그래밍, asyncio 사용 경험 필요)
핵심 요약
- ASGI 프로토콜의 3가지 핵심 구성 요소는 Scope, Receive Channel, Send Channel로, 비동기 웹 서버와 애플리케이션 간의 인터페이스를 정의
asyncio기반의 비동기 TCP 서버 구현에서StreamReader/StreamWriter,asyncio.start_server()등의 핵심 API 사용- 성능 최적화 기법으로
bytearray기반의 zero-copy 데이터 처리, epoll/kqueue 기반의 이벤트 처리, 상태 기계를 통한 HTTP 프로토콜 파싱
섹션별 세부 요약
1. ASGI 프로토콜 구조
- Scope 객체는 프로토콜 유형, 요청 메서드, 네트워크 주소 등 메타데이터를 포함
- Receive Channel은 비동기로 요청 본문을 수신, Send Channel은 응답 헤더/본문을 비동기로 전송
- 예제 코드:
```python
async def my_asgi_app(scope, receive, send):
await send({'type': 'http.response.start', 'status': 200, 'headers': [...]})
```
2. `asyncio` 기반 TCP 서버 구현
asyncio.start_server()로 TCP 리스닝 소켓 생성,StreamReader/StreamWriter로 비동기 IO 처리- 커스텀 프로토콜 클래스(
ASGIServerProtocol) 정의:
```python
class ASGIServerProtocol(asyncio.Protocol):
def connection_made(self, transport):
self.reader = asyncio.StreamReader()
self.writer = asyncio.StreamWriter(...)
```
3. 요청 처리 및 ASGI 애플리케이션 실행
- 요청 라인 및 헤더 파싱을 통해
self.scope객체 생성,invoke_asgi_app()메서드로 애플리케이션 실행 ASGIChannelWrapper클래스를 통해receive()/send()채널 생성 및 메시지 전달bytearray사용으로 메모리 복사 최소화, 대용량 요청 본문 처리를 위해 chunked transfer 지원
4. Uvicorn 서버 구현
UvicornServer클래스 정의:
```python
class UvicornServer:
async def start(self):
self.server = await asyncio.start_server(...)
```
- 동시 연결 처리를 위해
asyncio.wait_for()사용, 타임아웃 관리 및 백그라운드 작업 생성
5. 성능 최적화 및 확장성 고려사항
- epoll/kqueue 기반 이벤트 처리로 컨텍스트 스위칭 최소화
- HTTP 프로토콜 상태 기계 사용, 공통 헤더 필드 미리 파싱
- 커넥션 레벨 버퍼 재사용(객체 풀링 필요), 대용량 요청 처리를 위한 청크 처리
- 멀티프로세싱을 통한 확장성:
```python
if sys.platform != 'win32':
workers = multiprocessing.cpu_count() * 2 + 1
```
결론
- ASGI 서버 구현 시
asyncio,bytearray, 상태 기계 등 핵심 기술을 적용해야 하며, 프로덕션 환경에서는 HTTP/2, WebSocket, SSL 등 추가 기능 확장이 필수 - 성능 최적화를 위해 zero-copy, connection pooling, JIT 컴파일 등 기술 적용 필요
- 비동기 IO 모델과 ASGI 프로토콜 심화 이해를 통해 고성능 웹 서버 개발 가능