FastAPI FastAPI / Uvicorn如何并行处理请求

在本文中，我们将介绍FastAPI和Uvicorn是如何并行处理请求的。FastAPI是一个基于Python的现代、快速（High Performance）的Web框架，能够帮助我们快速构建高性能的API。而Uvicorn则是一个基于ASGI的高性能Web服务器，能够平行处理多个请求。

阅读更多：FastAPI 教程

FastAPI和Uvicorn的基本原理

FastAPI和Uvicorn是基于ASGI（Asynchronous Server Gateway Interface）的，ASGI是一个应用与服务器之间的标准接口协议，可以实现异步并行处理请求。在FastAPI和Uvicorn的结合中，FastAPI用于处理请求和路由，而Uvicorn用于提供高性能的Web服务器。

并行处理请求的优势

并行处理请求能够显著提高系统的吞吐量和响应速度，尤其在高并发场景下。相比于传统的同步方式，异步处理能够提高系统的吞吐量，因为在等待某个请求的IO操作完成时，能够立即切换到处理其他请求，从而充分利用机器的资源。

FastAPI的异步特性

FastAPI内置了异步特性，使用异步能够更好地发挥Uvicorn的并行处理能力。在FastAPI中，我们可以使用async和await关键字来定义异步函数，用于处理请求和数据库等耗时操作。

下面是一个简单的示例代码，展示了如何在FastAPI中使用异步特性：

from fastapi import FastAPI
import time

app = FastAPI()

@app.get("/")
async def root():
    await asyncio.sleep(1)  # 模拟耗时操作
    return {"message": "Hello World"}

在这个例子中，我们使用了async关键字来定义了一个异步函数root()，在函数内部使用了await关键字来模拟一个耗时操作（这里使用的是asyncio.sleep(1)来模拟1秒的耗时操作），然后返回一个包含”Hello World”的字典。

Uvicorn的并行处理能力

Uvicorn作为FastAPI的服务器，使用了标准的ASGI接口，并且基于事件循环机制来实现请求的并行处理。Uvicorn使用了异步IO（Asynchronous I/O）机制，能够同时处理多个请求。

Uvicorn默认使用了多进程模式（Multiple Worker Processes），即每个进程都可以处理多个请求。通过配置Uvicorn的工作进程数，我们可以控制系统的并行处理能力。例如，通过指定--workers参数，我们可以设置工作进程的数量，如uvicorn main:app --reload --workers 4，这将创建4个工作进程来处理请求。

并行处理示例

下面我们来看一个简单的示例，演示FastAPI和Uvicorn的并行处理能力。

首先，我们需要创建一个包含多个请求的测试API。

from fastapi import FastAPI
import time

app = FastAPI()

@app.get("/api/{item_id}")
async def read_item(item_id: int):
    # 模拟一个耗时操作
    await asyncio.sleep(0.5)
    return {"item_id": item_id}

在这个例子中，我们创建了一个GET请求的API接口，接口路径为/api/{item_id}，其中的item_id是一个整型参数。在接口处理函数中，我们使用了await asyncio.sleep(0.5)来模拟0.5秒的耗时操作，然后返回一个包含item_id的字典。

接下来，我们可以使用Uvicorn来启动服务，并通过并发请求来测试并行处理能力。我们可以使用Apache的ab工具（Apache Benchmark）来发起并发请求，例如ab -n 100 -c 10 http://localhost:8000/api/1，这将发起100个请求，并且同时最多有10个请求在处理。

通过这个例子我们可以观察到，由于异步IO和Uvicorn的并行处理能力，FastAPI能够迅速地处理多个请求。