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Flask+uWSGI+Nginx+Ubuntu部署教程

[日期:2016-06-26] 来源:Linux社区  作者:knarfeh [字体: ]

学习 Flask,写完一个 Flask 应用需要部署的时候,就想着折腾自己的服务器。根据搜索的教程照做,对于原理一知半解,磕磕碰碰,只要运行起来了,谢天谢地然后不再折腾了,到下一次还需要部署时,这样的过程就会重复一次。不知道多少人的膝盖中箭了呢?我也这样干过,这么做确实很蠢,所以我决定写一篇 Flask+uwsgi+Nginx+Ubuntu 的部署教程,解答一些我自己在这个过程中的疑问,从原理到方案,以一个小白的角度,总结一下部署、运维这件事,应该对初学 Flask 需要部署的同学有些帮助。

环境简介

Ubuntu

我使用的 Ubuntu 系统版本是 14.04,用过几个 Linux 发行版,现在挑选系统的第一选择基本就是 Ubuntu 了,因为 Ubuntu 有商业公司 Canonical 做开发维护;使用的人多,有庞大的社区支持;遇到问题容易解决。我折腾过很长时间的 Linux 系统,我对新手的建议是,不要把时间浪费在这上面,应该以解决实际问题为导向,踏实点提高编程能力。装系统、优化系统、记各种酷炫的命令对于提高编程能力并没有实际帮助。所以你问我资瓷不资瓷 Ubuntu,我当然是资瓷的啦,用 Ubuntu 当然也会遇到坑,但相比于其他系统会少一些,也会容易解决一点。事实上,Ubuntu 已经成为了服务器的首选,AWS 上被选择最多的 Linux 发行版就是 Ubuntu。Quora 用的 Linux 发行版也是 Ubuntu,创始人 Adam D'Angelo 在这个回答里解释了原因。总的来说,没有特别的理由的话,Ubuntu 理应是首选,经验多一些之后,如果对某个发行版感兴趣,或者想要做一些特别的尝试,跳出舒适区,试试其他系统也无妨。

uWSGI

我们知道 Flask 中自带了 web server,通过 Werkzeug,我们可以搭建 WSGI 服务,运行我们的网站,但 Flask 是 Web 框架,并不是 Web 服务器,尽管 Werkzeug 很强大,但只能用于开发,不能用于生产,对于 Web 服务器,我们有更专业的选择,那就是 uWSGI, uWSGI 是一个全站式的托管服务,它实现了应用服务器(支持多种编程语言)、代理、进程管理器、监视器。取名为 uWSGI 是因为它最早实现的是 Python 语言的 WSGI。

uWSGI 包括四个部分:

  • uwsgi协议
  • web server 内置支持协议模块
  • application 服务器协议支持模块
  • 进程控制程序

uWSGI 是 C 语言写的,性能比较高。

推荐阅读

WSGI, uWSGI, uwsgi 的区别

当我们部署完一个应用程序,浏览网页时具体的过程是怎样的呢?首先我们得有一个 Web 服务器来处理 HTTP 协议的内容,Web 服务器获得客户端的请求,交给应用程序,应用程序处理完,返回给 Web 服务器,这时 Web 服务器再返回给客户端。Web 服务器与应用程序之间显然要进行交互,这时就出现了很多 Web 服务器与应用程序之间交互的规范,最早出现的是 CGI,后来又出现了改进 CGI 性能的FasgCGI,Java 专用的 Servlet 规范,Python 专用的 WSGI 规范等等。有了统一标准,程序的可移植性就大大提高了。这里我们只介绍 WSGI。

WSGI 全称是 Web Server Gateway Interface,也就是 Web 服务器网关接口,它是 Python 语言定义出来的 Web 服务器和 Web 应用程序之间的简单而通用的接口,基于现存的 CGI 标准设计,后来在很多其他语言中也出现了类似的接口。 总的来说,WSGI 可以分为服务器和应用程序两个部分,实际上可以将 WSGI 理解为服务器与应用程序之间的一座桥,桥的一边是服务器,另一边是应用程序。

按照 web 组件分类,WSGI 内部可以分为三类,web 应用程序,web 服务器,web 中间件。应用程序端的部分通过Python 语言的各种 Web 框架实现,比如 Flask,Django这些,有了框架,开发者就不需要处理 WSGI,框架会帮忙解决这些,开发者只需处理 HTTP 请求和响应,web 服务器的部分就要复杂一点,可以通过 uWSGI 实现,也可以用最常见的 Web 服务器,比如 Apache、Nginx,但这些 Web 服务器没有内置 WSGI 的实现,是通过扩展完成的。如 Apache,通过扩展模块 mod_wsgi 来支持WSGI,Nginx可以通过代理的方式,将请求封装好,交给应用服务器,比如 uWSGI。uWSGI 可以完成 WSGI 的服务端,进程管理以及对应用的调用。WSGI 中间件的部分可以这样理解:我们把 WSGI 看做桥,这个桥有两个桥墩,一个是应用程序端,另一个是服务器端,那么桥面就是 WSGI 中间件,中间件同时具备服务器、应用程序端两个角色,当然也需要同时遵守 WSGI 服务器和 WSGI 应用程序两边的限制和需要。更详细的内容可以看PEP-333 中间件的描述

Flask 依赖的 Werkzeug 就是一个 WSGI 工具包,官方文档的定义是 Werkzeug 是为 Python 设计的 HTTP和 WSGI 实用程序库。我们需要注意的是,Flask 自带的 Werkzeug 是用来开发的,并不能用于生产环境,Flask 是 Web 框架,而 Werkzeug 不是 Web框架,不是 Web 服务器,它只是一个 WSGI 工具包,它在 Flask 的作用是作为 Web 框架的底层库,它方便了我们的开发。

我们将 uwsgi 和 uWSGI 放在一起讲解。uWSGI 是一个 Web 服务器程序,WSGI,上面已经谈到,是一种协议,uwsgi 也是一种协议,uWSGI 实现了 uwsgi、WSGI、http 等协议。 uwsgi 的介绍可以看这里,uwsgi 是 uWSGI 使用的一个自有的协议,它用4个字节来定义传输数据类型描述。尽管都是协议,uwsgi 和 WSGI 并没有联系,我们需要区分这两个词。

Nginx

Nginx 是高效的 Web 服务器和反向代理服务器,可以用作负载均衡(当有 n 个用户访问服务器时,可以实现分流,分担服务器的压力),与 Apache 相比,Nginx 支持高并发,可以支持百万级的 TCP 连接,十万级别的并发连接,部署简单,内存消耗少,成本低,但 Nginx 的模块没有 Apache 丰富。Nginx 支持 uWSGI 的 uwsgi 协议,因此我们可以将 Nginx 与 uWSGI 结合起来,Nginx 通过 uwsgi_pass 将动态内容交给 uWSGI 处理。

官方文档在

最好的 Nginx 教程在

uWSGI 和 Nginx 的关系

从上面的讲解中,我们知道,uWSGI 可以起到 Web 服务器的作用,那么为什么有了 uWSGI 还需要 Nginx 呢?

最普遍的说法是 Nginx 对于处理静态文件更有优势,性能更好。其实如果是小网站,没有静态文件需要处理,只用 uWSGI 也是可以的,但加上 Nginx 这一层,优势可以很具体:

  1. 对于运维来说比较方便,如果服务器被某个 IP 攻击,在 Nginx 配置文件黑名单中添加这个 IP 即可,如果只用 uWSGI,那么就需要在代码中修改了。另一方面,Nginx 是身经百战的 Web 服务器了,在表现上 uWSGI 显得更专业,比如说 uWSGI 在早期版本里是不支持 https 的,可以说 Nginx 更安全。

  2. Nginx 的特点是能够做负载均衡和 HTTP 缓存,如果不止一台服务器,Nginx 基本就是必选项了,通过 Nginx,将资源可以分配给不同的服务器节点,只有一台服务器,也能很好地提高性能,因为 Nginx 可以通过 headers 的Expires or E-Tag,gzip 压缩等方式很好地处理静态资源,毕竟是 C 语言写的,调用的是 native 的函数,针对 I/O做了优化,对于动态资源来说,Nginx 还可以实现缓存的功能,配合 CDN 优化(这是 uWSGI 做不到的)。Nginx 支持epoll/kqueue 等高效网络库,能够很好地处理高并发短连接请求,性能比 uWSGI 不知道高到哪里去了。

  3. 如果服务器主机上运行了PHP,Python 等语言写的多个应用,都需要监听80端口,这时候 Nginx 就是必选项了。因为我们需要一个转发的服务。

所以说,Nginx 基本也是必选项。

部署准备工作

这里我假设我们拿到的是一台全新的服务器。 一般来说,Linux 系统都会预装 Python 的,但不一定装了 easy_install 工具,我们可以通过 apt-get install python-setuptools 来安装 easy_install,再通过 easy_install 安装 pip。

搞定 Python 环境

$ sudo apt-get install python-setuptools
$ sudo easy_install pip

我们也可以直接装 pip:

$ sudo apt-get install python-pip

这样,我们就可以通过 pip 安装 virtualenv,为 flask 项目构建虚拟环境。

$ sudo pip install virtualenv

Nginx

$ sudo apt-get install nginx

启动 nginx 的方法:

$ sudo /etc/init.d/nginx start

这时候在浏览器地址栏输入服务器的 ip 地址,看到下面的页面就表明 Nginx 已经启动了:

etc_init_d_nginx_start

安装 uWSGI

在安装 uWSGI 前,需要解决 uWSGI 的依赖问题,因为 uWSGI 是一个 C 语言写的应用,所以我们需要 C 编译器,以及 python 开发相关组件:

$ sudo apt-get install build-essential python-dev
$ sudo pip install uwsgi

到这,我们就安装好了 uWSGI,

开干

首先,我们把应用程序上传到服务器中,我在用 git 管理项目,所以只需要 git clone 一下就可以了:

$ git clone http://url/of/you/git/repo

如果你需要从本地上传项目文件,可以用 scp 命令,这里就不啰嗦用法了。总之我们将项目文件放到服务器,然后就可以用 virtualenv 管理 Python 环境:

$ virtualenv ENV
$ source ENV/bin/activate         # 激活虚拟环境
$ pip install -r requirement.txt  # 解决依赖问题
$ deactivate                             # 退出依赖环境

这里就用 Flask 的7行代码做示例吧,我新建了一个文件夹,名为 helloflask,将下面的内容:

from flask import Flask
app = Flask(__name__)

@app.route("/")
def hello():
    return "Hello World!"

if __name__ == "__main__":
    app.run(host='0.0.0.0', port=5001)

保存为hello.py,运行试试,在浏览器输入服务器公网 ip 地址,加端口号5001就可以看到结果。

好了,现在我们用 Nginx 来承担 Web 服务。

删掉 Nginx 的默认配置文件:

$ sudo rm /etc/nginx/sites-enabled/default

有心的话,其实可以从 Nginx 默认配置中了解一些配置参数,当然最靠谱的途径还是看 Nginx 的文档。这里只简单尝试 Nginx,下面给出一个简单的配置:

server {
    listen 80;
    server_name your.website.url
    charset utf-8;
    client_max_body_size 75M;
    location / { try_files $uri @yourapplication; }
    location @yourapplication {
        include uwsgi_params;
        uwsgi_pass unix:/home/frank/Documents/helloflask/helloflask_uwsgi.sock;
    }
}

我们可以将上述内容保存为 helloflask_nginx.conf,稍作解释:server_name 可以是域名,也可以写 ip 地址,uwsgi_pass 是表明 Nginx 与 uwsgi 的交流方式,我这里用的是 sock 文件,当然你也可以用指定端口号的形式,具体可以看这里。将 Nginx 配置文件用软链接链接到 Nginx 配置文件夹中:

sudo ln -s /home/frank/Documents/helloflask/helloflask_nginx.conf /etc/nginx/conf.d/

重启 Nginx:

sudo /etc/init.d/nginx restart

这时刷新一下之前打开的服务器公网 ip(或绑定的域名),这时看到的就不是「Welcome to Nginx」,而是「502 Bad Way」,因为我们还没有启动 uWSGI,现在我们将下面的内容保存为 helloflask_uwsgi.ini(用 xml 的格式也是可以的,具体可以看文档):

#application's base folder
base = /home/frank/Documents/helloflask

#python module to import
app = hello
module = %(app)

home = %(base)/ENV
pythonpath = %(base)

#socket file's location
socket = /home/frank/Documents/helloflask/%n.sock

#permissions for the socket file
chmod-socket    = 666

#the variable that holds a flask application inside the module imported at line #6
callable = app

#location of log files
logto = /home/frank/Documents/helloflask/%n.log

稍稍解释一下,socket 指定的是与 nginx 进行通信的端口文件。其他的参数,如线程数,处理器数等,可以查看文档后进行配置。上面的内容都是可以通过 uwsgi 命令的参数指定的,在命令行中敲入一行命令就可以了,为了「可持续发展」,当然是用文件保存下来比较好。

通过 uwsgi 命令,--ini 参数:

$ uwsgi --ini helloflask_uwsgi.ini &

指定配置文件,后台运行 uwsgi, 这时再刷新一下之前打开的页面,就可以看到应用正常运行了。

我尝试了在一台服务器上运行多个应用,其实只需要改一下文件名,分别处理 uWSGI 和 Nginx 的配置文件即可(Nginx 的配置,可以写在同一个文件中,写两个 server 就行了)

常用命令

nginx 常用命令

启动命令:

$ sudo nginx

$ sudo /usr/sbin/nginx

停止 nginx

$ sudo nginx -s stop

平滑启动 nginx

sudo nginx -s reload

所谓平滑启动就是在不停止 nginx 的情况下,重启 nginx,重新加载配置文件,用新的工作进程代替旧的工作进程。

总结

曾经玩过 PHP,相比于 PHP 的几乎一键式部署,Python 的部署确实要繁琐很多,但 Python 的强大之处在于语言简洁优雅,毕竟人生苦短,有得便有失,不过我相信这个繁琐是暂时的。

最后给出的一个简单的示例,其实是不够规范的,比如应用文件应该放在 /var/www/ 下,log 文件应该放到系统的 log 文件夹下等等,这个只是简单示例,更多配置内容,我们应该通过 uWSGI、Nginx 的文档学习。

Ubuntu Server 12.04 安装Nginx+uWSGI+Django环境 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-05/60639.htm 

Django+Nginx+uWSGI 部署 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-02/79862.htm 

Nginx+uWSGI+Django+Python 应用架构部署  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-10/124183.htm

Ubuntu Server 14.04.2 LTS 配置 Nginx + Uwsgi + Django  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-04/116397.htm

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