學(xué)習(xí) Flask，寫(xiě)完一個(gè) Flask 應(yīng)用需要部署的時(shí)候，就想著折騰自己的服務(wù)器。根據(jù)搜索的教程照做，對(duì)于原理一知半解，磕磕碰碰，只要運(yùn)行起來(lái)了，謝天謝地然后不再折騰了，到下一次還需要部署時(shí)，這樣的過(guò)程就會(huì)重復(fù)一次。不知道多少人的膝蓋中箭了呢？我也這樣干過(guò)，這么做確實(shí)很蠢，所以我決定寫(xiě)一篇 Flask+uwsgi+Nginx+Ubuntu 的部署教程，解答一些我自己在這個(gè)過(guò)程中的疑問(wèn)，從原理到方案，以一個(gè)小白的角度，總結(jié)一下部署、運(yùn)維這件事，應(yīng)該對(duì)初學(xué) Flask 需要部署的同學(xué)有些幫助。
環(huán)境簡(jiǎn)介
Ubuntu
我使用的 Ubuntu 系統(tǒng)版本是 14.04，用過(guò)幾個(gè) Linux 發(fā)行版，現(xiàn)在挑選系統(tǒng)的第一選擇基本就是 Ubuntu 了，因?yàn)?Ubuntu 有商業(yè)公司 Canonical 做開(kāi)發(fā)維護(hù)；使用的人多，有龐大的社區(qū)支持；遇到問(wèn)題容易解決。我折騰過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的 Linux 系統(tǒng)，我對(duì)新手的建議是，不要把時(shí)間浪費(fèi)在這上面，應(yīng)該以解決實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向，踏實(shí)點(diǎn)提高編程能力。裝系統(tǒng)、優(yōu)化系統(tǒng)、記各種酷炫的命令對(duì)于提高編程能力并沒(méi)有實(shí)際幫助。所以你問(wèn)我資瓷不資瓷 Ubuntu，我當(dāng)然是資瓷的啦，用 Ubuntu 當(dāng)然也會(huì)遇到坑，但相比于其他系統(tǒng)會(huì)少一些，也會(huì)容易解決一點(diǎn)。事實(shí)上，Ubuntu 已經(jīng)成為了服務(wù)器的首選，AWS 上被選擇最多的 Linux 發(fā)行版就是 Ubuntu。Quora 用的 Linux 發(fā)行版也是 Ubuntu，創(chuàng)始人 Adam D'Angelo 在這個(gè)回答里解釋了原因?？偟膩?lái)說(shuō)，沒(méi)有特別的理由的話(huà)，Ubuntu 理應(yīng)是首選，經(jīng)驗(yàn)多一些之后，如果對(duì)某個(gè)發(fā)行版感興趣，或者想要做一些特別的嘗試，跳出舒適區(qū)，試試其他系統(tǒng)也無(wú)妨。
uWSGI
我們知道 Flask 中自帶了 web server，通過(guò) Werkzeug，我們可以搭建 WSGI 服務(wù)，運(yùn)行我們的網(wǎng)站，但 Flask 是 Web 框架，并不是 Web 服務(wù)器，盡管 Werkzeug 很強(qiáng)大，但只能用于開(kāi)發(fā)，不能用于生產(chǎn)，對(duì)于 Web 服務(wù)器，我們有更專(zhuān)業(yè)的選擇，那就是 uWSGI, uWSGI 是一個(gè)全站式的托管服務(wù)，它實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用服務(wù)器（支持多種編程語(yǔ)言）、代理、進(jìn)程管理器、監(jiān)視器。取名為 uWSGI 是因?yàn)樗钤鐚?shí)現(xiàn)的是 Python 語(yǔ)言的 WSGI。
uWSGI 包括四個(gè)部分：
- uwsgi協(xié)議
- web server 內(nèi)置支持協(xié)議模塊
- application 服務(wù)器協(xié)議支持模塊
- 進(jìn)程控制程序
uWSGI 是 C 語(yǔ)言寫(xiě)的，性能比較高。
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WSGI, uWSGI, uwsgi 的區(qū)別
當(dāng)我們部署完一個(gè)應(yīng)用程序，瀏覽網(wǎng)頁(yè)時(shí)具體的過(guò)程是怎樣的呢？首先我們得有一個(gè) Web 服務(wù)器來(lái)處理 HTTP 協(xié)議的內(nèi)容，Web 服務(wù)器獲得客戶(hù)端的請(qǐng)求，交給應(yīng)用程序，應(yīng)用程序處理完，返回給 Web 服務(wù)器，這時(shí) Web 服務(wù)器再返回給客戶(hù)端。Web 服務(wù)器與應(yīng)用程序之間顯然要進(jìn)行交互，這時(shí)就出現(xiàn)了很多 Web 服務(wù)器與應(yīng)用程序之間交互的規(guī)范，最早出現(xiàn)的是 CGI，后來(lái)又出現(xiàn)了改進(jìn) CGI 性能的FasgCGI，Java 專(zhuān)用的 Servlet 規(guī)范，Python 專(zhuān)用的 WSGI 規(guī)范等等。有了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，程序的可移植性就大大提高了。這里我們只介紹 WSGI。
WSGI 全稱(chēng)是 Web Server Gateway Interface，也就是 Web 服務(wù)器網(wǎng)關(guān)接口，它是 Python 語(yǔ)言定義出來(lái)的 Web 服務(wù)器和 Web 應(yīng)用程序之間的簡(jiǎn)單而通用的接口，基于現(xiàn)存的 CGI 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，后來(lái)在很多其他語(yǔ)言中也出現(xiàn)了類(lèi)似的接口。 總的來(lái)說(shuō)，WSGI 可以分為服務(wù)器和應(yīng)用程序兩個(gè)部分，實(shí)際上可以將 WSGI 理解為服務(wù)器與應(yīng)用程序之間的一座橋，橋的一邊是服務(wù)器，另一邊是應(yīng)用程序。
按照 web 組件分類(lèi)，WSGI 內(nèi)部可以分為三類(lèi)，web 應(yīng)用程序，web 服務(wù)器，web 中間件。應(yīng)用程序端的部分通過(guò)Python 語(yǔ)言的各種 Web 框架實(shí)現(xiàn)，比如 Flask，Django這些，有了框架，開(kāi)發(fā)者就不需要處理 WSGI，框架會(huì)幫忙解決這些，開(kāi)發(fā)者只需處理 HTTP 請(qǐng)求和響應(yīng)，web 服務(wù)器的部分就要復(fù)雜一點(diǎn)，可以通過(guò) uWSGI 實(shí)現(xiàn)，也可以用最常見(jiàn)的 Web 服務(wù)器，比如 Apache、Nginx，但這些 Web 服務(wù)器沒(méi)有內(nèi)置 WSGI 的實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)擴(kuò)展完成的。如 Apache，通過(guò)擴(kuò)展模塊 mod_wsgi 來(lái)支持WSGI，Nginx可以通過(guò)代理的方式，將請(qǐng)求封裝好，交給應(yīng)用服務(wù)器，比如 uWSGI。uWSGI 可以完成 WSGI 的服務(wù)端，進(jìn)程管理以及對(duì)應(yīng)用的調(diào)用。WSGI 中間件的部分可以這樣理解：我們把 WSGI 看做橋，這個(gè)橋有兩個(gè)橋墩，一個(gè)是應(yīng)用程序端，另一個(gè)是服務(wù)器端，那么橋面就是 WSGI 中間件，中間件同時(shí)具備服務(wù)器、應(yīng)用程序端兩個(gè)角色，當(dāng)然也需要同時(shí)遵守 WSGI 服務(wù)器和 WSGI 應(yīng)用程序兩邊的限制和需要。更詳細(xì)的內(nèi)容可以看PEP-333 中間件的描述
Flask 依賴(lài)的 Werkzeug 就是一個(gè) WSGI 工具包，官方文檔的定義是 Werkzeug 是為 Python 設(shè)計(jì)的 HTTP和 WSGI 實(shí)用程序庫(kù)。我們需要注意的是，F(xiàn)lask 自帶的 Werkzeug 是用來(lái)開(kāi)發(fā)的，并不能用于生產(chǎn)環(huán)境，F(xiàn)lask 是 Web 框架，而 Werkzeug 不是 Web框架，不是 Web 服務(wù)器，它只是一個(gè) WSGI 工具包，它在 Flask 的作用是作為 Web 框架的底層庫(kù)，它方便了我們的開(kāi)發(fā)。
我們將 uwsgi 和 uWSGI 放在一起講解。uWSGI 是一個(gè) Web 服務(wù)器程序，WSGI，上面已經(jīng)談到，是一種協(xié)議，uwsgi 也是一種協(xié)議，uWSGI 實(shí)現(xiàn)了 uwsgi、WSGI、http 等協(xié)議。 uwsgi 的介紹可以看這里，uwsgi 是 uWSGI 使用的一個(gè)自有的協(xié)議，它用4個(gè)字節(jié)來(lái)定義傳輸數(shù)據(jù)類(lèi)型描述。盡管都是協(xié)議，uwsgi 和 WSGI 并沒(méi)有聯(lián)系，我們需要區(qū)分這兩個(gè)詞。
Nginx
Nginx 是高效的 Web 服務(wù)器和反向代理服務(wù)器，可以用作負(fù)載均衡（當(dāng)有 n 個(gè)用戶(hù)訪問(wèn)服務(wù)器時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)分流，分擔(dān)服務(wù)器的壓力），與 Apache 相比，Nginx 支持高并發(fā)，可以支持百萬(wàn)級(jí)的 TCP 連接，十萬(wàn)級(jí)別的并發(fā)連接，部署簡(jiǎn)單，內(nèi)存消耗少，成本低，但 Nginx 的模塊沒(méi)有 Apache 豐富。Nginx 支持 uWSGI 的 uwsgi 協(xié)議，因此我們可以將 Nginx 與 uWSGI 結(jié)合起來(lái)，Nginx 通過(guò) uwsgi_pass 將動(dòng)態(tài)內(nèi)容交給 uWSGI 處理。
官方文檔在這
最好的 Nginx 教程在這
uWSGI 和 Nginx 的關(guān)系
從上面的講解中，我們知道，uWSGI 可以起到 Web 服務(wù)器的作用，那么為什么有了 uWSGI 還需要 Nginx 呢？
最普遍的說(shuō)法是 Nginx 對(duì)于處理靜態(tài)文件更有優(yōu)勢(shì)，性能更好。其實(shí)如果是小網(wǎng)站，沒(méi)有靜態(tài)文件需要處理，只用 uWSGI 也是可以的，但加上 Nginx 這一層，優(yōu)勢(shì)可以很具體：
對(duì)于運(yùn)維來(lái)說(shuō)比較方便，如果服務(wù)器被某個(gè) IP 攻擊，在 Nginx 配置文件黑名單中添加這個(gè) IP 即可，如果只用 uWSGI，那么就需要在代碼中修改了。另一方面，Nginx 是身經(jīng)百戰(zhàn)的 Web 服務(wù)器了，在表現(xiàn)上 uWSGI 顯得更專(zhuān)業(yè)，比如說(shuō) uWSGI 在早期版本里是不支持 https 的，可以說(shuō) Nginx 更安全。
Nginx 的特點(diǎn)是能夠做負(fù)載均衡和 HTTP 緩存，如果不止一臺(tái)服務(wù)器，Nginx 基本就是必選項(xiàng)了，通過(guò) Nginx，將資源可以分配給不同的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，只有一臺(tái)服務(wù)器，也能很好地提高性能，因?yàn)?Nginx 可以通過(guò) headers 的Expires or E-Tag，gzip 壓縮等方式很好地處理靜態(tài)資源，畢竟是 C 語(yǔ)言寫(xiě)的，調(diào)用的是 native 的函數(shù)，針對(duì) I/O做了優(yōu)化，對(duì)于動(dòng)態(tài)資源來(lái)說(shuō)，Nginx 還可以實(shí)現(xiàn)緩存的功能，配合 CDN 優(yōu)化（這是 uWSGI 做不到的）。Nginx 支持epoll/kqueue 等高效網(wǎng)絡(luò)庫(kù)，能夠很好地處理高并發(fā)短連接請(qǐng)求，性能比 uWSGI 不知道高到哪里去了。
如果服務(wù)器主機(jī)上運(yùn)行了PHP，Python 等語(yǔ)言寫(xiě)的多個(gè)應(yīng)用，都需要監(jiān)聽(tīng)80端口，這時(shí)候 Nginx 就是必選項(xiàng)了。因?yàn)槲覀冃枰粋€(gè)轉(zhuǎn)發(fā)的服務(wù)。
所以說(shuō)，Nginx 基本也是必選項(xiàng)。
部署準(zhǔn)備工作
這里我假設(shè)我們拿到的是一臺(tái)全新的服務(wù)器。 一般來(lái)說(shuō)，Linux 系統(tǒng)都會(huì)預(yù)裝 Python 的，但不一定裝了 easy_install 工具，我們可以通過(guò) apt-get install python-setuptools 來(lái)安裝 easy_install，再通過(guò) easy_install 安裝 pip。
搞定 Python 環(huán)境
$ sudo apt-get install python-setuptools
$ sudo easy_install pip
我們也可以直接裝 pip：
$ sudo apt-get install python-pip
這樣，我們就可以通過(guò) pip 安裝 virtualenv，為 flask 項(xiàng)目構(gòu)建虛擬環(huán)境。
$ sudo pip install virtualenv
Nginx
$ sudo apt-get install nginx
啟動(dòng) nginx 的方法：
$ sudo /etc/init.d/nginx start
這時(shí)候在瀏覽器地址欄輸入服務(wù)器的 ip 地址，看到下面的頁(yè)面就表明 Nginx 已經(jīng)啟動(dòng)了：
[圖片上傳失敗...(image-6b2532-1588232932086)]
安裝 uWSGI
在安裝 uWSGI 前，需要解決 uWSGI 的依賴(lài)問(wèn)題，因?yàn)?uWSGI 是一個(gè) C 語(yǔ)言寫(xiě)的應(yīng)用，所以我們需要 C 編譯器，以及 python 開(kāi)發(fā)相關(guān)組件：
$ sudo apt-get install build-essential python-dev
$ sudo pip install uwsgi
到這，我們就安裝好了 uWSGI，
開(kāi)干
首先，我們把應(yīng)用程序上傳到服務(wù)器中，我在用 git 管理項(xiàng)目，所以只需要 git clone 一下就可以了：
$ git clone http://url/of/you/git/repo
如果你需要從本地上傳項(xiàng)目文件，可以用 scp 命令，這里就不啰嗦用法了。總之我們將項(xiàng)目文件放到服務(wù)器，然后就可以用 virtualenv 管理 Python 環(huán)境：
$ virtualenv ENV
$ source ENV/bin/activate # 激活虛擬環(huán)境
$ pip install -r requirement.txt # 解決依賴(lài)問(wèn)題
$ deactivate # 退出依賴(lài)環(huán)境
這里就用 Flask 的7行代碼做示例吧，我新建了一個(gè)文件夾，名為 helloflask，將下面的內(nèi)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)
保存為hello.py，運(yùn)行試試，在瀏覽器輸入服務(wù)器公網(wǎng) ip 地址，加端口號(hào)5001就可以看到結(jié)果。
好了，現(xiàn)在我們用 Nginx 來(lái)承擔(dān) Web 服務(wù)。
刪掉 Nginx 的默認(rèn)配置文件：
$ sudo rm /etc/nginx/sites-enabled/default
有心的話(huà)，其實(shí)可以從 Nginx 默認(rèn)配置中了解一些配置參數(shù)，當(dāng)然最靠譜的途徑還是看 Nginx 的文檔。這里只簡(jiǎn)單嘗試 Nginx，下面給出一個(gè)簡(jiǎn)單的配置：
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;
}
}
我們可以將上述內(nèi)容保存為 helloflask_nginx.conf，稍作解釋?zhuān)簊erver_name 可以是域名，也可以寫(xiě) ip 地址，uwsgi_pass 是表明 Nginx 與 uwsgi 的交流方式，我這里用的是 sock 文件，當(dāng)然你也可以用指定端口號(hào)的形式，具體可以看這里。將 Nginx 配置文件用軟鏈接鏈接到 Nginx 配置文件夾中：
sudo ln -s /home/frank/Documents/helloflask/helloflask_nginx.conf /etc/nginx/conf.d/
重啟 Nginx：
sudo /etc/init.d/nginx restart
這時(shí)刷新一下之前打開(kāi)的服務(wù)器公網(wǎng) ip（或綁定的域名），這時(shí)看到的就不是「Welcome to Nginx」，而是「502 Bad Way」，因?yàn)槲覀冞€沒(méi)有啟動(dòng) uWSGI，現(xiàn)在我們將下面的內(nèi)容保存為 helloflask_uwsgi.ini(用 xml 的格式也是可以的，具體可以看文檔):
#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
稍稍解釋一下，socket 指定的是與 nginx 進(jìn)行通信的端口文件。其他的參數(shù)，如線(xiàn)程數(shù)，處理器數(shù)等，可以查看文檔后進(jìn)行配置。上面的內(nèi)容都是可以通過(guò) uwsgi 命令的參數(shù)指定的，在命令行中敲入一行命令就可以了，為了「可持續(xù)發(fā)展」，當(dāng)然是用文件保存下來(lái)比較好。
通過(guò) uwsgi 命令，--ini 參數(shù)：
$ uwsgi --ini helloflask_uwsgi.ini &
指定配置文件，后臺(tái)運(yùn)行 uwsgi， 這時(shí)再刷新一下之前打開(kāi)的頁(yè)面，就可以看到應(yīng)用正常運(yùn)行了。
我嘗試了在一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用，其實(shí)只需要改一下文件名，分別處理 uWSGI 和 Nginx 的配置文件即可（Nginx 的配置，可以寫(xiě)在同一個(gè)文件中，寫(xiě)兩個(gè) server 就行了）
常用命令
nginx 常用命令
啟動(dòng)命令：
$ sudo nginx
或
$ sudo /usr/sbin/nginx
停止 nginx
$ sudo nginx -s stop
平滑啟動(dòng) nginx
sudo nginx -s reload
所謂平滑啟動(dòng)就是在不停止 nginx 的情況下，重啟 nginx，重新加載配置文件，用新的工作進(jìn)程代替舊的工作進(jìn)程。
總結(jié)
曾經(jīng)玩過(guò) PHP，相比于 PHP 的幾乎一鍵式部署，Python 的部署確實(shí)要繁瑣很多，但 Python 的強(qiáng)大之處在于語(yǔ)言簡(jiǎn)潔優(yōu)雅，畢竟人生苦短，有得便有失，不過(guò)我相信這個(gè)繁瑣是暫時(shí)的。
最后給出的一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，其實(shí)是不夠規(guī)范的，比如應(yīng)用文件應(yīng)該放在 /var/www/ 下，log 文件應(yīng)該放到系統(tǒng)的 log 文件夾下等等，這個(gè)只是簡(jiǎn)單示例，更多配置內(nèi)容，我們應(yīng)該通過(guò) uWSGI、Nginx 的文檔學(xué)習(xí)。
參考資料：
