基于Docker的Flask项目部署

最近使用flask框架完成了一个项目，准备部署到服务器上边，捣鼓了几天，终于搞定了，回来写一下部署心得体会。

为什么选择docker

将软件打包成标准化单元，用于开发，装运和部署

容器是一个标准的软件单元，它将代码及其所有的依赖关系打包，以便应用程序从计算环境快速可靠地运行到另外一个计算环境。Docker容器映像是一个轻量级，独立地可执行软件包，包含运行应用程序所需地一切：代码，运行时，系统工具，系统库和设置。

容器映像在运行时成为容器，在Docker容器的情况下——映像在Docker Engine上运行时成为容器。适用于基于Linux和Windows的应用程序，无论基础架构如何，容器化软件都将始终运行相同。容器将软件与其环境隔离开来，并确保它可以统一运行，尽管开发和分段之间存在差异。

个人使用体验：自从接触了docker我就一直使用docker部署自己的项目以及一些其他东西（例如：Mysql、Redis等），在本地主机中配合wsl使用，体验简直完美。一般我都会在本地先将自己的项目打包成镜像，在本地测试，能正常工作后，就将它镜像上传到阿里云镜像站或者腾讯云镜像站，然后再在服务器使用docker拉取，然后运行，部署简单，一次打包，多处部署。

关于Flask部署的一些坑

因为是第一次接触这个框架，所以对部署有点陌生，以为它也可以跟golang的项目那样，编译成一个二进制可执行文件，然后再使用Alpine这类轻量级的Linux镜像进行部署。

但是flask开发文档说，在开发时，你可以使用内置的服务器，但是其自带服务器的处理能力比较有限。默认情况下一次只能处理一个请求，当然你也可以设置为多进程或者多线程的情况。但是在生产环境下你就应当选择功能完整的服务器。Werkzeug的WSGI服务器不适合在生产环境中使用。在开发过程中作为便利提供。它没有考虑到安全性或性能（默认情况下一次只处理一个请求）。使用真正的WSGI应用程序服务器（如uWSGI或Gunicorn）来提高性能，并通过真正的Web服务器（如Nginx）进行代理，以提高性能和安全性。 Web服务器擅长于排队请求/响应，可以同时提供静态和其他内容，并被设计为处理SSL。 WSGI服务器能够有效协调整个应用程序的多个请求。 Werkzeug被设计成WSGI库，而不是Web服务器或WSGI服务器。

总而言之，Flask应用是一个符合WSGI规范的Python应用，不能独立运行（类似app.run的方式仅适合开发模式），需要依赖其他的组件提供服务器功能。

服务器的选择

Gunicorn

Gunicorn 是一个给 UNIX 用的 WSGI HTTP 服务器。这是一个从 Ruby 的 Unicorn 项目移植的 pre-fork worker 模式。它既支持 eventlet ，也支持 greenlet 。在这个服务器上运行 Flask 应用是相当简单的:

  gunicorn myproject:app

Gunicorn 提供了许多命令行选项 —— 见 gunicorn -h 。例如，用四个 worker 进程（ gunicorn -h ）来运行一个 Flask 应用，绑定到 localhost 的4000 端口（ -b 127.0.0.1:4000 ）:

  gunicorn -w 4 -b 127.0.0.1:4000 myproject:app

Gevent

Gevent 是一个基于协同程序的 Python 网络库，使用 greenlet 来在 libevent 的事件循环上提供高层的同步 API

  from gevent.wsgi import WSGIServer
  from yourapplication import app
  
  http_server = WSGIServer(('', 5000), app)
  http_server.serve_forever()

uWSGI
uWSGI 也是部署 Flask 的途径之一,类似的部署途径还有 nginx 、 lighttpd 和 cherokee 。其他部署途径的信息参见 FastCGI 和 独立 WSGI 容器 。使用 uWSGI 协议来部署 WSGI 应用的先决条件是需要一个 uWSGI 服务器。 uWSGI 既是一个协议也是一个服务器。如果作为一个服务器，它可以服务于 uWSGI 、 FastCGI 和 HTTP 协议。

最流行的 uWSGI 服务器是 uwsgi ，本文将使用它来举例，请先安装它。

注意：

请务必把 app.run() 放在 if __name__ == '__main__': 内部或者放在单独的文件中，这样可以保证它不会被调用。因为，每调用一次就会开启一个本地 WSGI 服务器。当我们使用 uWSGI 部署应用时，不需要使用本地服务器。

使用 uwsgi 启动你的应用¶

uwsgi 是基于 python 模块中的 WSGI 调用的。假设 Flask 应用名称为 myapp.py ，可以使用以下命令：

$ uwsgi -s /tmp/uwsgi.sock --module myapp --callable ap

或者这个命令也行：

$ uwsgi -s /tmp/uwsgi.sock -w myapp:app

考虑到gunicorn能实现并发操作，就选用gunicorn作为项目的服务器，然后因为Linux会今至绑定1024以下的端口，所以部署的时候使用到Nginx进行代理转发

gunicorn的安装与使用

安装方式可使用pip安装

pip3 install gunicorn gevent

安装之后如果运行gunicorn 命令出现 common not found，则将pip3的包路径添加到环境变量中

➜   pip3 show gunicorn
Name: gunicorn
Version: 20.0.4
Summary: WSGI HTTP Server for UNIX
Home-page: http://gunicorn.org
Author: Benoit Chesneau
Author-email: benoitc@e-engura.com
License: MIT
Location: /home/lincx/.local/lib/python3.8/site-packages
Requires: setuptools
Required-by:
➜   vim ~/.bashrc

在bashrc文件末尾添加

export PATH=$PATH:/home/lincx/.local/bin

此处根据你的机器显示的路径修改将/lib/xxx更换成/bin

运行命令

简单地，gunicorn可以通过gunicorn -w 4 -b 127.0.0.1:4000 run:app启动一个Flask应用。其中,

-w 4是指预定义的工作进程数为4，
-b 127.0.0.1:4000指绑定地址和端口
run是flask的启动python文件，app则是flask应用程序实例

通过gunicorn -h可以看到gunicorn的所有配置项，通常部署项目会写一个配置文件进行配置，如下，gunicorn.conf.py为一个配置文件，内容为

# gunicorn.conf.py
workers = 5
worker_class = "gevent"
bind = "0.0.0.0:8087"

运行项目命令

➜  gunicorn app:app -c gunicorn.conf.py

接下来，

将项目打包成镜像

在这里，我踩了一个坑，为了追求镜像的简洁，我当初想到的方案是，使用Alpine作为基础镜像，然后在这个基础上边配置python3 环境，再将flask项目copy 到镜像中，运行

想法是美好的，现实是残酷的。Alpine 不支持Matplotlib、Numpy、Pandas这类数据科学计算相关的库安装，编译的时候会报错，起初我以为是python版本的原因，所以尝试配置了各种版本的python，但是结果都差不多，折腾了好久

这是怎么搞的？如果你仔细看上面基于Ubuntu的构建，你会发现它下载三方库的安装包是matplotlib-3.1.2-cp38-cp38-manylinux1_x86_64.whl，这是一个预编译的二进制安装包。而Alpine则只能下载源代码（matplotlib-3.1.2.tar.gz）的压缩包，这就是Alpine的致命问题：标准的Linux安装包在Alpine Linux上根本无法使用。

大多数Linux发行版都使用GNU版本的标准C库（glibc），几乎所有基于C语言的脚本语言都需要这个库，包括Python。但Alpine Linux使用的是musl，那些二进制安装包是针对glibc编译的，因此Alpine禁用了Linux安装包支持。现在大多数Python包都在PyPI上包含了二进制安装包，大大加快了安装时间。但是如果你使用的是Alpine Linux，你需要编译你使用的每一个Python包中的所有C源码。

解决方案

将基础镜像换成ubuntu，在本地环境，如果你只是想“玩一玩”，那么基础镜像选择Alpine无可厚非，但是如果你想要将你的python应用部署到生产环境时，特别是部署分布式系统需要多次编译的场景下，选择老牌的Ubuntu显然更加的明智。

制作python环境的ubuntu镜像

为了提高这个镜像的重用性，方便以后部署python相关的项目，我先制作了一个配置好python环境的ubuntu镜像

首先编写dockerfile

FROM ubuntu:20.04

# This hack is widely applied to avoid python printing issues in docker containers.
# See: https://github.com/Docker-Hub-frolvlad/docker-alpine-python3/pull/13
ENV PYTHONUNBUFFERED=1

RUN apt-get update -y && \
    apt-get install -y python3-pip python3-dev

运行构建镜像命令 docker build -t ubuntu-flask:1.0 .
命令说明：
build : docker创建镜像的命令
-t ，-tag：镜像的名字及标签，通常 name:tag 或者 name 格式；可以在一次构建中为一个镜像设置多个标签。
ubuntu-flask:1.0 ：镜像名字以及版本号

注意要加上.

运行docker images可看到容器创建成功

基于ubuntu_flask镜像创建项目的镜像

1、首先，cd进入项目目录，将项目中用到的模块，导出至requirements.txt文件中

pip3 freeze > requirements.txt

2、在当前目录下编写dockerfile

FROM ubuntu_flask:1.0
RUN sed -i s@/archive.ubuntu.com/@/mirrors.aliyun.com/@g /etc/apt/sources.list#更换apt下载源
RUN sed -i s@/security.ubuntu.com/@/mirrors.aliyun.com/@g /etc/apt/sources.list#更换apt下载源
#将当前文件夹下面的requirements.txt复制到容器中
COPY ./requirements.txt /requirements.txt
#根目录为工作目录
WORKDIR /
#安装依赖
RUN pip3 install -r requirements.txt
#将当前目录下的文件拷贝至容器根目录
COPY . /
#执行命令
CMD ["gunicorn", "app:app", "-c", "./gunicorn.conf.py"]

3、创建镜像

docker build -t ubun-flask-st .

4、运行容器

 docker run -d -p 8087:8087 --name stapp ubun-flask-st:latest

5、测试结果

6、成功！

7、打包镜像，发布到阿里云镜像站或者腾讯云镜像站

➜   sudo docker login --username=xxxxxx registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com
[sudo] password for lincx:
Password:
WARNING! Your password will be stored unencrypted in /root/.docker/config.json.
Configure a credential helper to remove this warning. See
https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/login/#credentials-store

Login Succeeded
➜   sudo docker tag [镜像id] registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/xxxxx/stapp:1.0
➜   sudo docker push registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/xxxx/stapp:1.0

8、到此，本地工作结束

腾讯云服务器部署

前提条件：安装了docker

登录服务器

到这里，工作就很简单了，只需要几个操作

1、登录阿里镜像站

➜   sudo docker login --username=xxxxxx registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com
[sudo] password for lincx:
Password:
WARNING! Your password will be stored unencrypted in /root/.docker/config.json.
Configure a credential helper to remove this warning. See
https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/login/#credentials-store

Login Succeeded

2、拉取项目镜像

sudo docker push registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/xxxx/stapp:1.0

3、运行容器

 docker run -d -p 8087:8087 --name stapp ubun-flask-st:latest

4、使用nginx做反向代理，这里我也是用docker搭配nginx做的，详情请看[这篇文章](https://lincx_py.gitee.io/2020/12/13/deploy/)

5、在第4步基础上，编辑nginx的conf文件，添加下面内容至server{}中

location /st/ {
       #proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
       #proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
       #proxy_set_header Host  $http_host;
       #proxy_set_header X-Nginx-Proxy true;
       #proxy_set_header Connection "";
       #proxy_pass      http://xxxxxx:8087/;#这里填服务器的ip
      }

6、测试结果：

成功！！！！
小白第一次部署，有不足之处请海涵