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1. 簡介
Docker 是目前主流IT公司廣泛接受和使用的，用于構(gòu)建、管理和保護(hù)它們應(yīng)用程序的工具。
創(chuàng)新互聯(lián)建站是一家專注于成都網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)站設(shè)計(jì)與策劃設(shè)計(jì),桂平網(wǎng)站建設(shè)哪家好?創(chuàng)新互聯(lián)建站做網(wǎng)站,專注于網(wǎng)站建設(shè)十余年,網(wǎng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的專業(yè)建站公司;建站業(yè)務(wù)涵蓋:桂平等地區(qū)。桂平做網(wǎng)站價(jià)格咨詢:028-86922220
容器，例如 Docker 允許開發(fā)人員在單個(gè)操作系統(tǒng)上隔離和運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序，而不是為服務(wù)器上的每個(gè)應(yīng)用程序?qū)Ｓ靡粋€(gè)虛擬機(jī)。使用容器更輕量級，可以降低成本、更好地使用資源和發(fā)揮更高的性能。
本文將使用 Flask 開發(fā)一個(gè)簡單的 Python web 應(yīng)用程序，并為 “容器化” 做好準(zhǔn)備。然后創(chuàng)建一個(gè) Docker 映像，并將其部署到測試和生產(chǎn)環(huán)境中。
注意： 請確保機(jī)器上已安裝 Docker，如果沒有請參考 Docker 官方安裝教程。
2. Docker介紹
Docker 是一種工具，它使開發(fā)人員能夠交付他們的應(yīng)用程序(以及庫或其他依賴項(xiàng))，確保他們可以使用正確的配置運(yùn)行，而不受部署環(huán)境影響。
這是通過將應(yīng)用程序隔離在單獨(dú)的容器中來實(shí)現(xiàn)的，這些應(yīng)用程序雖然被容器分隔開，但是卻可以共享操作系統(tǒng)和其他資源。
Docker 包含兩部分:
- Docker Engine — 應(yīng)用打包工具，用于封裝應(yīng)用程序。
- Docker Hub — 用于管理云上容器應(yīng)用程序的工具。
3.為何選擇容器
了解容器的重要性和實(shí)用性非常重要，雖然它和直接將應(yīng)用部署到服務(wù)器沒有多大區(qū)別，但是當(dāng)涉及到比較復(fù)雜的且相當(dāng)吃資源的應(yīng)用，尤其是多個(gè)應(yīng)用部署在同一臺服務(wù)器，或是同一應(yīng)用要部署到多臺服務(wù)器時(shí)。容器就變得非常有用。
在容器之前，這是通過 VMWare 和 Hypervisor 等虛擬機(jī)解決的，但是它們在效率、速度和可移植性方面已被證明并不是最佳選擇。
Docker 容器是虛擬機(jī)的輕量級的替代品-與 VM 不同，我們不需要為它預(yù)先分配 RAM、CPU 或其他資源，也不需要為每個(gè)應(yīng)用程序啟動一個(gè) VM，僅僅只需要一個(gè)操作系統(tǒng)即可。
使用容器開發(fā)人員就不需要為不同環(huán)境制定特殊版本，這樣可以專注于應(yīng)用程序的核心業(yè)務(wù)邏輯。
4.創(chuàng)建 Python 應(yīng)用
Flask 是 Python 的一個(gè)輕量級 Web 應(yīng)用框架，簡單易用，可以很快速地創(chuàng)建 web 應(yīng)用。我們用它來創(chuàng)建此 demo 應(yīng)用。
如果還沒有安裝 Flask 模塊，可以使用下面命令安裝:
- $ pip install flask
安裝成功后，新建一個(gè)應(yīng)用目錄，命名為 FlaskDemo。并在該目錄下創(chuàng)建應(yīng)用代碼文件app.py。
在 app.py 中，首先引入 Flask 模塊，然后創(chuàng)建一個(gè) web 應(yīng)用:
- from flask import Flask
- app = Flask(__name__)
然后定義路由/和其對應(yīng)的請求處理程序:
- @app.route("/")
- def index():
- return """
Python Flask in Docker!
A sample web-app for running Flask inside Docker.
- """
最后，添加運(yùn)行主程序并啟動該腳本:
- if __name__ == "__main__":
- app.run(debug=True, host='0.0.0.0')
- $ python app.py
然后在瀏覽器中訪問 http://localhost:5000/,可以看到 Dockerzing Python app using Flask這樣的頁面。
5.Dokcer打包應(yīng)用
要在 Docker 上運(yùn)行應(yīng)用程序，首先必須構(gòu)建一個(gè)容器，而且必須包含使用的所有依賴項(xiàng)——在我們的例子中只有Flask。因此，新建一個(gè)包含所有依賴包的 requirements.txt 文件，然后創(chuàng)建一個(gè) Dockerfile，該文件用來描述構(gòu)建映像過程。
此外，當(dāng)啟動容器時(shí)還需要放開應(yīng)用程序的HTTP端口。
準(zhǔn)備工作
requirements.txt 文件非常簡單，只需要填入項(xiàng)目的依賴包和其對應(yīng)版本即可：
- Flask==1.0.2
接下來，需要將應(yīng)用程序運(yùn)行所需的所有Python文件都放在頂層文件夾中，例如，名為app的目錄。
同時(shí)建議將主入口程序命名為 app.py ，將腳本中創(chuàng)建的Flask對象命名為 app 是一種通常的做法，這樣也可以簡化部署。
- FlaskApp
- ├── requirements.txt
- ├── Dockerfile
- └── app
- └── app.py
- └──
創(chuàng)建Dockerfile
Dockerfile 本質(zhì)上是一個(gè)文本文件，其中明確定義了如何為我們的項(xiàng)目構(gòu)建 Docker 鏡像。
接下來創(chuàng)建一個(gè)基于 Ubuntu 16.04 和 Python 3.X 的 Dokcer 鏡像:
- FROM ubuntu:16.04
- MAINTAINER jhao104 "j_hao104@163.com"
- RUN apt-get update -y && \
- apt-get install -y python3-pip python3-dev
- COPY ./requirements.txt /requirements.txt
- WORKDIR /
- RUN pip3 install -r requirements.txt
- COPY . /
- ENTRYPOINT [ "python3" ]
- CMD [ "app/app.py" ]
Dockerfile 的基本指令有十三個(gè),上面用到了部分;
- FROM - 所有Dockerfile的第一個(gè)指令都必須是 FROM ，用于指定一個(gè)構(gòu)建鏡像的基礎(chǔ)源鏡像，如果本地沒有就會從公共庫中拉取，沒有指定鏡像的標(biāo)簽會使用默認(rèn)的latest標(biāo)簽，如果需要在一個(gè)Dockerfile中構(gòu)建多個(gè)鏡像，可以使用多次。
- MAINTAINER - 描述鏡像的創(chuàng)建者，名稱和郵箱。
- RUN - RUN命令是一個(gè)常用的命令，執(zhí)行完成之后會成為一個(gè)新的鏡像，通常用于運(yùn)行安裝任務(wù)從而向映像中添加額外的內(nèi)容。在這里，我們需更新包，安裝 python3 和 pip 。在第二個(gè) RUN 命令中使用 pip 來安裝 requirements.txt 文件中的所有包。
- COPY - 復(fù)制本機(jī)文件或目錄，添加到指定的容器目錄, 本例中將 requirements.txt 復(fù)制到鏡像中。
- WORKDIR - 為RUN、CMD、ENTRYPOINT指令配置工作目錄?？梢允褂枚鄠€(gè)WORKDIR指令，后續(xù)參數(shù)如果是相對路徑，則會基于之前命令指定的路徑。
- ENTRYPOINT - 在啟動容器的時(shí)候提供一個(gè)默認(rèn)的命令項(xiàng)。
- RUN - 運(yùn)行 app 目錄中的 app.py 。
Docker鏡像構(gòu)建原理
Docker鏡像是使用 Docker build 命令構(gòu)建的。在構(gòu)建鏡像時(shí)，Docker創(chuàng)建了所謂的“層(layers)”。每一層都記錄了Dockerfile中的命令所導(dǎo)致的更改，以及運(yùn)行命令后鏡像的狀態(tài)。
Docker在內(nèi)部緩存這些層，這樣在重新構(gòu)建鏡像時(shí)只需要重新創(chuàng)建已更改的層。例如，這里使用了 ubuntu:16.04 的基礎(chǔ)鏡像，相同容器的所有后續(xù)構(gòu)建都可以重用它，因?yàn)樗粫淖?。但是，因?yàn)轫?xiàng)目修改，在下次重新構(gòu)建過程中 app 目錄的內(nèi)容可能會有所不同，因此只會重新構(gòu)建這一層。
需要注意的是，每當(dāng)重新構(gòu)建某一層時(shí)，Dockerfile 中緊隨其后的所有層也都需要重新構(gòu)建。例如，我們首先復(fù)制 requirements.txt 文件，然后再復(fù)制應(yīng)用程序的其余部分。這樣之前安裝的依賴項(xiàng)只要沒有新的依賴關(guān)系，即使應(yīng)用程序中的其他文件發(fā)生了更改，也不需要重新構(gòu)建這一層。這一點(diǎn)在創(chuàng)建 Dockerfiles 時(shí)一定要注意。
因此，通過將 pip 安裝與應(yīng)用程序其余部分的部署分離，可以優(yōu)化容器的構(gòu)建過程。
構(gòu)建Docker鏡像
現(xiàn)在 Dockerfile 已經(jīng)準(zhǔn)備好了，而且也了解了Docker的構(gòu)建過程，接下來為我們的應(yīng)用程序創(chuàng)建Docker映像:
- docker build -t docker-flask:0.1 .
調(diào)試模式運(yùn)行
根據(jù)前面講到的容器化的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)的應(yīng)用程序通過容器部署，這從一開始就確保了應(yīng)用程序構(gòu)建的環(huán)境是干凈的，從而消除了交付過程中的意外情況。
但是呢，在開發(fā)應(yīng)用程序的過程中，更重要的是要快速重新構(gòu)建和測試，以檢查驗(yàn)證過程中的每個(gè)中間步驟。為此，web應(yīng)用程序的開發(fā)人員需要依賴于Flask等框架提供的自動重啟功能(Debug模式下，修改代碼自動重啟)。而這一功能也可以在容器中使用。
為了啟用自動重啟，在啟動Docker容器時(shí)將主機(jī)中的開發(fā)目錄映射到容器中的app目錄。這樣Flask就可以監(jiān)聽主機(jī)中的文件變化(通過映射)來發(fā)現(xiàn)代碼更改，并在檢測到更改時(shí)自動重啟應(yīng)用程序。
此外，還需要將應(yīng)用程序的端口從容器轉(zhuǎn)發(fā)到主機(jī)。這是為了能夠讓主機(jī)上的瀏覽器訪問應(yīng)用程序。
因此，啟動Dokcer容器時(shí)需要使用 volume-mapping 和 port-forwarding 選項(xiàng)：
- docker run --name flask_app -v $PWD/app:/app -p 5000:5000 docker-flask:0.1
改命令將會執(zhí)行以下操作:
- 基于之前構(gòu)建的 docker-flask 鏡像啟動一個(gè)容器;
- 這個(gè)容器的名稱被設(shè)置為 flask_app 。如果沒有 ——name 選項(xiàng)，Docker將為容器生成一個(gè)名稱。顯式指定名稱可以幫助我們定位容器(用來停止等操作);
- -v 選項(xiàng)將主機(jī)的app目錄掛載到容器;
- -p 選項(xiàng)將容器的端口映射到主機(jī)。
現(xiàn)在可以通過http://localhost:5000 或者 http://0.0.0.0:5000/ 訪問到應(yīng)用:
如果我們在容器運(yùn)行的時(shí)候，修改應(yīng)用程序代碼，F(xiàn)lask會檢測到更改并重新啟動應(yīng)用程序。
要停止容器的話，可以使用 Ctrl + C, 并運(yùn)行 docker rm flask_app 移除容器。
生產(chǎn)模式運(yùn)行
雖然直接使用Flask裸跑運(yùn)行應(yīng)用程序?qū)τ陂_發(fā)來說已經(jīng)足夠好了，但是我們需要在生產(chǎn)中使用更健壯的部署方法。
目前主流的部署方案是 nginx + uwsgi，下面我們將介紹如何為生產(chǎn)環(huán)境部署web應(yīng)用程序。Nginx是一個(gè)開源web服務(wù)器，uWSGI是一個(gè)快速、自我修復(fù)、開發(fā)人員和系統(tǒng)管理員友好的服務(wù)器。
首先，我們創(chuàng)建一個(gè)入口腳本，用來控制以開發(fā)模式還是生產(chǎn)模式啟動我們的應(yīng)用程序，這兩者區(qū)別是選擇直接運(yùn)行python還是nginx模式。
然后再寫一個(gè)簡單shell啟動腳本 entry-point.sh:
- #!/bin/bash
- if [ ! -f /debug0 ]; then
- touch /debug0
- while getopts 'hd:' flag; do
- case "${flag}" in
- h)
- echo "options:"
- echo "-h show brief help"
- echo "-d debug mode, no nginx or uwsgi, direct start with 'python3 app/app.py'"
- exit 0
- ;;
- d)
- touch /debug1
- ;;
- *)
- break
- ;;
- esac
- done
- fi
- if [ -e /debug1 ]; then
- echo "Running app in debug mode!"
- python3 app/app.py
- else
- echo "Running app in production mode!"
- nginx && uwsgi --ini /app.ini
- fi
然后創(chuàng)建uWSGI配置文件 app.ini:
- [uwsgi]
- plugins = /usr/lib/uwsgi/plugins/python3
- chdir = /app
- module = app:app
- uid = nginx
- gid = nginx
- socket = /run/uwsgiApp.sock
- pidfile = /run/.pid
- processes = 4
- threads = 2
和nginx配置文件 nginx.conf:
- user nginx;
- worker_processes 4;
- pid /run/nginx.pid;
- events {
- worker_connections 20000;
- }
- http {
- include mime.types;
- sendfile on;
- keepalive_timeout 65;
- gzip off;
- server {
- listen 80;
- access_log off;
- error_log off;
- location / { try_files $uri @flaskApp; }
- location @flaskApp {
- include uwsgi_params;
- uwsgi_pass unix:/run/uwsgiApp.sock;
- }
- }
- }
最后，修改Dockerfile 將nginx和uWSGI安裝到鏡像,將配置文件復(fù)制到鏡像中,并設(shè)置運(yùn)行nginx所需的用戶權(quán)限:
- FROM ubuntu:16.04
- MAINTAINER jhao104 "j_hao104@163.com"
- RUN apt-get update -y && \
- apt-get install -y python3-pip python3-dev && \
- apt-get install -y nginx uwsgi uwsgi-plugin-python3
- COPY ./requirements.txt /requirements.txt
- COPY ./nginx.conf /etc/nginx/nginx.conf
- WORKDIR /
- RUN pip3 install -r requirements.txt
- COPY . /
- RUN adduser --disabled-password --gecos '' nginx\
- && chown -R nginx:nginx /app \
- && chmod 777 /run/ -R \
- && chmod 777 /root/ -R
- ENTRYPOINT [ "/bin/bash", "/entry-point.sh"]
然后重新打包鏡像:
- docker build -t docker-flask:0.1 .
然后使用nginx啟動應(yīng)用程序：
- docker run -d --name flaskapp --restart=always -p 8091:80 docker-flask:0.1
該鏡像包含python、ngix、uwsgi完整環(huán)境，只需要在部署時(shí)指定端口映射便可以自動部署應(yīng)用。要停止并刪除此容器，請運(yùn)行下面命令：
- docker stop flaskapp && docker rm flaskapp
此外，如果我們?nèi)匀恍枰厦嬲{(diào)試功能或修改部分代碼，也可以像上面一樣以調(diào)試模式運(yùn)行容器:
- docker run -it --name flaskapp -p 5000:5000 -v $PWD/app:/app docker-flask:0.1 -d debug
6.管理外部依賴
如果將應(yīng)用程序作為容器交付時(shí)，需要記住的一個(gè)關(guān)鍵事項(xiàng)是，開發(fā)人員管理依賴項(xiàng)的責(zé)任增加了。除了識別和指定正確的依賴項(xiàng)和版本之外，還需要負(fù)責(zé)在容器環(huán)境中安裝和設(shè)置這些依賴項(xiàng)。
在Python項(xiàng)目中管理安裝依賴比較容易，可以使用requirements.txt指定依賴項(xiàng)和對應(yīng)版本，然后通過 pip 安裝。
需要重申的是是，無論何時(shí)修改 requirements.txt 文件，都需要重新構(gòu)建Docker鏡像。
啟動時(shí)安裝依賴項(xiàng)
可能在某次版本更新時(shí)需要安裝額外的依賴項(xiàng)。比如，在開發(fā)過程中使用了一個(gè)新的包。如果不希望每次都重新構(gòu)建Docker鏡像，或者希望在啟動時(shí)使用最新的可用版本?？梢酝ㄟ^修改啟動程序在應(yīng)用程序啟動時(shí)運(yùn)行安裝程序來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
同樣，我們也可以安裝額外的系統(tǒng)級包依賴項(xiàng)。修改 entry-point.sh:
- #!/bin/bash
- if [ ! -f debug0 ]; then
- touch debug0
- if [ -e requirements_os.txt ]; then
- apt-get install -y $(cat requirements_os.txt)
- fi
- if [-e requirements.txt ]; then
- pip3 install -r requirements.txt
- fi
- while getopts 'hd:' flag; do
- case "${flag}" in
- h)
- echo "options:"
- echo "-h show brief help"
- echo "-d debug mode, no nginx or uwsgi, direct start with 'python3 app/app.py'"
- exit 0
- ;;
- d)
- touch debug1
- ;;
- *)
- break
- ;;
- esac
- done
- fi
- if [ -e debug1 ]; then
- echo "Running app in debug mode!"
- python3 app/app.py
- else
- echo "Running app in production mode!"
- nginx && uwsgi --ini /app.ini
- fi
這樣我們可以在 requirements_os.txt 中指定將要安裝的系統(tǒng)軟件包名稱，這些包名以空格分隔放在同一行。他們將和 requirements.txt 中的Python依賴庫一樣在應(yīng)用程序啟動之前安裝。
盡管這樣對應(yīng)用的迭代開發(fā)期間提供了便利，但是出于幾個(gè)原因，在啟動時(shí)安裝依賴項(xiàng)不是一個(gè)好的實(shí)踐：
- 它破壞了容器化的目標(biāo)之一，即修復(fù)和測試由于部署環(huán)境的變化而不會改變的依賴關(guān)系;
- 增加了應(yīng)用程序啟動的額外開銷，這將增加容器的啟動時(shí)間;
- 每次啟動應(yīng)用程序時(shí)需要安裝依賴項(xiàng)，這樣對網(wǎng)絡(luò)資源有要求。
文章題目：聊聊Python應(yīng)用容器化部署流程
文章轉(zhuǎn)載：http://www.5511xx.com/article/cdhdjep.html
