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通过Gunicorn、Supervisor和Nginx更好地运行Django

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  • 通过runserver运行Django
  • 通过Gunicorn运行Django
  • 通过Nginx来做反向代理
  • 通过Supervisor来托管gunicorn和nginx

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通过runserver运行Django

相信用过Django做开发的人对于python manage.py runserver 这个命令一定不陌生,这个命令利用django自带的一个web服务器,可以帮助我们在本地很简单地就运行django,对于本地测试来说足够了,但是不能用作生产环境中,甚至测试环境都不行,主要有如下几点问题:

  1. 性能差
    它是单进程、单线程的,因此只能同时处理一个请求。随着请求量的增加,服务器的 CPU 和内存使用率会不断上升,最终导致性能下降

  2. 功能有限
    它仅支持基本的 HTTP 请求,不支持 HTTPS、负载均衡、静态文件服务等功能。在生产环境中,这些功能是必不可少的。

通过Gunicorn运行Django

正式使用Gunicorn之前,先说一下它的优点:
(以下内容来自GPT4)

Gunicorn(Green Unicorn)是一个Python的WSGI HTTP服务器,许多大型网站和高性能应用都选用它来托管 Python web 应用。以下是 Gunicorn 的一些主要优点:

  1. 简单易用:Gunicorn 非常容易安装和配置。你只需要通过 pip 安装它,并用几行命令就可以启动一个 WSGI 应用。这使得开发者可以更加专注于他们的应用程序代码,而不需要过多关心部署和运维问题。

  2. 兼容性强:Gunicorn 全面支持 WSGI 规范,因此理论上与所有遵循该规范的Python web框架兼容,包括但不限于Django、Flask和Pyramid等。

  3. 预分叉模型:Gunicorn 使用 Unix 的 fork 系统调用创建子进程(worker),每个 worker 可以独立地处理请求。使用预分叉模型,父进程可以在必要时杀死并重建子进程,提供了对内存泄漏的防护机制。

  4. 负载管理:Gunicorn 有多种类型的 worker 可供选择,包括同步 worker 和异步 worker。同步 worker 适合 CPU 密集型任务,而异步 worker 则适合 IO 密集型或网络密集型的任务。这意味着你可以根据自己的应用特性选择最合适的 worker 类型。

  5. 错误隔离:由于每个请求都由各自的 worker 进程处理,如果一个请求导致 crash 或者未捕获的异常,那么只会影响到正在处理该请求的 worker,其他 worker 或请求将不受影响。

  6. 健壮性和可靠性:Gunicorn 能够自动管理 worker 进程,如果某个 worker 异常退出,Gunicorn 主进程会自动重新启动新的 worker 进程来代替,从而保证服务的持续可用。

  7. 配置灵活:Gunicorn 提供了大量的配置选项,你可以控制日志级别、输出位置、worker 数量、请求超时时间、SSL 设置等诸多方面。同时,Gunicorn 支持从 Python 文件、环境变量、命令行参数中读取配置,满足了不同场景下的需求。

  8. 热重载:Gunicorn 支持无缝重启,这意味着你可以在不中断服务的情况下升级代码或者配置。

  9. 社区支持和文档:最后但同样重要的是,Gunicorn 有一个活跃的开发者社区和详细的官方文档,能够为使用 Gunicorn 的开发者提供大量的帮助和指导。

在使用 Gunicorn 运行 Django 之前,你需要确保已经正确地安装了 Django 和 Gunicorn。假设你的 Django 项目名为 myproject,并且它位于 /path/to/myproject/ 下。

  1. 安装 Gunicorn
    如果你还没有安装 Gunicorn,可以使用 pip 来安装:

    pip install gunicorn
    
  2. 运行 Gunicorn
    现在你应该可以用 Gunicorn 来启动你的 Django 应用了。Gunicorn 的基本命令格式是 gunicorn [OPTIONS] APP_MODULE,其中 APP_MODULE 是一个 Python 导入路径,指向包含 WSGI application 对象的模块。

    在标准的 Django 项目中,这个对象(通常被称为 application)定义在 wsgi.py 文件里。所以如果你的项目名为 myproject,那么 APP_MODULE 就是 myproject.wsgi

    要让 Gunicorn 启动 Django 项目,可以执行以下命令:

    cd /path/to/myproject/
    gunicorn myproject.wsgi
    

    这将会在监听 localhost:8000 的 Gunicorn 服务器上启动你的 Django 应用。

    注意:这个只是为了演示gunicorn的简单运行方式,正式环境中不推荐这么使用

  3. 配置 Gunicorn

    Gunicorn 提供了许多可配置的选项,可以根据自己的需求去调整其行为,比较常用的方式是创建一个 Gunicorn 配置文件可以让你的配置更加结构化和方便管理。Gunicorn 的配置文件通常是一个 Python 脚本,其中定义了一些全局变量。

    假设我们在 /path/to/myproject/gunicorn_config.py 创建以下配置文件:

    # gunicorn_config.pyimport multiprocessing# 绑定ip和端口号bind = "0.0.0.0:8080"# 使用gevent模式,还可以使用sync 模式,默认的是sync模式worker_class = 'gevent'# 开启的进程数workers = multiprocessing.cpu_count() * 2 + 1# 并发处理的请求数量threads = 2# 最大待处理连接数backlog = 2048# 工作模式协程worker_connections = 1000# 重载、修改配置后,自动重新加载程序reload = True# 访问日志文件accesslog = "/var/log/gunicorn/access.log"# 错误日志文件errorlog = "/var/log/gunicorn/error.log"
    

    上述配置中,我们设置了多个参数,如绑定地址、工作模式、日志位置等等。这只是一个基础的配置例子,你可以根据实际需求进行修改或扩展。

    然后,你可以通过 -c--config 命令行选项来指明配置文件的路径,运行 Django 应用,如下所示:

    cd /path/to/myproject/
    gunicorn myproject.wsgi -c gunicorn_config.py
    

    该命令告诉 Gunicorn 加载 gunicorn_config.py 文件,并应用里面定义的配置。

通过Nginx来做反向代理

gunicorn比起django的runserver要好很多,但是实践中,一般不会直接将gunicorn直接对外暴露,而是再加一层反向代理,最常用的就是Nginx。

使用Nginx作为反向代理,主要有以下优势:

  1. 静态文件处理:Nginx 非常擅长处理静态内容(如 CSS、JavaScript 文件或图片),而 Python WSGI 服务器通常并不适合直接服务静态文件,这可能会引发性能问题。通过将静态文件服务任务交给 Nginx,你可以释放出 Gunicorn 的资源来处理动态内容。

  2. 负载均衡:如果你有多个后端服务器或者多个 worker 进程,Nginx 可以有效地分配传入请求到各个后端服务器上,实现负载均衡。它还支持多种负载均衡策略和健康检查。

  3. 缓冲请求:Nginx 可以为后端提供一层保护,因为它拦截并处理了所有客户端连接。这意味着后端服务器只需要处理完整的请求,无需关心网络问题或慢速连接。此外,如果后端应用挂掉或重启,在这段时间内 Nginx 仍然可以继续为用户提供服务(例如返回一个友好的错误页面)。

  4. SSL 终止:如果你的网站需要 SSL 加密,Nginx 可以处理所有的 HTTPS 握手过程,并与后端服务器进行非加密通信,这样就减轻了后端服务器的负担。

  5. HTTP/2 支持:Nginx 支持 HTTP/2 协议,而大部分 WSGI 服务器包括 Gunicorn 目前还没有直接支持 HTTP/2 的计划。通过在 Nginx 中开启 HTTP/2,你的用户可以享受到更快的加载速度和更低的延迟。

  6. 访问控制和安全防护:Nginx 提供了一系列安全相关功能,比如 IP 白名单/黑名单、限速、防止 DDOS 攻击等。

  7. gzip 压缩:Nginx 可以对响应数据进行 gzip 压缩,从而减少网络带宽消耗和提高页面的加载速度。

下面是使用 Nginx 作为 Gunicorn 的反向代理的详细步骤

  1. 安装 Nginx

    在 Ubuntu/Debian 上,你可以通过 apt-get 来安装 Nginx:

    sudo apt-get install nginx
    
  2. 配置 Nginx

    配置 Nginx 以使其能正确地将请求转发到 Gunicorn。Nginx 的设置文件通常位于 /etc/nginx/sites-available/default

    下面是一个基本的配置示例:

    server {listen 80;server_name yourdomain.com;location /static/ {alias /path/to/myproject/static/;  # 这里是指向Django中的静态文件目录的}location / {proxy_set_header Host $host;proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;proxy_pass http://localhost:8000; # 替换成 gunicorn 正在监听的地址和端口号}
    }
    
  3. 启动 Nginx

    完成配置后,你就可以启动 Nginx 了:

    sudo service nginx start
    

以上就是基本的流程。当然,这只是最简单的配置,如果你需要更高级的特性(比如 HTTPS、负载均衡或缓存),则需要进行更多的配置。建议查阅 Nginx 官方文档 获取更详细的信息。

通过Supervisor来托管gunicorn和nginx

我是在第二份工作中才接触到supervisor的,了解之后就非常喜欢这个工具,最大好处就是托管某一个进程,尤其是如果进程出现问题死掉了,supervisor会自动尝试重启这个进程,这个对于线上环境来说非常重要。

Supervisor 是一个用 Python 写的进程管理工具,可以很方便地用来在 UNIX-like 系统(不支持Windows)下启动、重启(自动)和关闭进程。

以下是如何使用 Supervisor 托管 gunicorn 和 nginx 的步骤:

  1. 安装 Supervisor

    在 Ubuntu/Debian 上,你可以通过 apt-get 来安装 Supervisor:

     sudo apt-get install supervisor
    
  2. 创建 Supervisor 配置文件

    你需要为每个要由 Supervisor 管理的程序创建一个配置文件。这些文件通常位于 /etc/supervisor/conf.d/ 目录下,并且以 .conf 结尾。

    如上假设,Django 项目路径为 /path/to/myproject/,Gunicorn 的配置文件名为 gunicorn_config.py,那么我们需要为 Gunicorn 创建一个名为 myproject_gunicorn.conf 的文件:

    # /etc/supervisor/conf.d/myproject_gunicorn.conf[program:myproject_gunicorn]
    command=/usr/local/bin/gunicorn myproject.wsgi:application -c /path/to/myproject/gunicorn_config.py
    directory=/path/to/myproject/
    user=yourusername
    autostart=true
    autorestart=true
    redirect_stderr=true
    

    同样,我们也需要为 Nginx 创建一个名为 nginx.conf 的文件:

    # /etc/supervisor/conf.d/nginx.conf[program:nginx]
    command=/usr/sbin/nginx -g "daemon off;"
    autostart=true
    autorestart=true
    redirect_stderr=true
    
  3. 运行 Supervisor

    安装完 Supervisor 并创建了相关的配置文件后,你就可以让 Supervisor 开始工作了。首先,你需要读取所有新的或修改过的配置文件:

    sudo supervisorctl reread
    

    接着,你可以更新 Supervisor 服务的状态,使其开始运行新添加的程序:

    sudo supervisorctl update
    

    或者,如果你想单独启动某个程序,比如 myproject_gunicorn (也就是上面的Django),你可以这样做:

    sudo supervisorctl start myproject_gunicorn
    

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