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淺談Python項目的服務器部署

關于Web服務器和應用服務器

基本概念：

Web服務器主要功能就是存儲、處理、傳遞網頁，客戶端和服務器之間基于HTTP協議進行通信。
應用服務器主要是處理動態請求，調用相應的對象完成對請求的處理，返回響應的結果。

兩者之間的區別：

Web服務器主要是以HTTP為核心，WEB UI為向導的應用，處理一些靜態請求。
應用服務器雖然也支持HTTP協議，但應用服務器可以通過很多協議為應用程序提供商業邏輯。

Python項目部署架構

在我們平時搭建一個Python Web項目時，比如Django框架的項目，這時候常見的服務端架構：

Nginx服務器作為代理服務器，代理處理靜態資源（js,css,圖片)請求，以及動態請求（增刪改查）轉發以及返回處理結果。
uWSGI服務器負責接受Nginx服務器，處理過后轉發給Django應用，接受Django應用處理返回的信息，在轉發給nginx
Django應用從uWSGI服務器接收請求，調用相應的業務邏輯，處理數據渲染相應的頁面并且返回給uWSGI服務器。

關于cgi、wsgi、uwsgi、http協議

接下來針對上文提到Django項目部署架構，聊聊這幾個協議在這過程中的作用：

http協議：客戶端程序和Nginx服務器通信就是基于http協議，而Nginx服務器作為一個代理服務器，會根據HTTP請求返回靜態資源還是轉發動態請求。
cgi協議：cgi協議是外部應用程序和Web服務器之間的接口標準，簡而言之，就是規定如何讓一個程序與Web服務器程序之間通信。
wsgi協議：基于現存的CGI標準設計，一個Python web框架編寫的應用程序和Web服務器之間通信的規范。
uwsgi：uWSGI服務器獨有的協議，用于uWSGI服務器和其他Web服務器之間的數據通信

關于cgi、fastcgi、php-fpm、FastCGI(額外)

CGI：是 Web Server 與 Web Application 之間數據交換的一種協議。
FastCGI：同 CGI，是一種通信協議，但比 CGI 在效率上做了一些優化。同樣，SCGI 協議與 FastCGI 類似。
PHP-CGI：是 PHP （Web Application）對 Web Server 提供的 CGI 協議的接口程序。
PHP-FPM：是 PHP（Web Application）對 Web Server 提供的 FastCGI 協議的接口程序，額外還提供了相對智能一些任務管理。

關于uWSGI、Nginx服務器

簡單來講，uWSGI也是一個Web服務器，他雖然同時實現了http、uwsgi、wsgi協議,但是更多被作為應用服務器和應用程序之間進行通信。
那么這里就有個疑問了，為什么uWSGI都能直接處理http請求了，還需要Nginx服務器？這樣處理有幾點原因：

首先Nginx服務器在這過程中屬于代理服務器的角色，每當一個http請求進來，就需要經過Nginx服務器，而Nginx服務器的優勢就在于異步非阻塞的網絡模型，它能夠在單線程的情況下處理大量的請求，針對處理靜態資源請求；而對于動態請求，能夠通過緩存的功能，并且配合CDN進行優化，這樣能夠極大降低系統的負載，降低客戶端響應時間。
其次，Nginx服務器能夠進行負載均衡，啟用多個后端服務器，通過Nginx對HTTP請求進行分配，這樣能夠極大優化架構的效率，提高處理的性能。
最后，Nginx有很多模塊支持一些比如白名單，黑名單功能，并且配合keepalive實現高可用的架構.

總而言之，Nginx服務器在處理http請求上，都有著uWSGI沒有的優勢，所以在日常部署環境中，經常會使用到Nginx+uWSGI。

uWSGI

安裝部署

uWSGI有兩種安裝方式，一種是通過pip安裝，一種是通過源碼安裝。這里就簡單介紹pip安裝方式，源碼安裝有興趣可以私下自己了解。

pip install uwsgi

配置示例

以下配置是自己一個項目中用到的，其中的配置參數都是比較常見通用。

[uwsgi]
chdir=/data/Novel/novel_test
module=novel_test.wsgi:application
home=/data/Novel/venv
static-map=/static=/data/Novel/novel_test/static
threads=8
http=0.0.0.0:23606
master=true
vacuum=true
thunder-lock=true
uid=root
gid=root
harakiri=30
post-buffering=4096
socket=%(chdir)/uwsgi/uwsgi.sock
stats=%(chdir)/uwsgi/uwsgi.status
pidfile=%(chdir)/uwsgi/uwsgi.pid
daemonize=%(chdir)/uwsgi/uwsgi.log

配置解析

chdir: 定義項目的目錄
module: 要使用的 WSGI 模塊，不同的Python web框架中使用方式也不太一樣。
home: 指定Python執行環境，這個參數針對有不同Python運行環境，比如virtualenv創建獨立Python環境的情況。
static-map: 映射靜態目錄
threads: 線程數量
http: 指定啟動地址和端口
master: 啟用主進程
vacuum: 退出時，清理產生的中間文件（sock,pid,stats)
thunder-lock: 序列化接收的內容
uid: 指定啟動用戶
gid: 指定啟動組
harakiri: 設置服務器響應時間
post-buffering: 啟用緩沖
socket: socket文件存放路徑
stats： stats文件存放路徑
pidfile: pid文件存放路徑
daemonize: 日志文件輸出文件路徑

額外配置

processes: 進程數量
buffer-size: 設置緩沖大小
listen: 設置監聽隊列大小（默認100）
max-requests: 每個工作進程請求書的最高上限
procname-prefix-spaced: 工作進程的前綴名
wsgi-file: 指定加載WSGI文件

常用命令

上面介紹了相關常用的配置參數，當設置uWSGI參數后，需要啟動指定配置文件，以及有關暫停，重啟的動作。

uwsgi --ini uwsgi.ini   # 啟動uWSGI
uwsgi --stop uwsgi.pid  # 暫停uWSGI
uwsgi --reload uwsgi.pid    # 重啟uWSGI

服務監控

uWSGI之一Stats服務器機制，它能將uWSGI狀態作為一個JSON對象導出一個socket中，只需要像我們前面配置uWSGI配置文件一樣，添加stats選項，跟著一個有效的socket地址接口。

當你配置完畢后，就可以通過客戶端連接到指定的socket地址，將會獲得一個包含uWSGI內部統計數據的JSON對象。

uwsgi --connect-and-read uwsgi.status

執行完這個命令后，讀取的返回的結果是一個json字符串，字符串中包括每個線程的狀態，整個應用的負載，版本，監聽隊列等詳細的信息。

uwsgitop查看實時狀態
uwsgitop是一個開源的實時監控uWSGI服務器狀態的工具，安裝也十分簡單：

pip install uwsgitop

具體uwsgitop像一個top命令，監聽應用程序并且使用socket地址進行調用，查看進程運行狀態，運行詳細信息：

uwsgitop uwsgi/uwsgi.status
uwsgi-2.0.19.1 - Sun Sep 20 15:58:48 2020 - req: 6 - RPS: 0 - lq: 0 - tx: 67.6K
node: mbb-48 - cwd: /data/Novel/novel_test - uid: 0 - gid: 0 - masterpid: 15109
 WID    %       PID     REQ     RPS     EXC     SIG     STATUS  AVG     RSS     VSZ     TX      ReSpwn  HC      RunT    LastSpwn
 1	100.0   15144   6	0	0	0	idle    15ms    0	0	67.6K   1	0	125.449 15:48:08
  :2    16.7    -	1	0	-	-	idle    -	-	-	-	-
  :3    16.7    -	1	0	-	-	idle    -	-	-	-	-
  :0    33.3    -	2	0	-	-	idle    -	-	-	-	-
  :1    33.3    -	2	0	-	-	idle    -	-	-	-	-

具體有興趣的同學可以參考github地址：

https://github.com/xrmx/uwsgitop