如何在Ubuntu 18.04上使用uWSGI和Nginx为Flask应用程序提供服务

原创

乌鸦

修改于 2018-10-22 11:38:07

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介绍

在本指南中，您将使用Ubuntu 18.04上的Flask微框架构建Python应用程序。本文的大部分内容将涉及如何设置uWSGI应用程序服务器以及如何启动应用程序以及如何配置Nginx以充当前端反向代理。

准备

在开始本指南之前，您应该：

一台已经设置好可以使用sudo命令的非root账号的Ubuntu服务器，并且已开启防火墙。没有服务器的同学可以在这里购买，不过我个人更推荐您使用免费的腾讯云开发者实验室进行试验，学会安装后再购买服务器。
安装Nginx
配置为指向您的服务器的域名。如果你没有域名，建议您先去这里注册一个域名，您需要将域名解析到您的服务器，您可以使用腾讯云云解析进行快速设置。请务必创建以下DNS记录：
- 指向服务器的公共IP地址的含your_domain的A记录。
- 指向服务器的公共IP地址的含www.your_domainA记录。
熟悉uWSGI，我们的应用程序服务器和WSGI规范。

步骤1 - 从Ubuntu存储库安装组件

我们的第一步是从Ubuntu存储库安装我们需要的所有部分。我们将安装pipPython包管理器来管理我们的Python组件。我们还将获得构建uWSGI所需的Python开发文件。

首先，让我们更新本地包索引并安装允许我们构建Python环境的包。这些将包括python3-pip一些强大的编程环境所需的一些软件包和开发工具：

sudo apt update
sudo apt install python3-pip python3-dev build-essential libssl-dev libffi-dev python3-setuptools

有了这些软件包，让我们继续为我们的项目创建一个虚拟环境。

第2步 - 创建Python虚拟环境

接下来，我们将设置一个虚拟环境，以便将Flask应用程序与系统上的其他Python文件隔离开来。

首先安装python3-venv软件包，安装venv模块：

sudo apt install python3-venv

接下来，让我们为Flask项目创建一个父目录。创建后移动到目录：

mkdir ~/myproject
cd ~/myproject

通过键入以下内容创建一个虚拟环境来存储Flask项目的Python需求：

python3.6 -m venv myprojectenv

这将安装Python的本地副本和pip进项目目录中名为myprojectenv的目录。

在虚拟环境中安装应用程序之前，需要将其激活。输入以下命令：

source myprojectenv/bin/activate

您的提示将更改为表示您现在正在虚拟环境中运行。它看起来像这样：(myprojectenv)user@host:~/myproject$

第3步 - 设置Flask应用程序

现在您已进入虚拟环境，可以安装Flask和uWSGI，并开始设计应用程序。

首先，让我们使用本地实例pip安装wheel，以确保我们的软件包即使丢失了轮存档也会安装：

pip install wheel

注意

无论您使用的是哪个版本的Python，在激活虚拟环境时，都应该使用pip命令（不是pip3）。

接下来，让我们安装Flask和uWSGI：

pip install uwsgi flask

创建示例应用程序

现在您可以使用Flask，您可以创建一个简单的应用程序。Flask是一个微框架。它不包括许多功能更全面的框架可能存在的工具，并且主要作为一个模块存在，您可以将其导入到项目中以帮助您初始化Web应用程序。

虽然您的应用程序可能更复杂，但我们将在单个文件中创建Flask应用程序，名为myproject.py：

nano ~/myproject/myproject.py

应用程序代码将存在于此文件中。它将导入Flask并实例化Flask对象。您可以使用它来定义在请求特定路由时应运行的函数：

from flask import Flask
app = Flask(__name__)

@app.route("/")
def hello():
    return "<h1 style='color:blue'>Hello There!</h1>"

if __name__ == "__main__":
    app.run(host='0.0.0.0')

这基本上定义了访问根域时要呈现的内容。完成后保存并关闭文件。

如果您按照初始服务器设置指南进行操作，则应启用UFW防火墙。要测试应用程序，您需要允许访问端口5000：

sudo ufw allow 5000

现在，您可以通过键入以下内容来测试Flask应用：

python myproject.py

您将看到如下输出，包括一个有用的警告，提醒您不要在生产中使用此服务器设置：

* Serving Flask app "myproject" (lazy loading)
 * Environment: production
   WARNING: Do not use the development server in a production environment.
   Use a production WSGI server instead.
 * Debug mode: off
 * Running on http://0.0.0.0:5000/ (Press CTRL+C to quit)

在Web浏览器中访问服务器的以:5000结尾的IP地址：

http://your_server_ip:5000

你应该看到这样的东西：

完成后，点击CTRL-C终端窗口以停止Flask开发服务器。

创建WSGI入口点

接下来，让我们创建一个文件，作为我们应用程序的入口点。这将告诉我们的uWSGI服务器如何与它进行交互。

我们来调用这个文件wsgi.py：

nano ~/myproject/wsgi.py

在这个文件中，让我们从我们的应用程序导入Flask实例，然后运行它：

from myproject import app

if __name__ == "__main__":
    app.run()

完成后保存并关闭文件。

第4步 - 配置uWSGI

您的应用程序现在已经建立了入口点。我们现在可以继续配置uWSGI。

测试uWSGI服务

让我们测试以确保uWSGI可以为我们的应用程序提供服务。

我们可以通过简单地传递入口点的名称来实现这一点。这是由模块的名称（减去.py扩展名）加上应用程序中可调用的名称构成的。在我们的例子中，这是wsgi:app。

我们还指定套接字，以便它将在公共可用接口以及协议上启动，以便它将使用HTTP而不是uwsgi二进制协议。我们将使用我们之前打开的相同端口号5000：

uwsgi --socket 0.0.0.0:5000 --protocol=http -w wsgi:app

访问服务器的IP地址，并再次将:5000附加到Web浏览器的末尾：

http://your_server_ip:5000

您应该再次看到应用程序的输出：

确认其功能正常后，请按终端窗口的CTRL-C。

我们现在已经完成了虚拟环境，因此我们可以将其停用：

deactivate

现在，任何Python命令都将再次使用系统的Python环境。

创建uWSGI配置文件

您已经测试过uWSGI能够为您的应用程序提供服务，但最终您需要一些更强大的长期使用方法。您可以使用相关选项创建uWSGI配置文件。

让我们将该文件放在我们的项目目录中并命名为myproject.ini：

nano ~/myproject/myproject.ini

在内部，我们将从头[uwsgi]开始，以便uWSGI知道应用设置。我们将指定两件事：模块本身，通过引用wsgi.py文件减去扩展名，以及文件中的可调用对象app：

[uwsgi]
module = wsgi:app

接下来，我们将告诉uWSGI以主模式启动并生成五个工作进程来提供实际请求：

[uwsgi]
module = wsgi:app

master = true
processes = 5

在测试时，您在网络端口上暴露了uWSGI。但是，您将使用Nginx来处理实际的客户端连接，然后将请求传递给uWSGI。由于这些组件在同一台计算机上运行，因此Unix套接字更受欢迎，因为它更快，更安全。让我们调用套接字myproject.sock并将其放在此目录中。

我们还要更改套接字的权限。我们稍后将给予Nginx组对uWSGI进程的所有权，因此我们需要确保套接字的组所有者可以从中读取信息并写入它。我们还将在进程停止时通过添加vacuum选项来清理套接字：

[uwsgi]
module = wsgi:app

master = true
processes = 5

socket = myproject.sock
chmod-socket = 660
vacuum = true

我们要做的最后一件事是设置die-on-term选项。这有助于确保init系统和uWSGI对每个过程信号的含义具有相同的假设。设置此选项会对齐两个系统组件，实现预期的行为：

[uwsgi]
module = wsgi:app

master = true
processes = 5

socket = myproject.sock
chmod-socket = 660
vacuum = true

die-on-term = true

您可能已经注意到我们没有像命令行那样指定协议。这是因为默认情况下，uWSGI使用uwsgi协议，这是一种旨在与其他服务器通信的快速二进制协议。Nginx本身可以说这个协议，因此使用它比强制通过HTTP进行通信更好。

完成后，保存并关闭文件。

第5步 - 创建systemd单元文件

接下来，让我们创建systemd服务单元文件。创建一个systemd单元文件将允许Ubuntu的init系统自动启动uWSGI并在服务器启动时为Flask应用程序提供服务。

在/etc/systemd/system目录创建一个以.service为结尾的单元文件开始：

sudo nano /etc/systemd/system/myproject.service

在里面，我们将从该[Unit]部分开始，该部分用于指定元数据和依赖关系。让我们在这里描述一下我们的服务，并告诉init系统只在达到网络目标后启动它：

[Unit]
Description=uWSGI instance to serve myproject
After=network.target

接下来，让我们打开这个[Service]部分。这将指定我们希望在其下运行进程的用户和组。让我们为该流程提供常规用户帐户所有权，因为它拥有所有相关文件。我们还将组所有权分配给www-data组，以便Nginx可以轻松地与uWSGI进程通信。请务必使用您的用户名替换此处的用户名：

[Unit]
Description=uWSGI instance to serve myproject
After=network.target

[Service]
User=sammy
Group=www-data

接下来，让我们绘制工作目录并设置PATH环境变量，以便init系统知道进程的可执行文件位于我们的虚拟环境中。我们还指定启动服务的命令。Systemd要求我们提供uWSGI可执行文件的完整路径，该文件安装在我们的虚拟环境中。我们将传递我们在项目目录中创建的配置文件的名称.ini。

请记住使用您自己的信息替换用户名和项目路径：

[Unit]
Description=uWSGI instance to serve myproject
After=network.target

[Service]
User=sammy
Group=www-data
WorkingDirectory=/home/sammy/myproject
Environment="PATH=/home/sammy/myproject/myprojectenv/bin"
ExecStart=/home/sammy/myproject/myprojectenv/bin/uwsgi --ini myproject.ini

最后，让我们添加一个[Install]部分。如果我们在启动时启动它，这将告诉systemd将此服务链接到什么。我们希望在常规多用户系统启动并运行时启动此服务：

[Unit]
Description=uWSGI instance to serve myproject
After=network.target

[Service]
User=sammy
Group=www-data
WorkingDirectory=/home/sammy/myproject
Environment="PATH=/home/sammy/myproject/myprojectenv/bin"
ExecStart=/home/sammy/myproject/myprojectenv/bin/uwsgi --ini myproject.ini

[Install]
WantedBy=multi-user.target

这样，我们的systemd服务文件就完成了。立即保存并关闭它。

我们现在可以启动我们创建的uWSGI服务并启用它，以便它在启动时启动：

sudo systemctl start myproject
sudo systemctl enable myproject

我们来看看状态：

sudo systemctl status myproject

你应该看到这样的输出：

● myproject.service - uWSGI instance to serve myproject
   Loaded: loaded (/etc/systemd/system/myproject.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Fri 2018-07-13 14:28:39 UTC; 46s ago
 Main PID: 30360 (uwsgi)
    Tasks: 6 (limit: 1153)
   CGroup: /system.slice/myproject.service
           ├─30360 /home/sammy/myproject/myprojectenv/bin/uwsgi --ini myproject.ini
           ├─30378 /home/sammy/myproject/myprojectenv/bin/uwsgi --ini myproject.ini
           ├─30379 /home/sammy/myproject/myprojectenv/bin/uwsgi --ini myproject.ini
           ├─30380 /home/sammy/myproject/myprojectenv/bin/uwsgi --ini myproject.ini
           ├─30381 /home/sammy/myproject/myprojectenv/bin/uwsgi --ini myproject.ini
           └─30382 /home/sammy/myproject/myprojectenv/bin/uwsgi --ini myproject.ini

如果您发现任何错误，请务必在继续本教程之前解决它们。

步骤6 - 将Nginx配置为代理请求

我们的uWSGI应用程序服务器现在应该启动并运行，等待项目目录中的套接字文件上的请求。让我们配置Nginx使用uwsgi协议将Web请求传递给该套接字。

首先在Nginx的sites-available目录中创建一个新的服务器块配置文件。让我们称之为myproject与指南的其余部分保持一致：

sudo nano /etc/nginx/sites-available/myproject

打开服务器块并告诉Nginx监听默认端口80。我们还告诉它使用此块来请求我们服务器的域名：

server {
    listen 80;
    server_name your_domain www.your_domain;
}

接下来，让我们添加一个匹配每个请求的位置块。在此块中，我们将包含uwsgi_params指定需要设置的一般uWSGI参数的文件。然后我们将请求传递给我们使用该uwsgi_pass指令定义的套接字：

server {
    listen 80;
    server_name your_domain www.your_domain;

    location / {
        include uwsgi_params;
        uwsgi_pass unix:/home/sammy/myproject/myproject.sock;
    }
}

完成后保存并关闭文件。

要启用刚刚创建的Nginx服务器块配置，请将文件链接到sites-enabled目录：

sudo ln -s /etc/nginx/sites-available/myproject /etc/nginx/sites-enabled

使用该目录中的文件，我们可以通过键入以下内容来测试语法错误：

sudo nginx -t

如果返回但未指示任何问题，请重新启动Nginx进程以读取新配置：

sudo systemctl restart nginx

最后，让我们再次调整防火墙。我们不再需要通过端口访问5000，因此我们可以删除该规则。然后我们可以允许访问Nginx服务器：

sudo ufw delete allow 5000
sudo ufw allow 'Nginx Full'

您现在应该可以在Web浏览器中导航到服务器的域名：

http://your_domain

您应该看到您的应用程序输出：

如果您遇到任何错误，请尝试检查以下内容：

sudo less /var/log/nginx/error.log：检查Nginx错误日志。
sudo less /var/log/nginx/access.log：检查Nginx访问日志。
sudo journalctl -u nginx：检查Nginx进程日志。
sudo journalctl -u myproject：检查Flask应用程序的uWSGI日志。

第7步 - 保护应用程序

为了确保您的服务器的流量保持安全，让我们为您的域获取SSL证书。如果你有域名，保护你网站的最简单方法是使用腾讯云SSL证书服务，它提供免费的可信证书。腾讯云SSL证书安装操作指南进行设置。如果你没有域名，建议您先去这里注册一个域名，如果你只是使用此配置进行测试或个人使用，则可以使用自签名证书，不需要购买域名。自签名证书提供了相同类型的加密，但没有域名验证公告。关于自签名证书，你可以参考为Apache创建自签名SSL证书和如何为Nginx创建自签名SSL证书这两篇文章。

首先，添加Certbot Ubuntu存储库：

sudo add-apt-repository ppa:certbot/certbot

你需要按下ENTER接受。

接下来，apt用安装Certbot的Nginx包：

sudo apt install python-certbot-nginx

Certbot提供了多种通过插件获取SSL证书的方法。Nginx插件将负责重新配置Nginx并在必要时重新加载配置。要使用此插件，请键入以下内容：

sudo certbot --nginx -d your_domain -d www.your_domain

这certbot与--nginx插件一起运行，-d用于指定我们希望证书有效的名称。

如果这是您第一次运行certbot，系统将提示您输入电子邮件地址并同意服务条款。执行此操作后，certbot将与Let的加密服务器通信，然后运行质询以验证您是否控制了您要为其申请证书的域。

如果成功，certbot将询问您希望如何配置HTTPS设置。

Please choose whether or not to redirect HTTP traffic to HTTPS, removing HTTP access.
-------------------------------------------------------------------------------
1: No redirect - Make no further changes to the webserver configuration.
2: Redirect - Make all requests redirect to secure HTTPS access. Choose this for
new sites, or if you're confident your site works on HTTPS. You can undo this
change by editing your web server's configuration.
-------------------------------------------------------------------------------
Select the appropriate number [1-2] then [enter] (press 'c' to cancel):

选择你的选择然后点击ENTER。配置将更新，Nginx将重新加载以获取新设置。certbot将结束一条消息，告诉您进程是否成功以及您的证书存储位置：

IMPORTANT NOTES:
 - Congratulations! Your certificate and chain have been saved at:
   /etc/letsencrypt/live/your_domain/fullchain.pem
   Your key file has been saved at:
   /etc/letsencrypt/live/your_domain/privkey.pem
   Your cert will expire on 2018-07-23. To obtain a new or tweaked
   version of this certificate in the future, simply run certbot again
   with the "certonly" option. To non-interactively renew *all* of
   your certificates, run "certbot renew"
 - Your account credentials have been saved in your Certbot
   configuration directory at /etc/letsencrypt. You should make a
   secure backup of this folder now. This configuration directory will
   also contain certificates and private keys obtained by Certbot so
   making regular backups of this folder is ideal.
 - If you like Certbot, please consider supporting our work by:

   Donating to ISRG / Let's Encrypt:   https://letsencrypt.org/donate
   Donating to EFF:                    https://eff.org/donate-le

如果您遵循先决条件中的Nginx安装说明，则不再需要冗余HTTP配置文件容量：

sudo ufw delete allow 'Nginx HTTP'

要验证配置，请使用https://再次导航到您的域：

https://your_domain

您应该再次看到您的应用程序输出，以及浏览器的安全指示器，该指示符应指示该站点是安全的。

结论

在本指南中，您在Python虚拟环境中创建并保护了一个简单的Flask应用程序。您创建了一个WSGI入口点，以便任何支持WSGI的应用程序服务器都可以与它进行交互，然后配置uWSGI应用程序服务器以提供此功能。之后，您创建了一个systemd服务文件，以便在引导时自动启动应用程序服务器。您还创建了一个Nginx服务器块，它将Web客户端流量传递到应用程序服务器，通过Let's Encrypt将外部请求转发到服务器并保护流量。

Flask是一个非常简单但非常灵活的框架，旨在为您的应用程序提供功能，而不会对结构和设计过于严格限制。您可以使用本指南中描述的常规堆栈来为您设计的烧瓶应用程序提供服务。

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