第98天项目部署上线和性能调优

项目部署上线指南
- 准备上线
- 更新服务器Python环境到3.x
- 项目目录结构
- uWSGI的配置
- Nginx的配置
  - 负载均衡配置
- Keepalived
- MySQL主从复制
- Docker
- Supervisor
- 其他服务

项目部署上线指南

准备上线

上线前的检查工作。
```
python manage.py check --deploy
```
将DEBUG设置为False并配置ALLOWED_HOSTS。
```
DEBUG = False
ALLOWED_HOSTS = ['*']
```

安全相关的配置。

# 保持HTTPS连接的时间
SECURE_HSTS_SECONDS = 3600
SECURE_HSTS_INCLUDE_SUBDOMAINS = True
SECURE_HSTS_PRELOAD = True
# 自动重定向到安全连接
SECURE_SSL_REDIRECT = True
# 避免浏览器自作聪明推断内容类型
SECURE_CONTENT_TYPE_NOSNIFF = True
# 避免跨站脚本攻击
SECURE_BROWSER_XSS_FILTER = True
# COOKIE只能通过HTTPS进行传输
SESSION_COOKIE_SECURE = True
CSRF_COOKIE_SECURE = True
# 防止点击劫持攻击手段 - 修改HTTP协议响应头
# 当前网站是不允许使用<iframe>标签进行加载的
X_FRAME_OPTIONS = 'DENY'

敏感信息放到环境变量或文件中。

SECRET_KEY = os.environ['SECRET_KEY']
DB_USER = os.environ['DB_USER']
DB_PASS = os.environ['DB_PASS']
REDIS_AUTH = os.environ['REDIS_AUTH']

更新服务器Python环境到3.x

说明：如果需要清除之前的安装，就删除对应的文件和文件夹即可

安装底层依赖库。

yum -y install zlib-devel bzip2-devel openssl-devel ncurses-devel sqlite-devel readline-devel tk-devel gdbm-devel libdb4-devel libpcap-devel xz-devel libffi-devel

下载Python源代码。

wget https://www.python.org/ftp/python/3.7.1/Python-3.7.1.tar.xz

解压缩和解归档。

xz -d Python-3.7.1.tar.xz
tar -xvf Python-3.7.1.tar

执行配置生成Makefile（构建文件）。

cd Python-3.7.1
./configure --prefix=/usr/local/python37 --enable-optimizations

构建和安装。
```
make && make install
```

配置PATH环境变量（用户或系统环境变量）并激活。

vim ~/.bash_profile
vim /etc/profile

... 此处省略上面的代码...
export PATH=$PATH:/usr/local/python37/bin
... 此处省略下面的代码...

source ~/.bash_profile
source /etc/profile

注册软链接（符号链接）- 这一步不是必须的，但通常会比较有用。
```
ln -s /usr/local/python37/bin/python3 /usr/bin/python3
```
测试Python环境是否更新成功（安装Python 3一定不能破坏原来的Python 2）。
```
python3 --version
python --version
```

项目目录结构

假设项目文件夹为project，下面的五个子目录分别是：code、conf、logs、stat和venv分别用来保存项目的代码、配置文件、日志文件、静态资源和虚拟环境。其中，conf目录下的子目录cert中保存了配置HTTPS需要使用的证书和密钥；code目录下的项目代码可以通过版本控制工具从代码仓库中检出；虚拟环境可以通过工具（如：venv、virtualenv、pyenv等）进行创建。

project
├── code
│   └── fangtx
│       ├── api
│       ├── common
│       ├── fangtx
│       ├── forum
│       ├── rent
│       ├── user
│       ├── manage.py
│       ├── README.md
│       ├── static
│       └── templates
├── conf
│   ├── cert
│   │   ├── 214915882850706.key
│   │   └── 214915882850706.pem
│   ├── nginx.conf
│   └── uwsgi.ini
├── logs
│   ├── access.log
│   ├── error.log
│   └── uwsgi.log
├── stat
│   └── css
│   └── images
│   └── js
└── venv
    ├── bin
    │   ├── activate
    │   ├── activate.csh
    │   ├── activate.fish
    │   ├── celery
    │   ├── celerybeat
    │   ├── celeryd
    │   ├── celeryd-multi
    │   ├── coverage
    │   ├── coverage3
    │   ├── coverage-3.7
    │   ├── django-admin
    │   ├── django-admin.py
    │   ├── easy_install
    │   ├── easy_install-3.7
    │   ├── pip
    │   ├── pip3
    │   ├── pip3.7
    │   ├── __pycache__
    │   ├── pyrsa-decrypt
    │   ├── pyrsa-decrypt-bigfile
    │   ├── pyrsa-encrypt
    │   ├── pyrsa-encrypt-bigfile
    │   ├── pyrsa-keygen
    │   ├── pyrsa-priv2pub
    │   ├── pyrsa-sign
    │   ├── pyrsa-verify
    │   ├── python -> python3
    │   ├── python3 -> /usr/bin/python3
    │   └── uwsgi
    ├── include
    ├── lib
    │   └── python3.7
    ├── lib64 -> lib
    ├── pip-selfcheck.json
    └── pyvenv.cfg

下面以阿里云为例，简单说明如何为项目注册域名、解析域名以及购买权威机构颁发的证书。

注册域名。
域名备案。
域名解析。
购买证书。

可以使用类似于sftp的工具将证书上传到conf/cert目录，然后使用git克隆项目代码到code目录。

cd code
git clone <url>

回到项目目录，创建并激活虚拟环境。

python3 -m venv venv
source venv/bin/activate

重建项目依赖项。

pip install -r code/teamproject/requirements.txt

uWSGI的配置

安装uWSGI。
```
pip install uwsgi
```

修改uWSGI的配置文件（/root/project/conf/uwsgi.ini）。

[uwsgi]
# 配置前导路径
base=/root/project
# 配置项目名称
name=teamproject
# 守护进程
master=true
# 进程个数
processes=4
# 虚拟环境
pythonhome=%(base)/venv
# 项目地址
chdir=%(base)/code/%(name)
# 指定python解释器
pythonpath=%(pythonhome)/bin/python
# 指定uwsgi文件
module=%(name).wsgi
# 通信的地址和端口(自己服务器的IP地址和端口)
socket=172.18.61.250:8000
# 日志文件地址
logto=%(base)/logs/uwsgi.log

说明：可以先将“通信的地址和端口”项等号前面改为http来进行测试，如果没有问题再改回成socket，然后通过Nginx来实现项目的“动静分离”（静态资源交给Nginx处理，动态内容交给 uWSGI处理）。按照下面的方式可以启动uWSGI服务器。

启动服务器。
```
uwsgi --ini conf/uwsgi.ini
```

Nginx的配置

安装Nginx。
```
 yum -y install nginx
```

修改全局配置文件（/etc/nginx/nginx.conf）。

 # 配置用户
 user root;
 # 工作进程数(建议跟CPU的核数量一致)
 worker_processes auto;
 # 错误日志
 error_log /var/log/nginx/error.log;
 # 进程文件
 pid /run/nginx.pid;
 # 包含其他的配置
 include /usr/share/nginx/modules/*.conf;
 # 工作模式(多路IO复用方式)和连接上限
 events {
     use epoll;
     worker_connections 1024;
 }
 # HTTP服务器相关配置
 http {
     # 日志格式
     log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                       '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                       '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
     # 访问日志
     access_log  /var/log/nginx/access.log  main;
     # 开启高效文件传输模式
     sendfile            on;
     # 用sendfile传输文件时有利于改善性能
     tcp_nopush          on;
     # 禁用Nagle来解决交互性问题
     tcp_nodelay         on;
     # 客户端保持连接时间
     keepalive_timeout   30;
     types_hash_max_size 2048;
     # 包含MIME类型的配置
     include             /etc/nginx/mime.types;
     # 默认使用二进制流格式
     default_type        application/octet-stream;
     # 包含其他配置文件
     include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
     # 包含项目的Nginx配置文件
     include /root/project/conf/*.conf;
 }

编辑局部配置文件（/root/project/conf/nginx.conf）。

 server {
     listen      80;
     server_name _;
     access_log /root/project/logs/access.log;
     error_log /root/project/logs/error.log;
     location / {
         include uwsgi_params;
         uwsgi_pass 172.18.61.250:8000;
     }
     location /static/ {
         alias /root/project/stat/;
         expires 30d;
     }
 }
 server {
     listen      443;
     server_name _;
     ssl         on;
     access_log /root/project/logs/access.log;
     error_log /root/project/logs/error.log;
     ssl_certificate     /root/project/conf/cert/214915882850706.pem;
     ssl_certificate_key /root/project/conf/cert/214915882850706.key;
     ssl_session_timeout 5m;
     ssl_ciphers ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE:ECDH:AES:HIGH:!NULL:!aNULL:!MD5:!ADH:!RC4;
     ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
     ssl_prefer_server_ciphers on;
     location / {
         include uwsgi_params;
         uwsgi_pass 172.18.61.250:8000;
     }
     location /static/ {
         alias /root/project/static/;
         expires 30d;
     }
 }

到此为止，我们可以启动Nginx来访问我们的应用程序，HTTP和HTTPS都是没有问题的，如果Nginx已经运行，在修改配置文件后，我们可以用下面的命令重新启动Nginx。

重启Nginx服务器。

 nginx -s reload

或

 systemctl restart nginx

说明：可以对Django项目使用python manage.py collectstatic命令将静态资源收集到指定目录下，要做到这点只需要在项目的配置文件settings.py中添加STATIC_ROOT配置即可。

负载均衡配置

下面的配置中我们使用Nginx实现负载均衡，为另外的三个Nginx服务器（通过Docker创建）提供反向代理服务。

docker run -d -p 801:80 --name nginx1 nginx:latest
docker run -d -p 802:80 --name nginx2 nginx:latest
docker run -d -p 803:80 --name nginx3 nginx:latest

user root;
worker_processes auto;
error_log /var/log/nginx/error.log;
pid /run/nginx.pid;
include /usr/share/nginx/modules/*.conf;
events {
    worker_connections 1024;
}
# 为HTTP服务配置负载均衡
http {   
    upstream fangtx {
        server 172.18.61.250:801 weight=4;
        server 172.18.61.250:802 weight=2;
        server 172.18.61.250:803 weight=2;
    }
    server {
        listen       80 default_server;
        listen       [::]:80 default_server;
        listen       443 ssl;
        listen       [::]:443 ssl;
        ssl on;
        access_log /root/project/logs/access.log;
        error_log /root/project/logs/error.log;
        ssl_certificate /root/project/conf/cert/214915882850706.pem;
        ssl_certificate_key /root/project/conf/cert/214915882850706.key;
        ssl_session_timeout 5m;
        ssl_ciphers ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE:ECDH:AES:HIGH:!NULL:!aNULL:!MD5:!ADH:!RC4;
        ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
        ssl_prefer_server_ciphers on;
        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_buffering off;
            proxy_pass http://fangtx;
        }
    }
}

说明：Nginx在配置负载均衡时，默认使用WRR（加权轮询算法），除此之外还支持ip_hash、fair（需要安装upstream_fair模块）和url_hash算法。此外，在配置upstream模块时可以指定服务器的状态值，包括：backup（备份机器，其他服务器不可用时才将请求分配到该机器）、down、fail_timeout（请求失败达到max_fails后的暂停服务时间）、max_fails（允许请求失败的次数）和weight（轮询的权重）。

Keepalived

当使用Nginx进行负载均衡配置时，要考虑负载均衡服务器宕机的情况。为此可以使用Keepalived来实现负载均衡主机和备机的热切换，从而保证系统的高可用性。Keepalived的配置还是比较复杂，通常由专门做运维的人进行配置，一个基本的配置可以参照《Keepalived的配置和使用》。

MySQL主从复制

下面还是基于Docker来演示如何配置MySQL主从复制。我们事先准备好MySQL的配置文件以及保存MySQL数据和运行日志的目录，然后通过Docker的数据卷映射来指定容器的配置、数据和日志文件的位置。

root
└── mysql
    ├── master
    │   ├── conf
    |    └── data
    └── slave-1
    |    ├── conf
    |    └── data
    └── slave-2
    |    ├── conf
    |    └── data
    └── slave-3
        ├── conf
        └── data

MySQL的配置文件（master和slave的配置文件需要不同的server-id）。

[mysqld]
pid-file=/var/run/mysqld/mysqld.pid
socket=/var/run/mysqld/mysqld.sock
datadir=/var/lib/mysql
log-error=/var/log/mysql/error.log
server-id=1
log-bin=/var/log/mysql/mysql-bin.log
expire_logs_days=30
max_binlog_size=256M
symbolic-links=0
# slow_query_log=ON
# slow_query_log_file=/var/log/mysql/slow.log
# long_query_time=1

创建和配置master。

docker run -d -p 3306:3306 --name mysql-master \
-v /root/mysql/master/conf:/etc/mysql/mysql.conf.d \
-v /root/mysql/master/data:/var/lib/mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 mysql:5.7
docker exec -it mysql-master /bin/bash

mysql -u root -p
Enter password:
Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 1
Server version: 5.7.23-log MySQL Community Server (GPL)
Copyright (c) 2000, 2018, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
affiliates. Other names may be trademarks of their respective
owners.
Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.
mysql> grant replication slave on *.* to 'slave'@'%' identified by 'iamslave';
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)
mysql> flush privileges;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> show master status;
+------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| File             | Position | Binlog_Do_DB | Binlog_Ignore_DB | Executed_Gtid_Set |
+------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
| mysql-bin.000003 |      590 |              |                  |                   |
+------------------+----------+--------------+------------------+-------------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> quit
Bye
exit

上面创建Docker容器时使用的-v参数（--volume）表示映射数据卷，冒号前是宿主机的目录，冒号后是容器中的目录，这样相当于将宿主机中的目录挂载到了容器中。

创建和配置slave。

docker run -d -p 3308:3306 --name mysql-slave-1 \
-v /root/mysql/slave-1/conf:/etc/mysql/mysql.conf.d \
-v /root/mysql/slave-1/data:/var/lib/mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
--link mysql-master:mysql-master mysql:5.7
docker run -d -p 3309:3306 --name mysql-slave-2 \
-v /root/mysql/slave-2/conf:/etc/mysql/mysql.conf.d \
-v /root/mysql/slave-2/data:/var/lib/mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
--link mysql-master:mysql-master mysql:5.7
docker run -d -p 3310:3306 --name mysql-slave-3 \
-v /root/mysql/slave-3/conf:/etc/mysql/mysql.conf.d \
-v /root/mysql/slave-3/data:/var/lib/mysql \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
--link mysql-master:mysql-master mysql:5.7
docker exec -it mysql-slave-1 /bin/bash

mysql -u root -p
Enter password:
Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 2
Server version: 5.7.23-log MySQL Community Server (GPL)
Copyright (c) 2000, 2018, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
affiliates. Other names may be trademarks of their respective
owners.
Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.
mysql> reset slave;
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
mysql> change master to master_host='mysql-master', master_user='slave', master_password='iamslave', master_log_file='mysql-bin.000003', master_log_pos=590;
Query OK, 0 rows affected, 2 warnings (0.03 sec)
mysql> start slave;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
mysql> show slave status\G
*************************** 1. row ***************************
               Slave_IO_State: Waiting for master to send event
                  Master_Host: mysql57
                  Master_User: slave
                  Master_Port: 3306
                Connect_Retry: 60
              Master_Log_File: mysql-bin.000001
          Read_Master_Log_Pos: 590
               Relay_Log_File: f352f05eb9d0-relay-bin.000002
                Relay_Log_Pos: 320
        Relay_Master_Log_File: mysql-bin.000001
             Slave_IO_Running: Yes
            Slave_SQL_Running: Yes
             Replicate_Do_DB:
          Replicate_Ignore_DB:
           Replicate_Do_Table:
       Replicate_Ignore_Table:
      Replicate_Wild_Do_Table:
  Replicate_Wild_Ignore_Table:
                   Last_Errno: 0
                   Last_Error:
                 Skip_Counter: 0
          Exec_Master_Log_Pos: 590
              Relay_Log_Space: 534
              Until_Condition: None
               Until_Log_File:
                Until_Log_Pos: 0
           Master_SSL_Allowed: No
           Master_SSL_CA_File:
           Master_SSL_CA_Path:
              Master_SSL_Cert:
            Master_SSL_Cipher:
               Master_SSL_Key:
        Seconds_Behind_Master: 0
Master_SSL_Verify_Server_Cert: No
                Last_IO_Errno: 0
                Last_IO_Error:
               Last_SQL_Errno: 0
               Last_SQL_Error:
  Replicate_Ignore_Server_Ids:
             Master_Server_Id: 1
                  Master_UUID: 30c38043-ada1-11e8-8fa1-0242ac110002
             Master_Info_File: /var/lib/mysql/master.info
                    SQL_Delay: 0
          SQL_Remaining_Delay: NULL
      Slave_SQL_Running_State: Slave has read all relay log; waiting for more updates
           Master_Retry_Count: 86400
                  Master_Bind:
      Last_IO_Error_Timestamp:
     Last_SQL_Error_Timestamp:
               Master_SSL_Crl:
           Master_SSL_Crlpath:
           Retrieved_Gtid_Set:
            Executed_Gtid_Set:
                Auto_Position: 0
         Replicate_Rewrite_DB:
                 Channel_Name:
           Master_TLS_Version:
1 row in set (0.00 sec)
mysql> quit
Bye
exit

接下来可以如法炮制配置出slave2和slave3，这样就可以搭建起一个“一主带三从”的主从复制环境。上面创建创建容器时使用的--link参数用来配置容器在网络上的主机名（网络地址别名）。

配置好主从复制后，写数据的操作应该master上执行，而读数据的操作应该在slave上完成。为此，在Django项目中需要配置DATABASE_ROUTERS并通过自定义的主从复制路由类来实现读写分离操作，如下所示：

DATABASE_ROUTERS = [
    # 此处省略其他配置
    'common.routers.MasterSlaveRouter',
]

class MasterSlaveRouter(object):
    """主从复制路由"""
    @staticmethod
    def db_for_read(model, **hints):
        """
        Attempts to read auth models go to auth_db.
        """
        return random.choice(('slave1', 'slave2', 'slave3'))
    @staticmethod
    def db_for_write(model, **hints):
        """
        Attempts to write auth models go to auth_db.
        """
        return 'default'
    @staticmethod
    def allow_relation(obj1, obj2, **hints):
        """
        Allow relations if a model in the auth app is involved.
        """
        return None
    @staticmethod
    def allow_migrate(db, app_label, model_name=None, **hints):
        """
        Make sure the auth app only appears in the 'auth_db'
        database.
        """
        return True

上面的内容参考了Django官方文档的DATABASE_ROUTERS配置，对代码进行了适当的调整。

Docker

事实上，项目上线中最为麻烦的事情就是配置软件运行环境，环境的差异会给软件的安装和部署带来诸多的麻烦，而Docker正好可以解决这个问题。关于Docker在之前的文档中我们已经介绍过了，接下来我们对Docker的知识做一些必要的补充。

创建镜像文件。

将容器保存成镜像：

docker commit -m "..." -a "jackfrued" <container-name> jackfrued/<image-name>

使用Dockerfile构建镜像：

# 指定基础镜像文件
FROM centos:latest
# 指定维护者信息
MAINTAINER jackfrued
# 执行命令
RUN yum -y install gcc
RUN cd ~
RUN mkdir -p project/code
RUN mkdir -p project/logs
# 拷贝文件
COPY ...
# 暴露端口
EXPOSE ...
# 在容器启动时执行命令
CMD ~/init.sh

docker build -t jackfrued/<image-name> .

镜像的导入和导出。

docker save -o <file-name>.tar <image-name>:<version>
docker load -i <file-name>.tar

推送到DockerHub服务器。

docker tag <image-name>:<version> jackfrued/<name>
docker login
docker push jackfrued/<name>

容器之间的通信。

docker run --link <container-name>:<alias-name>

如果我们能够在Docker中完成项目的部署，并且将整个部署好的容器打包成镜像文件进行分发和安装，这样就可以解决项目在多个节点上进行部署时可能遇到的麻烦，而且整个部署可以在很短的时间内完成。

Supervisor

Supervisor是一个用Python写的进程管理工具，可以很方便的用来在类Unix系统下启动、重启（自动重启程序）和关闭进程，目前Supervisor暂时还没有提供对Python 3的支持，可以通过Python 2来安装和运行Supervisor，再通过Supervisor来管理Python 3的程序。

安装Supervisor。

pip install virtualenv
virtualenv -p /usr/bin/python venv
source venv/bin/activate
pip install supervisor

查看Supervisor的配置文件。

 vim /etc/supervisord.conf

 ; 此处省略上面的代码
 ; The [include] section can just contain the "files" setting.  This
 ; setting can list multiple files (separated by whitespace or
 ; newlines).  It can also contain wildcards.  The filenames are
 ; interpreted as relative to this file.  Included files *cannot*
 ; include files themselves.
 [include]
 files = supervisord.d/*.ini

可以看出自定义的管理配置代码可以放在/etc/supervisord.d目录中，并且文件名以ini作为后缀即可。

编写自己的配置文件fangtx.ini并放在/etc/supervisord.d目录中。

[program:project]
command=uwsgi --ini /root/project/conf/uwsgi.ini
stopsignal=QUIT
autostart=true
autorestart=true
redirect_stderr=true
[program:celery]
; Set full path to celery program if using virtualenv
command=/root/project/venv/bin/python manage.py celery -A fangtx worker
user=root
numprocs=1
stdout_logfile=/var/log/supervisor/celery.log
stderr_logfile=/var/log/supervisor/celery_error.log
autostart=true
autorestart=true
startsecs=10
; Need to wait for currently executing tasks to finish at shutdown.
; Increase this if you have very long running tasks.
;stopwaitsecs = 600
; When resorting to send SIGKILL to the program to terminate it
; send SIGKILL to its whole process group instead,
; taking care of its children as well.
killasgroup=true
; Set Celery priority higher than default (999)
; so, if rabbitmq is supervised, it will start first.
priority=1000

启动Supervisor。
```
supervisorctl -c /etc/supervisord.conf
```

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