通过Gunicorn、Supervisor和Nginx更好地运行Django

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。

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

pip install gunicorn

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

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.py
import 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 或 --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

安装 Nginx

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

sudo apt-get install nginx

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
    }
}

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：

安装 Supervisor

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

sudo apt-get install supervisor

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

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