> 本文面向有 Python Web 基礎的小夥伴  作者：HelloGitHub-吱吱 這裡是 **HelloGitHub 推出的[《講解開源專案》](https://github.com/HelloGitHub-Team/Article)系列**，今天要向小夥伴們介紹一個 Python 無服務（Serverless）框架 Zappa。 Zappa 讓我們可以輕鬆部署 Python 應用程式：僅需幾條命令、打包程式碼、上傳雲伺服器、程式上線，bingo 一氣呵成！從此減少部署成本，放下運維的重擔。僅需你有一點點 Python Web 基礎！ 它到底有多便捷？一條命令即刻部署！  > 專案地址：https://github.com/Miserlou/Zappa 下面就讓我們動手來試試吧！ ## 一、前言 ### 1.1 介紹 Serverless 剛開篇便提到了一個~~莫名其妙~~的名詞：**無服務（Serverless）**，一開始我也是問號臉，經過多方蒐證，我們可以簡單的認為 Serverless 是指不必擔心底層基礎結構，不需要管理伺服器，從而來構建和執行應用程式。具體概念小課堂如下： #### 1.1.1 什麼鬼？ 回憶一下，平時上線一個簡單的 Python Web 應用的過程。 - 一個 24 小時不間斷執行的伺服器：比如雲主機，用以搭建程式碼執行環境和進行系統配置，維持著執行我們的應用； - 部署 Web 伺服器：我們需要選擇合適的 Web 伺服器，經過配置和啟動，實現反向代理和負載均衡； - 域名繫結：最後如果要被廣泛使用者訪問，我們需要註冊域名，並且繫結在伺服器； - 運營維護：配置和啟動在應用上線之後，我們還需要管理和維護我們的伺服器，預防黑客攻擊，應對未來使用者訪問高峰期。 而對於使用 Serverless 架構的應用，我們只需要關心我們的應用編寫和核心業務，無需操心雲主機、作業系統、資源分配和 Web 伺服器配置等相關問題，無需考慮伺服器的規格大小、儲存型別、網路頻寬、自動擴縮容問題，無需再對伺服器進行運維、不斷打系統補丁和應用補丁、無需進行資料備份等工作。一切非核心業務都外包給了公共雲營運商，讓開發人員從複雜的部署和運維環境中脫身出來，專注於業務本身的價值。 用 Zappa 裡的一句話說就是 **“without any permanent infrastructure”**（無需任何永久性基礎設施）。 敲黑板，儘管從名字上說是 Serverless，但是仍然需要物理伺服器，只是我們開發人員成了甩手掌櫃。 #### 1.1.2 好處有？ - 降低運維需求和維護成本； - 完全自動化的彈性擴容和縮容：在業務高峰期時，產品的計算能力和容量自動擴大，承載更多的使用者請求；反之，在業務下降時，所使用的資源也會同時收縮，避免資源浪費； - 節省開支，全新的計量計費模式：開發者僅需根據使用量來付費。在無業務量的情況下，不會有空閒資源佔用，也不會有費用產生。 #### 1.1.3 普遍認為 Serverless = FaaS + BaaS - BaaS（Backedn as a Service 後端即服務） - 後端，指的就是各種雲產品和雲服務，例如物件儲存 OS ，訊息佇列 MQ，雲資料庫 DB，雲快取 Redis以及各種以 API 形式提供的服務。使用者直接開通即可使用，無需考慮部署、擴容、備份、安全等各種運維工作。 - FaaS（Functions as a Service 函式即服務） - 是 Serverless 的核心，讓使用者僅需編寫和上傳核心業務程式碼，交由平臺完成部署、排程、流量分發和彈性伸縮等能力，它提供了一種新的方式來提供計算資源，進一步降低雲端計算的使用門檻。 #### 1.1.4 AWS Lambda 在該專案中，伸手白嫖[ AWS 海外區域賬戶免費 AWS Lambda 套餐](https://amazonaws-china.com/cn/free/?cs-awsft-actsft&sc_channel=ta&sc_campaign=freetier_crosslink&sc_country=cn&sc_geo=chna&sc_category=mult&sc_outcome=acq&trkCampaign=freetier_crosslink_acts&trk=request_for_pilot_account&all-free-tier.sort-by=item.additionalFields.SortRank&all-free-tier.sort-order=asc)。[AWS Lambda](https://amazonaws-china.com/cn/lambda/?did=ft_card&trk=ft_card) 作為 Serverless 最早的框架產品由亞馬遜在2014年推出，是一種無伺服器的計算服務，無需預置或管理伺服器即可執行程式碼。Lambda 幾乎可以為任何型別的應用程式或後端服務執行程式碼，我們只需上傳相應的程式碼，它會處理執行和擴充套件程式碼所需的一切工作。  ### 1.2 Python 的 Serverless 框架 本篇文章的主角：Zappa 登場！我們可以通過 Zappa 工具體驗一下 Serverless 技術，用它實現我們 Python 應用程式的無伺服器部署，初步體驗無限伸縮擴充套件、零宕機、零維護的快捷。有了 Zappa，我們無需： - **配置** Web 伺服器 - **付費** 24/7 伺服器的正常執行時間 - **擔心**負載平衡和可擴充套件性 - **保持**自己的伺服器時刻線上狀態 ## 二、親自動手 實戰時間：已經實驗（踩坑）成功（不斷）的我就來分享部署一個簡單的 `Flask` 應用的過程，不要擔心跟著做你也可以~ ### 2.1 環境 1. Python版本要求：3.6/3.7/3.8 2. 測試系統：Ubuntu 18.04.4 LTS ### 2.2 準備 1. **保證**自己的專案是執行在[虛擬環境](https://docs.python-guide.org/dev/virtualenvs/)下。 ```bash # 需要安裝 Python 3.x 版本 python --version # 安裝 Pipenv pip install --user pipenv # 進入自己的專案 cd demo # 例項化 pipfile 和 venv pipenv shell ```  2. **安裝** Zappa 和 Flask，專案需要其他庫的話，可自行新增。 ```bash $ pipenv install zappa flask ```  3. 在目錄下建立 `my_app.py` 檔案，寫入官方樣例，可以先 `pipenv run python my_app.py`看看是否能正常執行 ```python from flask import Flask app = Flask(__name__) @app.route('/') def hello(): return "hello, from Zappa!\n" if __name__ == '__main__': app.run() ``` 4. [註冊 AWS 賬戶](https://portal.aws.amazon.com/gp/aws/developer/registration/index.html?nc2=h_ct&src=default)，並且正確安裝 AWS credentials file - 登入 AWS，找到 `My Security Credentials` 下的 `Access keys (access key ID and secret access key)` ，如果沒有則建立一個，記住 `access key ID` 和 `secret access key` - 安裝 AWS 的命令列介面，新增 credentials ```bash # 在虛擬環境下安裝 pipenv install awscli # 檢視資訊 aws configure list # 新增，並且按照提示將 access key ID 和 secret access key 填入 aws configure # 後兩個 region name 和 output format 選填 ```  - 此時在 `~/.aws` 目錄下會出現兩個檔案 config 和 credentials，credentials 中儲存了 AWS 的 ` access key ID` 和 `secret access key`， config 中儲存了 region name 和 output format 資訊。 - 如果是在 Windows 上操作的同學，可以檢視官方提供的安裝 AWS credentials file 的[教程](https://amazonaws-china.com/cn/blogs/security/a-new-and-standardized-way-to-manage-credentials-in-the-aws-sdks/)。 ### 2.3 安裝與配置 1. 通過執行下面語句進行初始化，定義部署和配置的設定，自動檢測應用型別（Flask 或 Django） ```bash $ zappa init ``` 在執行過程中，可能需要如下設定，後續也可以在新生成的 `zappa_setting.json` 的配置檔案中修改：  完成後，我們的專案目錄中將有一個 `zappa_settings.json` 檔案，裡面是我們剛剛定義的基本部署設定，後期我們可以按照自己的需求修改此檔案。 ```json { "dev": { "app_function": "my_app.app", "profile_name": null, "project_name": "demo", "runtime": "python3.6", "s3_bucket": "zappa-ti0ra29xi" } } ``` 2. 注意如果之前已經在 `~/.aws/config` 檔案中新增 region 資訊，則會在 `zappa init` 的時候自動尋找到這些 region 資訊，無需後續修改。 如果之前沒有新增，則修改 `zappa_settings.json`，新增 region 資訊如下： ```bash # 修改如下 { "dev": { "app_function": "my_app.app", "profile_name": null, "project_name": "demo", "runtime": "python3.6", "s3_bucket": "zappa-ti0ra29xi" "aws_region": "us-west-2" } } ``` region 的資訊可以自行選擇，[具體資訊請移步](https://docs.aws.amazon.com/zh_cn/general/latest/gr/rande.html)。 ### 2.4 部署和使用 配置設定後，可以使用如下命令將應用程式打包並部署： ```bash $ zappa deploy dev ``` 當我們呼叫 deploy 時，Zappa 會自動將我們的應用程式和本地虛擬環境打包到 Lambda 相容的 archive，用為 Lambda 預先編譯的版本替換所有依賴項，設定功能處理程式和必要的 WSGI 中介軟體，然後上傳 archive 到 S3，建立和管理必要的Amazon IAM 策略和角色，將其註冊為新的 Lambda function，建立新的 API 閘道器資源，為其建立 WSGI 相容的路由，將其連結到新的 Lambda function，最後從 S3 bucket 中刪除 archive。 執行成功後，就會出現一個連結，點選連結即可訪問我們的簡易 Web 應用。看到已上線的應用程式，心內竊喜，直呼快準狠。  ## 三、其他命令 1. 更新操作：假設應用程式已經部署完畢，並且只需要上傳新的Python程式碼，而無需修改基礎路由，則可以執行以下操作： ```bash $ zappa update dev ``` 這將建立一個新的 archive，將其上傳到 S3 並更新 Lambda function 以使用新程式碼。 2. 檢視部署和事件計劃的狀態，只需使用命令： ```bash $ zappa status production ``` 3. 檢視部署的日誌： ```bash $ zappa tail dev # 過濾 HTTP 請求 $ zappa tail dev --http # 執行相反操作，並且僅顯示非 HTTP 事件和日誌訊息 $ zappa tail dev --non-http # 選擇時長 $ zappa tail dev --since 4h # 4 hours ``` 4. 回滾操作： 通過提供要返回的修訂版本數將部署的程式碼回滾到以前的版本。 ```bash # 回滾到3年前部署的版本 $ zappa rollback production -n 3 ``` 5. 安排 function 定期執行：修改 `zappa_setting.json` ，加入如下內容： ```json { "dev": { ... "events": [{ // The function to execute "function": "your_module.your_function", // When to execute it (in cron or rate format) "expression": "rate(1 minute)" }], ... } } ``` 然後執行如下操作，我們的 function 就會在每分鐘執行一次。 ```bash $ zappa schedule dev # cancal $ zappa unschedule dev ``` 6. 取消部署：如果要刪除以前釋出的 API Gateway 和 Lambda function，則只需： ```bash $ zappa unschedule dev ``` ## 四、踩坑建議 在成功執行一次之前，踩坑千千萬萬遍，都是因為自己手殘眼瞎魔改了很多地方，把經歷過的報錯記錄下來，分享給和我一樣的小小白。 1. `“Unable to import module ‘handler’: attempted relative import with no known parent package”`：原因是我們期望的依賴在虛擬的環境中沒有，需要檢視自己虛擬環境中的依賴是否完整，[解決請移步](https://medium.com/@gregorypierce/unable-to-import-module-handler-attempted-relative-import-with-no-known-parent-package-f3545ab91df1)。 2. 出現如下報錯，可以更換一個 region 資訊，[解決請移步](https://github.com/Miserlou/Zappa/issues/1194)。 ```bash $ zappa deploy dev Calling deploy for stage dev.. Creating demo-dev-ZappaLambdaExecutionRole IAM Role.. Error: Failed to manage IAM roles! You may lack the necessary AWS permissions to automatically manage a Zappa execution role. Exception reported by AWS:An error occurred (InvalidClientTokenId) when calling the CreateRole operation: The security token included in the request is invalid. To fix this, see here: https://github.com/Miserlou/Zappa#custom-aws-iam-roles-and-policies-for-deployment ``` 3. 如果我們在 `zappa init` 的時候，不使用預設分配的 `s3_bucket` ，則須注意自己的名稱是不允許重名的，點選檢視[官方方法](https://amazonaws-china.com/cn/premiumsupport/knowledge-center/s3-error-bucket-already-exists/)，否則會報錯 `botocore.errorfactory.BucketAlreadyExists: An error occurred (BucketAlreadyExists) when calling the CreateBucket operation: The requested bucket name is not available. The bucket namespace is shared by all users of the system. Please select a different name and try again.` 。 ## 五、寫在最後 是不是當自己成功部署後，突然覺得妙不可言，一身輕鬆，好像再也沒有了之前所說的繁瑣的過程，反而幾條命令，白piao AWS 的服務，咱的應用程式就輕巧上線了呢，還不趕緊把生成的連結分享給小夥伴們點選一下。 至此，我們已經可以基本實現快速部署一個簡單的 Flask 應用了，由於篇幅有限，還有部分 Zappa 的高階功能沒有提及，以及如何使用 Zappa 部署 Django 應用或者一個更為龐大的專案（包含資料庫等），希望感興趣的小夥伴們能夠多多嘗試，我已經開始期待的搓搓手了。如果大家對開源專案感興趣，請第一時間關注 HelloGitHub，我們將會為大家帶來更多有趣的乾貨