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[Django] 在 Ubuntu 中運用 Nginx、Gunicorn 架設 Django API Server

鼠年全馬鐵人挑戰 - WEEK 19

前言

目前正在進行一個Side Project，用朋友開給我的虛擬機(VM)架設一台API Server，趁還有記憶時趕快來筆記一下。

前置作業:

  • OS: Ubuntu 18.04
  • Web Framework: Django 3.0; djangorestframework 3.11
  • Server: Nginx 1.14
  • Database: MySQL

實作

架構圖如下:

安裝環境

安裝所需要的環境，會下載python3、mysql、nginx

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sudo apt-get update
sudo apt-get install python3-pip python3-dev mysql-server libmysqlclient-dev nginx

資料庫

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sudo mysql_install_db
sudo mysql_secure_installation

執行上述指令進行初始化，系統會詢問一些相關設定，可以全部都採預設的方式。其中，要設定root權限的密碼，設定完之後執行下方指令登入root帳號

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mysql -u root -p

完成登入便會進入MySQL Shell，在Shell中寫下腳本建立資料庫

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CREATE DATABASE <yourprojectname> CHARACTER SET UTF8;

將上述的<yourprojectname>替換成自己要建立的資料庫名稱，其中utf8為Django預設得編碼。

接著是在MySQL中建立另一個User，建議之後都使用User的帳號來登入資料庫！

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CREATE USER <yourdbuser>@localhost IDENTIFIED BY '<password>';

上述指令中，<yourdbuser>為自訂的User名稱，<password>為自訂的密碼，注意密碼要以字串的形式撰寫(要有'')。

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GRANT ALL PRIVILEGES ON <yourprojectname>.* TO <yourdbuser>@localhost;

執行上述指令，賦予剛建立的User訪問資料庫的權限。

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FLUSH PRIVILEGES;
exit

專案

下載相依套件

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sudo -H pip3 install --upgrade pip
sudo -H pip3 install virtualenv

如果先前在Github上的repo已經有專案，可以直接Clone到Ubuntu的環境中

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git clone repoAddress

或是直接在Ubuntu中建立新的專案

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mkdir ~/<yourprojectdir>
cd ~/<yourprojectdir>

在專案資料夾中建立虛擬環境

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virtualenv <yourenv>

啟動虛擬環境

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source <yourenv>/bin/activate

以我為例，我的虛擬環境名稱為env

啟動虛擬環境後會看到終端機的最左方有的(env)表示啟動虛擬環境，若要退出虛擬環境則執行deactive。

下載專案所需的相依套件

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pip3 install django gunicorn pymysql djangorestframework

建立Django restframework的手把手教學可以參考官網範例。

本文是直接Clone之前已經在Github建立好的Repo，建立Django專案的部分便不多加詳述，主要是紀錄部署到實際環境需要修改的設定。

到Django主要專案的資料夾下，建立一個名為__init__.py的檔案

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vim __init__.py

寫下下方程式碼
__init__.py

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import pymysql
pymysql.version_info = (1, 3, 13, "final", 0)
pymysql.install_as_MySQLdb()

寫完上述程式碼後儲存離開ESC+:wq!
接著在settings.py中做下方幾個更改

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vim settings.py

settings.py

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ALLOWED_HOSTS = [ 'domain.com', '<yourserverip>', 'localhost']

# 此數將預設的SQLite替換成MySQL
DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.mysql',
        'NAME': '<yourdatabasename>', # 資料庫名稱
        'USER': '<yourdbuser>', # 資料庫使用者帳號
        'PASSWORD': '<password>', # 資料庫密碼
        'HOST': 'localhost', # 主機位置
        'PORT': '3306', 
    }
}

STATIC_URL = '/static/'
STATIC_ROOT = os.path.join(BASE_DIR, 'static/')

寫完上述程式碼後儲存離開ESC+:wq!
ALLOWED_HOSTS為網域名稱、IP，還有設定連接Mysql資料庫，輸入剛才前面設定資料時，建立的資料庫名稱、使用者帳號、密碼。最後是STATIC_ROOT為設定靜態資源的根路徑。

執行

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python3 manage.py collectstatic

執行下方指令進行資料庫遷移

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python3 manage.py makemigrations
python3 manage.py migrate

gunicorn

使用gunicorn測試Server

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cd ~/<yourprojectdir>
gunicorn --bind 0.0.0.0:8000 <yourproject>.wsgi

成功後會看到下方畫面

接著訪問你的伺服器IP加上Port號即可查看目前運作狀況，如xxx.xxx.xx.xx:8000。
跳出當前虛擬環境

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deactivate

設定gunicorn

建立gunicorn.socket

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sudo vim /etc/systemd/system/gunicorn.socket

檔案寫入

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[Unit]
Description=gunicorn socket

[Socket]
ListenStream=/run/gunicorn.sock

[Install]
WantedBy=sockets.target

寫完上述程式碼後儲存離開ESC+:wq!

確認一下gunicorn的位置，因為後續建立gunicorn.service檔時會使用到

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which gunicorn

執行上述指令會回傳gunicorn的路徑

建立gunicorn.service

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sudo vim /etc/systemd/system/gunicorn.service

gunicorn.service
檔案寫入

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[Unit]
Description=gunicorn daemon
Requires=gunicorn.socket
After=network.target

[Service]
User=<youruser> # 此處輸入這台機器的使用者名
Group=www-data
WorkingDirectory=<path/to/yourprojectdir> # 輸入Django專案的路徑
ExecStart=<gunicorn_path> \   # 輸入gunicorn的路徑
          --access-logfile - \
          --workers 3 \
          --bind unix:/run/gunicorn.sock \
          <yourproject>.wsgi:application

[Install]
WantedBy=multi-user.target

寫完上述程式碼後儲存離開ESC+:wq!
啟用 Gunicorn socket

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sudo systemctl start gunicorn.socket
sudo systemctl enable gunicorn.socket

檢查Gunicorn socket是否運作成功

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sudo systemctl status gunicorn.socket


成功會顯示綠色active字樣

檢查gunicorn.sock 檔案是否存在/run這個資料夾中

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file /run/gunicorn.sock


如果發現沒有在/run這個資料夾中，或是有其他問題，可以執行下方指令查看Log找問題

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sudo journalctl -u gunicorn.socket

測試Server運作情況

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sudo systemctl status gunicorn


或是發Curl測試

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curl --unix-socket /run/gunicorn.sock localhost

回傳結果為HTML格式的資料
要對gunicorn排查問題也可以執行下方指令看Log

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sudo journalctl -u gunicorn

若遇到問題，且查看Log後將問題排除，需要再重新run一次gunicorn

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sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart gunicorn

配置Nginx代理傳給Gunicorn

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sudo vim /etc/nginx/sites-available/project_name.conf

project_name修改為專案名稱
project_name.conf

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server {
    listen 80;
    server_name <domain_name> <server_ip>; # 此處輸入網域名及ip，兩者以空格隔開。

    location = /favicon.ico { access_log off; log_not_found off; }
    location /static/ {
        root <your_static_root_path>; # static的根目錄位置
    }

location / {
        include proxy_params;
        proxy_pass http://unix:/run/gunicorn.sock;
    }
}

將檔案連結到啟動網站的目錄來啟動該檔案

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sudo ln -s /etc/nginx/sites-available/project_name.conf /etc/nginx/sites-enabled
sudo nginx -t
sudo systemctl restart nginx

設防火牆需要開放80 port上的流量，並刪除8000 port，禁止訪問。

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sudo ufw delete allow 8000
sudo ufw allow 'Nginx Full'

建立成功！

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