Как с помощью Docker контейнеризировать приложение Python Flask

Введение

Docker Контейнеризация произвела революцию в способах развертывания приложений разработчиками, обеспечивая согласованную среду от разработки до производства. Это руководство проведет вас через процесс контейнеризации приложения Python Flask с помощью Docker. Мы рассмотрим все, начиная с настройки среды, создания Docker-файлов и заканчивая запуском приложения Flask в контейнере Docker.

Что такое Docker?

Docker — это платформа с открытым исходным кодом, предназначенная для автоматизации развертывания приложений в легких переносимых контейнерах. Эти контейнеры объединяют код приложения со всеми его зависимостями, библиотеками и конфигурациями, обеспечивая его бесперебойную работу в различных вычислительных средах.

Зачем контейнеризировать приложение Flask?

Контейнеризация приложение Flask имеет ряд преимуществ:

Последовательность: Контейнеры обеспечивают работу приложения в одном и том же окружении, устраняя проблему «это работает на моей машине».
Переносимость: Контейнеры могут работать на любой системе, поддерживающей Docker, что позволяет легко переносить приложения из одной среды в другую.
Масштабируемость: Docker позволяет легко масштабировать приложения по горизонтали, запуская несколько экземпляров контейнеров.
Изоляция: Каждый контейнер работает в своей изолированной среде, что предотвращает конфликты между различными приложениями на одном хосте.

Предварительные условия

Прежде чем начать, убедитесь, что у вас есть следующее:

Базовые знания Python и Flask
Docker, установленный на вашей машине
Пример приложения Flask

Настройка приложения Flask

Давайте начнем с настройки простого приложения Flask. Создайте каталог для вашего проекта и перейдите в него:

$ mkdir flask_app
$ cd flask_app

Создайте виртуальное окружение и активируйте его:

$ python -m venv venv
$ source venv/bin/activate  # On Windows use `venv\Scripts\activate`

Установите Flask:

$ pip install Flask

Создайте файл с именем app.py со следующим содержанием:

from flask import Flask
app = Flask(__name__)
@app.route('/')
def home():
    return "Hello, Docker!"
if __name__ == '__main__':
    app.run(host="0.0.0.0", port=5000)

Написание Dockerfile

Dockerfile — это текстовый документ, содержащий все команды для сборки образа. Создайте файл с именем Dockerfile в корневой директории вашего проекта:

# Use an official Python runtime as a parent image
FROM python:3.9-slim
# Set the working directory in the container
WORKDIR /app
# Copy the current directory contents into the container at /app
COPY . /app
# Install any needed packages specified in requirements.txt
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
# Make port 5000 available to the world outside this container
EXPOSE 5000
# Define environment variable
ENV NAME World
# Run app.py when the container launches
CMD ["python", "app.py"]

Создайте requirements.txt файл и добавьте в него Flask:

Flask==2.0.1

Сборка образа Docker

Когда Dockerfile и приложение готовы, можно собирать образ Docker. В терминале выполните следующую команду:

$ docker build -t flask-app .

Эта команда создает образ с именем flask-app используя Dockerfile в текущем каталоге.

Запуск контейнера Docker

После сборки образа Docker вы можете запустить его в контейнере. Для запуска контейнера используйте следующую команду:

$ docker run -d -p 5000:5000 flask-app

Эта команда запускает контейнер в отсоединенном режиме (-d) и сопоставляет порт 5000 на вашем хосте с портом 5000 в контейнере.

Тестирование приложения Flask

Откройте веб-браузер и перейдите по адресу http://localhost:5000. Вы должны увидеть сообщение «Hello, Docker!», подтверждающее, что ваше приложение Flask запущено внутри контейнера Docker.

Управление зависимостями с помощью Docker Compose

Docker Compose — это инструмент для определения и запуска многоконтейнерных приложений Docker. Чтобы управлять своим приложением Flask и его зависимостями, создайте docker-compose.yml файл:

version: '3'
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "5000:5000"

Выполните следующую команду, чтобы запустить приложение с помощью Docker Compose:

$ docker-compose up -d

Работа с переменными окружения

Переменными окружения можно управлять более эффективно с помощью Docker Compose. Создайте .env файл для переменных окружения:

FLASK_ENV=development

Измените свой docker-compose.yml , чтобы включить переменные окружения:

version: '3'
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "5000:5000"
    environment:
      - FLASK_ENV=${FLASK_ENV}

Монтирование тома для разработки

Чтобы обеспечить горячую загрузку во время разработки, смонтируйте каталог проекта как том в контейнере. Обновите docker-compose.yml:

version: '3'
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "5000:5000"
    volumes:
      - .:/app
    environment:
      - FLASK_ENV=${FLASK_ENV}

Докеризация приложения Flask с базой данных

Многие приложения требуют наличия базы данных. В этом разделе мы добавим базу данных PostgreSQL в наше приложение Flask с помощью Docker Compose.

Добавление PostgreSQL в Docker Compose

Обновите свой docker-compose.yml , чтобы включить службу PostgreSQL:

version: '3'
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "5000:5000"
    volumes:
      - .:/app
    environment:
      - FLASK_ENV=${FLASK_ENV}
      - DATABASE_URL=postgresql://postgres:password@db:5432/postgres
  db:
    image: postgres:13
    environment:
      - POSTGRES_PASSWORD=password

Обновление приложения Flask

Измените ваше приложение Flask, чтобы оно использовало SQLAlchemy для работы с базами данных. Установите необходимые пакеты:

$ pip install Flask-SQLAlchemy psycopg2-binary

Обновите свой requirements.txt:

Flask==2.0.1
Flask-SQLAlchemy==2.5.1
psycopg2-binary==2.9.1

Обновление app.py для включения конфигураций баз данных:

from flask import Flask
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy
app = Flask(__name__)
app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'postgresql://postgres:password@db:5432/postgres'
db = SQLAlchemy(app)
@app.route('/')
def home():
    return "Hello, Docker with PostgreSQL!"
if __name__ == '__main__':
    app.run(host="0.0.0.0", port=5000)

Запуск приложения

Соберите и запустите приложение с помощью Docker Compose:

$ docker-compose up --build

Теперь ваше приложение Flask должно быть подключено к базе данных PostgreSQL, запущенной в контейнере Docker.

Расширенные оптимизации Dockerfile

Оптимизация Dockerfile может улучшить время сборки и уменьшить размер образа. Вот несколько советов:

Многоступенчатые сборки

Используйте многоступенчатые сборки, чтобы сделать конечное изображение тонким. Вот пример:

# First stage: build the dependencies
FROM python:3.9-slim as builder
WORKDIR /app
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
# Second stage: copy only necessary files
FROM python:3.9-slim
WORKDIR /app
COPY --from=builder /usr/local/lib/python3.9/site-packages /usr/local/lib/python3.9/site-packages
COPY . /app
EXPOSE 5000
CMD ["python", "app.py"]

Кэширование зависимостей

Используйте кэширование слоев в Docker, копируя только файл требований перед кодом приложения:

COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
COPY . /app

Отладка контейнеров Docker

Отладка контейнеров Docker может оказаться непростой задачей. Вот некоторые стратегии:

Доступ к оболочке контейнера

Вы можете получить доступ к оболочке запущенного контейнера, используя:

$ docker exec -it <container_id> /bin/bash

Просмотр журналов контейнера

Просмотр журналов запущенного контейнера:

$ docker logs <container_id>

Развертывание докеризованных приложений Flask

Развертывание Dockerized-приложений может быть выполнено с помощью различных платформ. Вот несколько популярных вариантов:

Docker Hub

Docker Hub — это облачный репозиторий, в котором можно хранить образы Docker и обмениваться ими. Разместите свой образ на Docker Hub:

$ docker tag flask-app username/flask-app
$ docker push username/flask-app

Kubernetes

Kubernetes — это система с открытым исходным кодом для автоматизации развертывания, масштабирования и управления контейнерными приложениями. Создайте конфигурацию развертывания Kubernetes:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: flask-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: flask-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: flask-app
    spec:
      containers:
      - name: flask-app
        image: username/flask-app
        ports:
        - containerPort: 5000

Примените конфигурацию развертывания:

$ kubectl apply -f deployment.yaml

AWS Elastic Beanstalk

AWS Elastic Beanstalk — это простой в использовании сервис для развертывания и масштабирования веб-приложений. Инициализируйте Elastic Beanstalk в своем проекте:

$ eb init -p docker flask-app
$ eb create flask-app-env

Разверните ваше приложение:

$ eb deploy

Часто задаваемые вопросы

Что такое Docker? Docker — это платформа с открытым исходным кодом, которая автоматизирует развертывание приложений в легких переносимых контейнерах.

Почему я должен контейнеризировать свое приложение Flask? Контейнеризация приложения Flask обеспечивает согласованность в различных средах, улучшает переносимость, масштабируемость и обеспечивает изоляцию от других приложений.

Как создать образ Docker для приложения Flask? Создайте Dockerfile с необходимыми инструкциями и запустите программу docker build -t <image_name> . команду.

Могу ли я использовать Docker Compose для моего приложения Flask? Да, Docker Compose может управлять многоконтейнерными приложениями, обрабатывать переменные окружения и монтировать тома.

Как подключить приложение Flask к базе данных PostgreSQL в Docker? Определите службу PostgreSQL в вашем docker-compose.yml и настройте ваше приложение Flask на использование URL-адреса базы данных.

Как развернуть приложение Flask в Docker? Вы можете развернуть свое приложение с помощью Docker Hub, Kubernetes или AWS Elastic Beanstalk, а также других платформ.

Заключение

Контейнеризация приложения Python Flask с помощью Docker упрощает развертывание, обеспечивает согласованность в разных средах и улучшает масштабируемость. Следуя этому руководству, вы сможете настроить Docker, создать Docker-файлы и запустить свое приложение Flask в контейнерах. Воспользуйтесь мощными возможностями Docker, чтобы улучшить рабочий процесс разработки и развертывания.

UNIXS.RU