章节3：部署与运维

学习目标

完成本章学习后，你将能够：

编写 Dockerfile 和 docker-compose.yml，实现全栈项目的容器化打包
配置 Nginx 反向代理与静态资源托管
使用 Gunicorn 部署 Django 生产级服务
配置域名解析与 HTTPS 证书（Let's Encrypt SSL）
搭建日志监控体系，使用 Locust 进行性能压测

3.1 Docker 容器化打包

3.1.1 Docker 核心概念

定义：Docker 是一种容器化技术，将应用及其依赖打包在一个轻量级、可移植的容器中，保证开发、测试、生产环境的一致性。

概念	说明	类比
Image（镜像）	只读模板，包含运行环境与代码	安装盘
Container（容器）	镜像的运行实例，可读写	虚拟机
Dockerfile	构建镜像的指令清单	配方
Volume（数据卷）	持久化容器数据	外接硬盘
docker-compose	编排多容器服务	乐队指挥

3.1.2 后端 Dockerfile

dockerfile

# backend/Dockerfile

# ===== 构建阶段 =====
FROM python:3.11-slim AS builder

WORKDIR /app

# 安装 Python 依赖
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt \
    && pip install gunicorn gevent

# ===== 运行阶段 =====
FROM python:3.11-slim

WORKDIR /app

# 从构建阶段复制依赖
COPY --from=builder /usr/local/lib/python3.11/site-packages /usr/local/lib/python3.11/site-packages
COPY --from=builder /usr/local/bin/gunicorn /usr/local/bin/gunicorn

# 复制项目代码
COPY . .

# 创建非 root 用户运行（安全最佳实践）
RUN useradd -m -r appuser && chown -R appuser:appuser /app
USER appuser

EXPOSE 8000

# 启动命令（使用 Gunicorn）
CMD ["gunicorn", "config.wsgi:application", "--bind", "0.0.0.0:8000", \
     "--workers", "4", "--worker-class", "gevent", "--timeout", "120"]

3.1.3 前端 Dockerfile

dockerfile

# frontend/Dockerfile

# ===== 构建阶段 =====
FROM node:20-alpine AS build

WORKDIR /app
COPY package.json pnpm-lock.yaml ./
RUN corepack enable && pnpm install --frozen-lockfile
COPY . .
RUN pnpm build

# ===== Nginx 运行阶段 =====
FROM nginx:alpine

# 复制构建产物
COPY --from=build /app/dist /usr/share/nginx/html

# 复制 Nginx 配置
COPY nginx.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf

EXPOSE 80

CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

3.1.4 docker-compose.yml 编排

yaml

# docker-compose.yml
version: '3.8'

services:
  # ===== MySQL 数据库 =====
  mysql:
    image: mysql:8.0
    container_name: ecommerce-mysql
    restart: always
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: ${MYSQL_ROOT_PASSWORD}
      MYSQL_DATABASE: ${MYSQL_DATABASE}
      MYSQL_USER: ${MYSQL_USER}
      MYSQL_PASSWORD: ${MYSQL_PASSWORD}
    ports:
      - "3306:3306"
    volumes:
      - mysql_data:/var/lib/mysql
      - ./backend/init.sql:/docker-entrypoint-initdb.d/init.sql
    networks:
      - ecommerce-net
    healthcheck:
      test: ["CMD", "mysqladmin", "ping", "-h", "localhost"]
      interval: 10s
      timeout: 5s
      retries: 5

  # ===== Redis 缓存 =====
  redis:
    image: redis:7-alpine
    container_name: ecommerce-redis
    restart: always
    ports:
      - "6379:6379"
    volumes:
      - redis_data:/data
    networks:
      - ecommerce-net
    command: redis-server --appendonly yes --requirepass ${REDIS_PASSWORD}

  # ===== Django 后端 =====
  backend:
    build:
      context: ./backend
      dockerfile: Dockerfile
    container_name: ecommerce-backend
    restart: always
    environment:
      DJANGO_SETTINGS_MODULE: config.settings.prod
      MYSQL_HOST: mysql
      REDIS_HOST: redis
      REDIS_PASSWORD: ${REDIS_PASSWORD}
    env_file:
      - .env
    ports:
      - "8000:8000"
    depends_on:
      mysql:
        condition: service_healthy
      redis:
        condition: service_started
    volumes:
      - static_volume:/app/static
      - media_volume:/app/media
    networks:
      - ecommerce-net

  # ===== Celery 异步任务 =====
  celery:
    build:
      context: ./backend
    container_name: ecommerce-celery
    restart: always
    command: celery -A config worker -l info --concurrency=4
    environment:
      DJANGO_SETTINGS_MODULE: config.settings.prod
    env_file:
      - .env
    depends_on:
      - backend
      - redis
    networks:
      - ecommerce-net

  # ===== Nginx 反向代理 =====
  nginx:
    image: nginx:alpine
    container_name: ecommerce-nginx
    restart: always
    ports:
      - "80:80"
      - "443:443"
    volumes:
      - ./nginx/nginx.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf
      - static_volume:/static
      - media_volume:/media
      - ./ssl:/etc/nginx/ssl
    depends_on:
      - backend
    networks:
      - ecommerce-net

volumes:
  mysql_data:
  redis_data:
  static_volume:
  media_volume:

networks:
  ecommerce-net:
    driver: bridge

3.1.5 构建与运行命令

bash

# 构建镜像
docker-compose build

# 启动所有服务
docker-compose up -d

# 查看运行状态
docker-compose ps

# 查看日志
docker-compose logs -f backend

# 执行 Django 管理命令
docker-compose exec backend python manage.py migrate
docker-compose exec backend python manage.py collectstatic --noinput

# 停止所有服务
docker-compose down

# 完全重建（含卷清理）
docker-compose down -v && docker-compose up -d --build

3.2 Nginx 反向代理配置

3.2.1 Nginx 核心概念

定义：Nginx 是一款高性能的 Web 服务器和反向代理服务器，承担请求分发、负载均衡、静态资源托管、SSL 终结等职责。

架构角色：

客户端请求
    │
    ▼
Nginx（反向代理）
    │
    ├──→ /api/*  →  Django Backend (8000)
    ├──→ /static/* → 静态文件目录
    ├──→ /media/*  → 上传媒体文件
    └──→ /*        →  Vue 前端 SPA

3.2.2 Nginx 配置示例

nginx

# nginx/nginx.conf
upstream django_backend {
    server backend:8000;       # docker-compose 服务名
    # server 127.0.0.1:8001;   # 可添加多个实现负载均衡
    # server 127.0.0.1:8002;
}

server {
    listen 80;
    server_name your-domain.com;
    return 301 https://$server_name$request_uri;  # HTTP → HTTPS 重定向
}

server {
    listen 443 ssl http2;
    server_name your-domain.com;

    # SSL 证书配置
    ssl_certificate     /etc/nginx/ssl/fullchain.pem;
    ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/privkey.pem;
    ssl_protocols       TLSv1.2 TLSv1.3;
    ssl_ciphers         HIGH:!aNULL:!MD5;

    # 请求大小限制（上传文件）
    client_max_body_size 20M;

    # ===== 静态文件 =====
    location /static/ {
        alias /static/;
        expires 30d;
        add_header Cache-Control "public, immutable";
    }

    # ===== 媒体文件 =====
    location /media/ {
        alias /media/;
        expires 7d;
    }

    # ===== API 代理 =====
    location /api/ {
        proxy_pass http://django_backend;
        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;

        # WebSocket 支持（如需）
        proxy_http_version 1.1;
        proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
        proxy_set_header Connection "upgrade";
    }

    # ===== Admin 后台 =====
    location /admin/ {
        proxy_pass http://django_backend;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    }

    # ===== Vue SPA（前端路由）=====
    location / {
        root   /usr/share/nginx/html;
        index  index.html;
        try_files $uri $uri/ /index.html;  # SPA 路由 fallback
    }
}

3.2.3 Nginx 常用运维命令

bash

# 测试配置文件语法
nginx -t

# 重载配置（不中断服务）
nginx -s reload

# 查看访问日志
tail -f /var/log/nginx/access.log

# 查看错误日志
tail -f /var/log/nginx/error.log

3.3 Gunicorn 生产级部署

3.3.1 Gunicorn 核心参数

定义：Gunicorn（Green Unicorn）是 Python 的 WSGI HTTP 服务器，用于在生产环境中运行 Django 应用，比 Django 自带的开发服务器更稳定、高性能。

bash

# 基础启动命令
gunicorn config.wsgi:application \
    --bind 0.0.0.0:8000 \
    --workers 4 \
    --worker-class gevent \
    --timeout 120 \
    --access-logfile /var/log/gunicorn/access.log \
    --error-logfile /var/log/gunicorn/error.log \
    --max-requests 10000 \
    --max-requests-jitter 2000

参数详解：

参数	推荐值	说明
`--workers`	`(2 × CPU核数) + 1`	工作进程数，4 核推荐 9
`--worker-class`	`gevent`	异步 Worker，处理 I/O 密集型请求
`--timeout`	`120`	请求超时时间（秒）
`--max-requests`	`10000`	进程处理多少请求后重启（防内存泄漏）
`--keep-alive`	`5`	保持连接秒数

3.3.2 Gunicorn 配置文件

python

# backend/gunicorn.conf.py
import multiprocessing

bind = '0.0.0.0:8000'
workers = multiprocessing.cpu_count() * 2 + 1
worker_class = 'gevent'
worker_connections = 1000
timeout = 120
graceful_timeout = 30
keepalive = 5

# 日志配置
accesslog = '/var/log/gunicorn/access.log'
errorlog = '/var/log/gunicorn/error.log'
loglevel = 'info'

# 进程名
proc_name = 'ecommerce-backend'

# 守护进程化
daemon = False  # Docker 中保持前台运行

3.3.3 生产环境 Django 配置

python

# backend/config/settings/prod.py
from .base import *
import environ

env = environ.Env()
environ.Env.read_env(os.path.join(BASE_DIR, '.env'))

# ===== 安全配置 =====
DEBUG = False
SECRET_KEY = env('DJANGO_SECRET_KEY')
ALLOWED_HOSTS = env.list('ALLOWED_HOSTS', default=['your-domain.com'])

# ===== CORS 配置 =====
CORS_ALLOWED_ORIGINS = env.list('CORS_ALLOWED_ORIGINS')
CORS_ALLOW_CREDENTIALS = True

# ===== 数据库 =====
DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.mysql',
        'NAME': env('MYSQL_DATABASE'),
        'USER': env('MYSQL_USER'),
        'PASSWORD': env('MYSQL_PASSWORD'),
        'HOST': env('MYSQL_HOST'),
        'PORT': '3306',
        'OPTIONS': {
            'charset': 'utf8mb4',
            'init_command': "SET sql_mode='STRICT_TRANS_TABLES'",
        },
        'CONN_MAX_AGE': 60,  # 连接复用
    }
}

# ===== Redis 缓存 =====
CACHES = {
    'default': {
        'BACKEND': 'django_redis.cache.RedisCache',
        'LOCATION': f"redis://:{env('REDIS_PASSWORD')}@{env('REDIS_HOST')}:6379/0",
        'OPTIONS': {'CLIENT_CLASS': 'django_redis.client.DefaultClient'},
    }
}

# ===== 安全头部 =====
SECURE_SSL_REDIRECT = True
SESSION_COOKIE_SECURE = True
CSRF_COOKIE_SECURE = True
SECURE_HSTS_SECONDS = 31536000
SECURE_HSTS_INCLUDE_SUBDOMAINS = True

3.4 域名与 HTTPS 配置

3.4.1 域名解析

记录类型	主机记录	记录值	说明
A	`@`	`服务器公网IP`	根域名解析
A	`www`	`服务器公网IP`	www 子域名
CNAME	`api`	`your-domain.com`	API 子域名别名

3.4.2 使用 Certbot 获取 SSL 证书

bash

# 安装 Certbot
apt install certbot python3-certbot-nginx -y

# 获取 SSL 证书（自动配置 Nginx）
certbot --nginx -d your-domain.com -d www.your-domain.com

# 证书续期（Let's Encrypt 90天有效期，自动续期）
certbot renew --dry-run

# 查看证书状态
certbot certificates

3.4.3 手动配置 SSL 证书

bash

# 将证书文件放到指定目录
mkdir -p /etc/nginx/ssl
# fullchain.pem  — 完整证书链
# privkey.pem    — 私钥文件

# 验证证书
openssl x509 -in /etc/nginx/ssl/fullchain.pem -text -noout

3.5 日志监控与性能压测

3.5.1 日志集中管理

定义：日志是运维的眼睛，记录系统运行状态、错误堆栈、请求信息，帮助快速定位问题。

python

# backend/config/settings/base.py  —— 日志配置
LOGGING = {
    'version': 1,
    'disable_existing_loggers': False,
    'formatters': {
        'verbose': {
            'format': '{levelname} {asctime} {module} {process:d} {thread:d} {message}',
            'style': '{',
        },
        'json': {  # JSON 格式，方便 ELK 收集
            '()': 'pythonjsonlogger.jsonlogger.JsonFormatter',
            'format': '%(asctime)s %(levelname)s %(name)s %(message)s',
        },
    },
    'handlers': {
        'console': {
            'class': 'logging.StreamHandler',
            'formatter': 'verbose',
        },
        'file': {
            'class': 'logging.handlers.RotatingFileHandler',
            'filename': '/var/log/django/app.log',
            'maxBytes': 10485760,  # 10MB
            'backupCount': 10,
            'formatter': 'json',
        },
        'error_file': {
            'class': 'logging.handlers.RotatingFileHandler',
            'filename': '/var/log/django/error.log',
            'maxBytes': 10485760,
            'backupCount': 10,
            'level': 'ERROR',
        },
    },
    'loggers': {
        'django': {
            'handlers': ['console', 'file'],
            'level': 'INFO',
            'propagate': False,
        },
        'django.request': {
            'handlers': ['error_file'],
            'level': 'ERROR',
            'propagate': False,
        },
    },
}

3.5.2 性能压测（Locust）

定义：性能压测通过模拟大量用户并发访问，检测系统的吞吐量（TPS）、响应时间、错误率，找到性能瓶颈。

python

# locustfile.py
from locust import HttpUser, task, between, tag

class ECommerceUser(HttpUser):
    """模拟电商平台的普通用户行为"""
    wait_time = between(1, 5)  # 用户操作间隔 1~5 秒
    token = None

    def on_start(self):
        """用户启动时登录"""
        res = self.client.post("/api/v1/auth/login/", json={
            "username": "test_user",
            "password": "test_pass"
        })
        if res.status_code == 200:
            self.token = res.json()["data"]["access_token"]
            self.client.headers = {"Authorization": f"Bearer {self.token}"}

    @tag("home")
    @task(3)
    def view_homepage(self):
        """浏览首页（权重 3）"""
        self.client.get("/api/v1/banners/")
        self.client.get("/api/v1/products/hot/")

    @tag("product")
    @task(5)
    def browse_products(self):
        """浏览商品（权重 5）"""
        self.client.get("/api/v1/products/", params={
            "page": 1, "page_size": 20, "ordering": "-sales_count"
        })

    @tag("cart")
    @task(2)
    def add_to_cart(self):
        """加入购物车（权重 2）"""
        self.client.post("/api/v1/cart/", json={
            "product_id": 1, "quantity": 1
        })

    @tag("order")
    @task(1)
    def create_order(self):
        """下单（权重 1）"""
        self.client.post("/api/v1/orders/", json={
            "cart_ids": [1, 2, 3], "address_id": 1
        })


# 运行命令
# locust -f locustfile.py --host=https://your-domain.com --web-host=0.0.0.0
# 浏览器访问 http://localhost:8089 设置并发数和生成速率

压测指标解读：

指标	含义	健康值
RPS / TPS	每秒请求数 / 每秒事务数	≥ 500
P50 响应时间	50% 的请求在此时间内完成	≤ 200ms
P95 响应时间	95% 的请求在此时间内完成	≤ 800ms
P99 响应时间	99% 的请求在此时间内完成	≤ 2000ms
错误率	非 2xx/3xx 响应占比	≤ 1%

3.5.3 监控工具推荐

工具	用途	类别
Prometheus + Grafana	系统指标采集与可视化面板	基础设施监控
Sentry	错误追踪与性能监控	应用层监控
ELK Stack	日志收集、搜索、分析	日志管理
Supervisor	进程守护与管理	进程管理
Docker Healthcheck	容器健康检查	容器层

yaml

# docker-compose.yml 中集成 Healthcheck 示例
healthcheck:
  test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost:8000/api/v1/health/"]
  interval: 30s
  timeout: 10s
  retries: 3
  start_period: 30s

小结

知识回顾

Docker 容器化：通过 Dockerfile 构建镜像，docker-compose 编排多服务，实现环境一致性
Nginx 反向代理：动静分离、API 代理、SSL 终结、SPA 路由支持
Gunicorn 生产部署：多进程 + Gevent 异步 Worker，参数调优，守护进程管理
HTTPS 配置：Let's Encrypt 免费证书 + Certbot 自动化续期
监控与压测：日志分级管理 + Locust 性能压测 + 指标解读

练习与思考

Docker 练习：为本节课项目编写一个完整的 Dockerfile（多阶段构建），并解释每一行的作用
Nginx 配置：给 Nginx 添加 IP 白名单限制，只允许公司出口 IP 访问 /admin/
Gunicorn 调优：在一台 4 核 8G 的服务器上，你应该设置多少 workers？为什么？
压测实践：使用 Locust 对本地项目进行压测，找出瓶颈（数据库/缓存/网络/代码），写出分析报告
思考题：前后端分离部署时，跨域问题可以在 Nginx 层解决，也可以在 Django CORS 层解决，谈谈两种方案的优缺点

章节3：部署与运维 ​

学习目标 ​

3.1 Docker 容器化打包 ​

3.1.1 Docker 核心概念 ​

3.1.2 后端 Dockerfile ​

3.1.3 前端 Dockerfile ​

3.1.4 docker-compose.yml 编排 ​

3.1.5 构建与运行命令 ​

3.2 Nginx 反向代理配置 ​

3.2.1 Nginx 核心概念 ​

3.2.2 Nginx 配置示例 ​

3.2.3 Nginx 常用运维命令 ​

3.3 Gunicorn 生产级部署 ​

3.3.1 Gunicorn 核心参数 ​

3.3.2 Gunicorn 配置文件 ​

3.3.3 生产环境 Django 配置 ​

3.4 域名与 HTTPS 配置 ​

3.4.1 域名解析 ​

3.4.2 使用 Certbot 获取 SSL 证书 ​

3.4.3 手动配置 SSL 证书 ​

3.5 日志监控与性能压测 ​

3.5.1 日志集中管理 ​

3.5.2 性能压测（Locust） ​

3.5.3 监控工具推荐 ​

小结 ​

知识回顾 ​

练习与思考 ​

章节3：部署与运维

学习目标

3.1 Docker 容器化打包

3.1.1 Docker 核心概念

3.1.2 后端 Dockerfile

3.1.3 前端 Dockerfile

3.1.4 docker-compose.yml 编排

3.1.5 构建与运行命令

3.2 Nginx 反向代理配置

3.2.1 Nginx 核心概念

3.2.2 Nginx 配置示例

3.2.3 Nginx 常用运维命令

3.3 Gunicorn 生产级部署

3.3.1 Gunicorn 核心参数

3.3.2 Gunicorn 配置文件

3.3.3 生产环境 Django 配置

3.4 域名与 HTTPS 配置

3.4.1 域名解析

3.4.2 使用 Certbot 获取 SSL 证书

3.4.3 手动配置 SSL 证书

3.5 日志监控与性能压测

3.5.1 日志集中管理

3.5.2 性能压测（Locust）

3.5.3 监控工具推荐

小结

知识回顾

练习与思考