2019年P(guān)ython生態(tài)系統(tǒng)中比較流行的主題之一是關(guān)于打包和分發(fā)的。隨著這一年的結(jié)束，我想總結(jié)一下我們目前可用來分發(fā)用Python構(gòu)建的應(yīng)用程序的多種途徑。雖然其中一些也適用于任何語言。

無論你交付的是可執(zhí)行文件、虛擬環(huán)境、打包的代碼還是完整的應(yīng)用程序，下面的列表都包括了標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)和一些在進入2020年時需要記住的新事物。

應(yīng)用程序

要發(fā)布一個應(yīng)用程序，你需要的不僅僅是一個從PyPI進行pip-install的庫。你需要一種萬無一失的在所有支持的操作系統(tǒng)中安裝它及其依賴項的方式。這些依賴項可以包括其他非Python包以及像二進制文件或映像之類的外部資源。

下面是一些幫助你跨平臺安裝和分發(fā)代碼的選項。

Docker

Docker使用操作系統(tǒng)中的基本功能來隔離進程，使其不知道系統(tǒng)的其余部分。它可以在你的主機內(nèi)運行不同操作系統(tǒng)的內(nèi)核進程，非常類似于虛擬化，但不使用虛擬硬件。

它的文件系統(tǒng)是分層的，因此占用的空間很小，只包含運行所需的文件，而不是典型的虛擬磁盤，虛擬機中還包括空閑空間。

使用一個最小程度打包的根文件系統(tǒng)，我們會看到整個操作系統(tǒng)的映像只占用幾十MB，而不是虛擬機所需的GB，這并不少見。

你可以在一個公共注冊中心(如DockerHub)或你的組織內(nèi)部的一個私有注冊中心分發(fā)這些容器。用戶會在自己的計算機上安裝Docker守護進程，然后使用它來獲取你的映像并在本地運行它。

由于Docker映像只不過是一個根文件系統(tǒng)，所以你也可以將它們作為一個文件分發(fā)，并使用Docker導(dǎo)入它。

要構(gòu)建一個映像，你可以從一個rootfs開始，或者在一個現(xiàn)有的注冊表映像的基礎(chǔ)上進行添加。大多數(shù)操作系統(tǒng)供應(yīng)商在DockerHub中都維護了官方的精簡映像，這些映像通常都很小。

其他組織也為他們的應(yīng)用程序的新版本制作了官方映像，比如構(gòu)建在Debian之上的Python映像。Postgress、MySQL、Redis、Nginx和許多其他標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)也都是這樣做的。

Docker現(xiàn)在可以在Linux、OSX和Windows上運行。這種跨平臺支持意味著你構(gòu)建的任何映像都具有廣泛的分布，并且復(fù)雜性最小。你不僅可以控制應(yīng)用程序，還可以控制它所運行的環(huán)境，從而使兼容性問題變得不那么嚴(yán)重。

然而，在配置網(wǎng)絡(luò)或持續(xù)性存儲時仍然可能存在復(fù)雜性。典型的應(yīng)用程序只需要處理端口轉(zhuǎn)發(fā)，但是有時候我們很難想象抽象層是如何工作的，所以編寫良好的文檔依然很重要。

使用Docker，你可以控制Python發(fā)行版、支持的OS包(如各個模塊所需的C庫)和你的虛擬環(huán)境。

由于啟動一個容器只需要幾毫秒的時間，所以每次當(dāng)你想要執(zhí)行應(yīng)用程序時運行一個新的容器是完全可以接受的，甚至是推薦的。

有些人甚至使用Docker作為虛擬環(huán)境的替代品。由于它啟動很快，并且可以提供一個交互式shell，所以當(dāng)你需要處理一個特定的項目時，創(chuàng)建一個新容器并不是一個壞主意。

一旦你有了一個配置了基礎(chǔ)環(huán)境的運行容器，你就可以保存該映像以便重用，或者甚至可以將其導(dǎo)出到文件中。

例如，下面的命令會啟動一個新的Python容器，將當(dāng)前工作目錄掛載為/work，并將你放入一個bash shell中。容器目錄中的更改反映在基礎(chǔ)目錄中。

一旦進入容器，你就可以安裝任何需要的Apt或PyPI包。

退出shell后你將會返回到主機。此時，你可以運行下一條命令將任何的更改保存為一個新的Docker映像，你可以稍后重用它或?qū)⑵渫扑偷紻ockerHub進行分發(fā):

你可以在你組織內(nèi)部的私有Docker 注冊表中共享此新映像，或者運行以下命令將該容器導(dǎo)出為一個文件，任何人都可以下載它并將其導(dǎo)入他們的本地Docker環(huán)境中:

然而，分發(fā)的真正工作流程是創(chuàng)建一個Dockerfile，任何人都可以使用它來創(chuàng)建自己的映像。換句話說，你提供了一個帶有Docker守護進程指令的小型文本文件，而不是整個文件系統(tǒng)的副本。

任何人都可以使用該文件克隆你的repo，并運行此命令去創(chuàng)建一個此映像的本地版本:

一個典型的Dockerfile如下所示，請查看他們的文檔以獲取更多信息:

更過詳情：https://docs.docker.com/?

虛擬機和Vagrant

容器的下一步是分發(fā)一個完整的虛擬機。自從虛擬化得到廣泛應(yīng)用和硬件支持以來，這種類型的系統(tǒng)已經(jīng)存在了一段時間了。

交付一個“虛擬設(shè)備”是很有吸引力的，因為你幾乎可以完全控制你的應(yīng)用程序運行的環(huán)境。所有東西都是可配置的:操作系統(tǒng)、它的包、磁盤和網(wǎng)絡(luò)，甚至空閑空間的大小。

使用虛擬機的缺點是發(fā)行版的大小，通常是在GB級。另外，你還得想辦法讓客戶得到你的映像。Amazon S3 或 Digital Ocean Spaces之類的東西就是一個很好的起點。

一開始，只有服務(wù)器硬件支持運行虛擬機，但是現(xiàn)在每個處理器都有這個能力，而且所有主要的操作系統(tǒng)都支持它。還有一些免費的應(yīng)用程序可以幫助你管理和配置虛擬機，比如Oracle的VirtualBox。

Vagrant是在VirtualBox等管理器上配置和運行虛擬機的另一個系統(tǒng)。它的功能很像Docker，你可以在一個文件中指定虛擬機所需要的所有東西，它可以為你構(gòu)建和運行該虛擬機。

與前一節(jié)中的Dockerfile類似，Hashicorp的Vagrant使用一個Vagrantfile，其中包含有關(guān)如何啟動和配置虛擬機的指令。

就像Docker映像提供了運行容器的基本文件系統(tǒng)一樣，Vagrant box也為虛擬機提供了基礎(chǔ)文件系統(tǒng)。

下面的示例Vagrantfile與上一節(jié)中的Dockerfile所做的事情類似:

使用這個文件克隆你的存儲庫，并運行這些命令來啟動VM，然后你就會進入它的shell:

Vagrant確實通過使用Vagrant Box catalog提供與DockerHub類似的體驗來幫助我們解決分發(fā)問題。

有了它，你可以得到你的基礎(chǔ)映像或上傳新的映像與他人分享。你甚至可以將一個Vagrantfile指向內(nèi)部的URL去下載一個box。

更多詳情：https://www.vagrantup.com/intro/index.html

PyInstaller

我們之前已經(jīng)介紹過這個模塊。PyInstaller負責(zé)綁定運行你的應(yīng)用程序所需的所有資源，包括Python發(fā)行版。在爬取你的代碼時，它會指出要打包哪些Python依賴項，同時仍然允許你指定其它要包括在bundle中的資源。

它的打包結(jié)果是一個適用于Windows、Linux或OSX的可安裝應(yīng)用程序。在執(zhí)行期間，它會將該程序與綁定的解釋器一起解壓到一個文件夾中，并運行你的入口點腳本。

它足夠靈活，可以讓你控制Python發(fā)行版和執(zhí)行環(huán)境。我甚至成功地使用它將瀏覽器與我的Python包綁定在一起。

但使用它確實會帶來麻煩。在提取自身時，它將更改應(yīng)用程序運行的基本目錄。這意味著，任何依賴__file__來確定當(dāng)前執(zhí)行路徑的代碼現(xiàn)在都需要使用PyInstaller配置的內(nèi)部環(huán)境。

分發(fā)你的bundle完全取決于你。對于這種類型的設(shè)置，大多數(shù)人選擇對象存儲和CDN。

在以這種方式分發(fā)時要記住一點，即檢查你的代碼是否需要驗證它所運行的操作系統(tǒng)環(huán)境。

換句話說，與使用Docker或Vagrant不同，如果你需要安裝特定的apt包，那你就無法保證該包在執(zhí)行期間就已經(jīng)存在。

更多詳情：https://www.pyinstaller.org/?

Briefcase

Briefcase是這類產(chǎn)品的后起之秀。它是Beeware項目的一部分，該項目旨在將Python應(yīng)用程序打包分發(fā)給所有操作系統(tǒng)和設(shè)備，包括Android和iOS。

它與PyInstaller處于類似的領(lǐng)域，這意味著它可以將你的模塊及其依賴項綁定到一個可安裝的應(yīng)用程序中。但它也增加了對移動設(shè)備和帶有AppleTV或tvOS的電視的支持。

不幸的是，其文檔仍然有點松散，而且主要是以示例的形式。然而，該項目很有前景，并且仍在積極開發(fā)中。頗受歡迎的編輯器Mu就將它用于打包。

你可以將使用Briefcase構(gòu)建的應(yīng)用程序提交到Android和Apple應(yīng)用商店進行分發(fā)。

更多詳情：https://beeware.org/project/projects/tools/briefcase/?

虛擬環(huán)境

有時，我們可以假設(shè)你的用戶擁有一個標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)。也許他們都是從公司內(nèi)部的IT部門構(gòu)建的庫存映像運行的。也許你的應(yīng)用程序很簡單，根本不必擔(dān)心操作系統(tǒng)或解釋器的復(fù)雜性。

如果你只需要考慮Python代碼及其依賴關(guān)庫，那么這個類別適合你。

Pex

Pex是由Twitter的員工構(gòu)建的，它是一種將整個虛擬環(huán)境與你的Python應(yīng)用程序一起發(fā)布的方法。它被設(shè)計為使用一個預(yù)先安裝的Python解釋器，它利用了為Python Zip應(yīng)用程序構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)(在PEP-441中有概述)。

從Python 2.6開始，解釋器就能夠?qū)⒛夸浕騴ip格式的歸檔文件作為腳本執(zhí)行。

Pex構(gòu)建在此基礎(chǔ)之上，簡化了復(fù)制單個文件的分發(fā)過程。這些文件可以在不同的平臺(OSX、Linux、Windows)以及不同的解釋器上工作。盡管在使用帶有C綁定的模塊時存在一些限制。

在你的基本系統(tǒng)中安裝Pex之后，你可以使用它生成一個包含整個Python環(huán)境的文件。

將該文件傳遞到你同事的計算機，你將能夠在那里執(zhí)行該文件，而不需要安裝除基本Python解釋器之外的任何東西。

你甚至可以在解釋器模式下運行一個文件，這樣它就會打開一個Python REPL，其中包含你的環(huán)境中可以導(dǎo)入的所有必要模塊。

將你的虛擬環(huán)境凍結(jié)為一個.pex文件相當(dāng)簡單:

然后你可以執(zhí)行該文件來打開一個帶有你的環(huán)境的REPL:

你還可以在創(chuàng)建文件時指定入口點，以便它可以在你的模塊中執(zhí)行特定的函數(shù)，就像你直接運行python命令一樣。

目前沒有系統(tǒng)可以為你分發(fā)Pex文件，因此，就像前面的項目一樣，你只能使用公共對象存儲和CDNs。

更多詳情：https://github.com/pantsbuild/pex

Shiv

與Pex類似，LinkedIn的人員建立了一個不同的模塊，稱為Shiv。他們構(gòu)建一些不同的東西的主要原因是試圖在Pex可執(zhí)行文件的開始期間嘗試并解決一個問題?？紤]到存儲庫和依賴項的復(fù)雜性，他們希望以不同的方式處理環(huán)境設(shè)置。

代替將各種輪子與應(yīng)用程序一起打包，Shiv會包含一個完整的由pip安裝的site-packages目錄。這讓所有的東西都能開箱即用，并且速度幾乎是Pex的兩倍。

這里是一個如何使用Shiv生成一個.pyz文件的例子，它做了一些與Pex部分類似的事情:

然后，你就可以使用以下命令直接執(zhí)行它:

需要注意的是，打包帶有OS依賴項的庫在平臺之間是不交叉兼容的。正如在Pex部分中提到的，這主要是依賴于底層C庫的模塊的問題。你必須為每個平臺生成不同的文件。

同樣，目前還沒有讓你分發(fā)這些文件的構(gòu)建系統(tǒng)，所以你必須依賴AWS、DO、CDNs或其他應(yīng)用商店，如JFrog的Artifactory或Sonatype的Nexus。

更多詳情：https://github.com/linkedin/shiv

Pipx

雖然不是構(gòu)建應(yīng)用程序或分發(fā)它們的方法，但Pipx提供了一種不同的方式來安裝它們。它與你的操作系統(tǒng)一起工作，以隔離虛擬環(huán)境及其依賴項，更接近于Homebrew等系統(tǒng)對OSX的作用。

Pipx提供了一種簡單的方法，可以讓你將包安裝到隔離的環(huán)境中，并全局地公開它們的命令行入口點。它還提供了一種機制來列出、升級和卸載這些包，而不涉及虛擬環(huán)境的細節(jié)。

一個很好的例子就是linter的使用。假設(shè)你在多個python應(yīng)用程序上工作，每個應(yīng)用程序都有一個單獨的virtualenv，你希望使用flake8在所有應(yīng)用程序上執(zhí)行相同的linting操作。

代替將flake8模塊安裝到每個virtualenv中，你可以使用Pipx來安裝一個全系統(tǒng)范圍的flake8命令，該命令在每個環(huán)境中都可用，但運行在它們自己完全獨立的環(huán)境中。

更多詳情：https://pypi.org/project/pipx/?

單文件可執(zhí)行文件

有時，你希望為客戶提供一個不需要預(yù)裝庫即可運行的可執(zhí)行文件，就像你使用Docker或Pex一樣。

這里描述的機制可以幫助你完成此任務(wù)。和前面的類別一樣，它們都需要某種形式的對象或應(yīng)用商店來幫助分發(fā)。

PyInstaller

雖然我們已經(jīng)討論了PyInstaller，但是在這個類別中還是值得再次提及它，因為這是它的主要功能之一。

它可以生成整個應(yīng)用程序的單個可執(zhí)行文件，并綁定所有依賴項。你可以為每個操作系統(tǒng)創(chuàng)建一個，它就可以像任何其他本機應(yīng)用程序一樣運行。

PyOxidizer

作為打包和分發(fā)領(lǐng)域的最新產(chǎn)品之一，PyOxidizer非常有前途。它利用了為Rust編程語言創(chuàng)建的打包工具。

與PyInstaller非常相似，你可以完全控制想要綁定到其中的所有內(nèi)容，但它也可以允許你執(zhí)行類似Pex或Shiv的代碼。這意味著你可以創(chuàng)建你的包，使它作為一個REPL運行，其中的所有依賴項都已預(yù)先安裝。

分發(fā)一個包括REPL的完整Python環(huán)境會產(chǎn)生一些令人興奮的應(yīng)用程序，特別是對于需要多個包來進行數(shù)據(jù)探索的研究團隊或科學(xué)計算。

與PyInstaller相比的一個優(yōu)點是，它不是提取到文件系統(tǒng)，而是將自身提取到內(nèi)存中，從而大大縮短了實際的Python應(yīng)用程序的啟動時間。

這個特性與PyInstaller有類似的缺點。你必須將任何內(nèi)部引用調(diào)整為__file__或類似的操作，因此它們依賴于運行時PyOxidizer配置的環(huán)境。

更多的細節(jié)可以在他們的官方文檔中找到，但我們也在這篇文章中對此做了很多的介紹。

Nuitka

除了使用一個綁定的解釋器執(zhí)行Python代碼之外，你還可以選擇將代碼編譯為C。這帶來了幾個好處，包括更快執(zhí)行的可能性，因為C編譯器可以執(zhí)行解釋器無法執(zhí)行的優(yōu)化。

Nuitka是為將Python代碼編譯成C而構(gòu)建的系統(tǒng)。雖然這個概念類似于更廣為人知的Cython，但它不是一種單獨的語言。它還能做Cython做不到的事情，比如抓取依賴項并將所有東西編譯成一個二進制文件。

生成的可執(zhí)行文件能在本地代碼中以更快的速度運行，并且不需要提取。

編譯可能會變得很復(fù)雜，尤其是考慮到平臺的復(fù)雜性時。但是如果你為它安排好了時間，你就能獲得好處。我以前成功地做過幾次。

更多詳情：https://nuitka.net/?

應(yīng)用商店體驗

我們幾乎每天都在使用的其他應(yīng)用程序分發(fā)系統(tǒng):應(yīng)用商店。此軟件用于安裝和維護其他應(yīng)用程序。

就像Apple App Store或谷歌Play Store一樣，在Linux中也有類似的機制來支持簡單的集成。

Snapcraft

Snapcraft提供標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用商店體驗。你可以將你的應(yīng)用程序發(fā)布到他們的商店，用戶可以在那里發(fā)現(xiàn)并安裝它。

安裝是獨立的，以避免與其他應(yīng)用程序發(fā)生沖突，并且它可以跨Linux發(fā)行版工作，包括庫依賴項。

安裝后，應(yīng)用商店會自動將應(yīng)用程序保持在最新的穩(wěn)定版本，并提供一種機制來在保留數(shù)據(jù)同時恢復(fù)到以前的狀態(tài)。

Ubuntu管理著這個商店，所以你在打包了你的應(yīng)用程序(或者他們所說的snap)之后，你必須用一個注冊的Ubuntu One帳號將這個snap發(fā)布到商店。

更多詳情：https://snapcraft.io/?

Flatpak

另一個與Snapcraft非常相似的概念是Flatpak。

它還通過使用容器技術(shù)為應(yīng)用程序提供隔離來提供與FlatHub.org類似的存儲體驗。不過，您也可以托管自己的私有hub，或者在單個文件中分發(fā)包。

Flatpak包還可以利用一些桌面集成功能。它們提供了諸如位置檢測、訪問應(yīng)用程序外部資源的能力(很像您的手機請求權(quán)限去打開文件或URL)、通知、窗口裝飾等信息。

更多創(chuàng)建您的第一個Flatpak的細節(jié)和說明，請查看這里：http://docs.flatpak.org/en/latest/first-build.html#?

總結(jié)

我們擁有一個完整的、功能豐富的應(yīng)用程序打包和分發(fā)機制生態(tài)系統(tǒng)。其中大多數(shù)都不是特定于Python語言的，但是很容易與它進行集成。

雖然分發(fā)應(yīng)用程序看起來有很多選擇，但我希望這里應(yīng)用的分類能幫助您根據(jù)你可以控制的部分選擇最適合您需要的方式。

英文原文：https://tryexceptpass.org/article/distributing-python-applications/?
譯者：Nothing

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的本地分发_2020年分发Python应用程序的12个热门途径的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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