django开发总结

2013-01-08 21:53 木头lbj 6501

django是流行的web开发框架，使用优雅的python语言。以下内容是使用django开发gitshell的经验总结，需要对django，python有一定的基础，对于入门，请看这里 The Django Book 中文版。

URL 设计
django 认为 URL 是有语义的，URL 也要优雅，遵循人类的自然语言，可以实现一些类似 RESTful 接口。在 django 的官方文档上面：A clean, elegant URL scheme is an important detail in a high-quality Web application。事实上，优美的 url 设计对 seo 也是非常友好的。比如下面的登录注册，找回密码相关操作：

from django.conf.urls.defaults import patterns, include, url
 
urlpatterns = patterns('gitshell',
    url(r'^login/?$', 'gsuser.views.login'),
    url(r'^logout/?$', 'gsuser.views.logout'),
    url(r'^join/?(\w+)?/?$', 'gsuser.views.join'),
    url(r'^resetpassword/?(\w+)?/?$', 'gsuser.views.resetpassword'),
)
handler404 = 'gitshell.help.views.error'
handler500 = 'gitshell.help.views.error'

编码统一
我的建议是在现代操作系统上，全部使用UTF-8编码，从操作系统到数据库到django，还有其他所有组件，这能减少很多编码的问题。
确定 > locale 输出编码是 *.UTF-8
django settings.py 里面：

TIME_ZONE = 'Asia/Shanghai' LANGUAGE_CODE = 'zh_CN' DEFAULT_CHARSET = 'UTF-8'

这里讲和django相关的东西，说到mysql主要是考虑编码的问题，当然也建议mysql使用新版本，innodb引擎：

[client]
default-character-set = utf8 
[mysqld]
init_connect = 'SET collation_connection = utf8_general_ci'
init_connect = 'SET NAMES utf8'
character-set-server = utf8
collation-server = utf8_general_ci 
[mysql]
default-character-set = utf8

另外在python代码里面，添加coding，使用中文内容的时候添加unicode标识

# -*- coding: utf-8 -*- 
var = u'中文内容'

cache 机制
gitshell 对内存用的非常重度，最大化的减少db的压力，关于使用的内存策略，这里简单说一下，以后可以单独成为一篇文章。
大多数的系统都是读多于写，能否利用好内存是一个系统能不能面对多并发，多流量的关键部分。
此外，一些系统具有“分片”的特征，最明显的就是crm系统，每一个更新操作都是在具体公司下面，下面提供一个思路：
1）对于可以“分片”的数据库表结构，所有的请求都附带“分片ID”，比如具体公司ID
2）使用版本号的概念，比如具体公司ID 1 的版本号就是 “company_id_1″ -> 1000
3）所有的sql语句抽象为sql_id，包含参数，那么数据库请求就是先查看key为 “company_id_1_” + version + ‘_’ + sql_id 的缓存是否存在，比如 ‘company_id_1_100_sql_id’，如果cache存在，直接返回数据，否则取数据库然后放到cache。
4）对于更新操作，cache key version自增，比如上面的 1000 自增为 1001，之前的所有缓存自动不再使用，等待废弃。
5）监听 save() 接口，从中激发更新操作。
6）对于直接 get_by_id，可以做一些针对化的cache，因为使用主键id来访问的情况非常频繁。
监听 save() 接口，使用 django event 机制：
```
def da_post_save(mobject):
    table = mobject._meta.db_table
    if not hasattr(mobject, 'id'):
        return False
    id_key = __get_idkey(table, mobject.id)
    cache.delete(id_key)
    if table in table_ptkey_field:
        ptkey_field = table_ptkey_field[table]
        ptkey_value = getattr(mobject, ptkey_field)
        version = __get_current_version()
        cache.set(__get_verkey(table, ptkey_value), version)
    return True
def __cache_version_update(sender, **kwargs):
    da_post_save(kwargs['instance'])
post_save.connect(__cache_version_update)
```
注意，这种缓存方式不适合于非常频繁更新的操作，会导致memcache的item频繁不再使用。
redis 配置
gitshell 对 redis 的使用非常谨慎的，redis 虽然好，但是内存大户，所以需要使用redis的情况下才使用，比如排名，feed，前N最大最小列表，以下脚本测试redis占用量：
```
#!/usr/bin/python
import redis
import random
 
def main():
    feed_redis = redis.Redis('localhost', 6379, 3)
    for i in range(0, 1000):
        for ftype in ['r', 'u', 'wu', 'bwu', 'wr', 'c']:
            key = '%s:%s' % (ftype, i + 10000) 
            for j in range(0, 100):
                value = random.randint(0, 1000000)
                feed_redis.zadd(key, value, value+1)
 
if __name__ == '__main__':
    main()
```
100000 的 sorted key 大概需要 150M 内存，假如你有 10 万个用户呢？
把所有的 redis 相关操作封装成为方法，在一个 python class 里面，减少 redis 的滥用。
redis 设计上全在内存使用，才能发挥最大优势，但是内存是易逝性存储，需要使用 M-S 做分发和复制。
建议起两个实例，主从复制，主redis使用内存结构，从redis使用Append-only，appendfsync everysec。减少最大可能的丢失。

decorator 做权限控制
这个地方和 1 URL 设计息息相关，decorator 可以拦截所有的请求，针对请求做指定事情。
gitshell 所有仓库都是使用 /username/reponame/ 的方式，相对 URL 都是

url(r'^(\w+)/(\w+)/issues/', 'repo.views.issues_show'),
对应方法：
@repo_permission_check
def issues_show(request, user_name, repo_name):
    pass

对于仓库是否可见的权限，repo_permission_check 就是 decorator 控制：

使用这样的机制能使权限控制统一和优雅，减少离散粒度控制出现的失误

from django.http import Http404
from django.http import HttpResponseRedirect
from gitshell.repo.models import RepoManager
 
def repo_permission_check(function):
 
    def wrap(request, *args, **kwargs):
        if len(args) >= 2:
            user_name = args[0]
            repo_name = args[1]
            repo = RepoManager.get_repo_by_name(user_name, repo_name)
            if repo is None:
                return HttpResponseRedirect('/help/error/')
            # half private, code is keep
            if repo.auth_type == 2:
                if not RepoManager.is_repo_member(repo, request.user):
                    return HttpResponseRedirect('/help/error/')
        return function(request, *args, **kwargs)
    wrap.__doc__=function.__doc__
    wrap.__name__=function.__name__
 
    return wrap

异步事件
异步事件使用 beanstalkd，beanstalkd 是一个非常小巧，依赖少的事件后台服务。默认是在内存中，如果需要持久状态，使用 -b 参数，这样就能持久的写在文件里，防止忽然的机器故障丢失数据。
在 ubuntu 里，使用
> sudo apt-get install beanstalkd
python client 使用 beanstalkc
多个 tube 的使用，如果有多个队列，为了能每个后台程序管理对应的队列，使用tube：

from gitshell.settings import BEANSTALK_HOST, BEANSTALK_PORT
class EventManager():
 
    @classmethod
    def sendevent(self, tube, event):
        beanstalk = beanstalkc.Connection(host=BEANSTALK_HOST, port=BEANSTALK_PORT)
        self.switch(beanstalk, tube)
        beanstalk.put(event)
 
    @classmethod
    def switch(self, beanstalk, tube):
        beanstalk.use(tube)
        beanstalk.watch(tube)
        beanstalk.ignore('default')
 
    @classmethod
    def send_stop_event(self, tube):
        stop_event = {'type': -1}
        self.sendevent(tube, json.dumps(stop_event))
 
    # ======== send event ========
    @classmethod
    def send_fork_event(self, from_repo_id, to_repo_id):
        fork_event = {'type': 0, 'from_repo_id': from_repo_id, 'to_repo_id': to_repo_id}
        self.sendevent(FORK_TUBE_NAME, json.dumps(fork_event))

beanstalk 的事件建议使用 json 格式做序列化，简单，并且跨平台。

logging 以及监控
logging 是系统健壮的有效保证，呃，系统挂了，什么日志都没有？？
django 通过 logging 来记录所有的日志，settings.py 配置如下：

LOGGING = {
    'version': 1,
    'disable_existing_loggers': False,
    'handlers': {
        'mail_admins': {
            'level': 'ERROR',
            'class': 'django.utils.log.AdminEmailHandler',
        },
        'file': {
            'level': 'INFO',
            'class': 'logging.FileHandler',
            'filename': '/opt/run/var/log/gitshell.8001.log',
        },
    },
    'loggers': {
        'gitshell': {
            'handlers': ['file'],
            'level': 'INFO',
            'propagate': True,
        },
        'django.request': {
            'handlers': ['mail_admins'],
            'level': 'ERROR',
            'propagate': True,
        },
    }
}

除此之外，写一个全局的middleware来捕获所有的exception，一个登录用户一定时间内（比如30分钟）最多访问请求（比如1000）限制控制：

class ExceptionLoggingMiddleware(object):
    def process_exception(self, request, exception):
        logger = logging.getLogger('gitshell')
        logger.error(traceback.format_exc())
        return None
class UserAccessLimitMiddleware(object):
    def process_request(self, request):
        path = request.path
        if path.startswith('/help/') or path.startswith('/captcha/'):
            return
        if request.user.is_authenticated():
            user_id = request.user.id
            key = '%s:%s' % (ACL_KEY, user_id)
            value = cache.get(key)
            if value is None:
                cache.add(key, 1, ACCESS_WITH_IN_TIME)
                return
            if value > MAX_ACCESS_TIME:
                return HttpResponseRedirect(OUT_OF_AccessLimit_URL)
            cache.incr(key)
settings.py:
MIDDLEWARE_CLASSES = (
    'gitshell.gsuser.middleware.UserAccessLimitMiddleware',
    'gitshell.gsuser.middleware.ExceptionLoggingMiddleware',
)

MIDDLEWARE 可以自由发挥，一个常见的例子就是每分钟超出一定数量的异常发生，那么就可以发送异常监控报警了，这对一个生产环境的系统很重要。

安全相关
django 对安全非常重视，假如你使用 POST 请求，你会发现 django 要求 csrfmiddlewaretoken 参数，在 html 代码如下：

{csrfmiddlewaretoken: '{{ csrf_token }}'}

为了减少 csrf 攻击，看起来简单粗暴，是吧？
正是因为这样，我才推荐所有的ajax通过 POST 请求，你甚至可以通过 @require_http_methods(["POST"]) 来强制要求 POST 请求，这样 ajax 必须附带 csrfmiddlewaretoken 参数。
另一个安全问题是 xss，随着 ajax 使用越来越多，这个问题越来越容易被忽视，gitshell 使用统一的 json 序列化方法来防止 xss 攻击：

import json
import functools
from django.utils.html import escape
from django.http import HttpResponse, HttpResponseRedirect, Http404
 
def json_httpResponse(o):
    return HttpResponse(json_escape_dumps(o), mimetype='application/json')
 
def json_escape_dumps(o):
    json.encoder.encode_basestring = encoder
    json.encoder.encode_basestring_ascii = encoder
    return json.dumps(o)
 
def encoder(o, _encoder=json.encoder.encode_basestring):
    if isinstance(o, basestring):
        o = escape(o)
    return _encoder(o)

iptables 也是必须的，简单的 iptables 策略就是只开放对外端口：

*filter
:INPUT ACCEPT [0:0]
:FORWARD ACCEPT [0:0]
:OUTPUT ACCEPT [0:0]
-A INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
-A INPUT -p icmp -j ACCEPT
-A INPUT -i lo -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 80 -j ACCEPT
-A INPUT -j REJECT --reject-with icmp-host-prohibited
-A FORWARD -j REJECT --reject-with icmp-host-prohibited
COMMIT

生产环境配置

推荐生产环境使用 nginx + uwsgi，nginx 配置

http {
    upstream uwsgicluster {
        server 127.0.0.1:8001;
        server 127.0.0.1:8002;
    }
    server {
        location / {
            include        uwsgi_params;
            uwsgi_pass     uwsgicluster;
        }
    }
}

uwsgi 配置文件：

[uwsgi]
socket = :8001
protocol = uwsgi
processes = 3
harakiri = 30
daemonize = /opt/run/var/log/uwsgi.8001.daemonize.log
listen = 4096
master = true
max-requests = 2500
pidfile = /opt/run/var/uwsgi.8001.pid
uid = git
gid = git
limit-as = 512
limit-post = 3145728
no-orphans = true
post-buffering = 4096
logto = /opt/run/var/log/uwsgi.8001.log
log-slow = 800
log-5xx = true
log-big = 102400
disable-logging = true
chdir = /opt/app/8001
pyhom = /opt/app/8001
pythonpath = /opt/app/8001
env = DJANGO_SETTINGS_MODULE=gitshell.settings
module = gitshell.wsgi:application

使用 /opt/bin/uwsgi –ini 的方式来启动。

django开发总结

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