PaaS 部署之 buildpack

最近在学习 Go ，而常用的内部 PaaS 平台正好也支持 Go 以及相关 Web 框架。一套 PaaS 系统支持多种语言，其中就离不开 buildpack 机制。虽然 PaaS 平台不断在升级，但是 buildpack 机制却一直保留。本文主要是一些 buildpack 资料的整理和实践。

1. PaaS 如何部署应用

无论是基于原生 Docker，还是 Kubernetes 的 PaaS 平台，都只解决了资源隔离的问题，并没有规约 App 的运行方式。一个 App 能运行起来，除了开发人员关注的代码，还有运维人员关注的配置信息。这些配置信息包括：

账户配置，MySQL、Redis 账户密码等。
服务配置，服务名、端口号、第三方服务地址，如 Ceph 等。
运行时依赖，Python 2、Python 3、Golang、Nodejs 等，还包括相关依赖包，如，gunicorn 等。

实际上除了提供运行时，在运行 App 之前，PaaS 还需要执行一系列脚本，完成一些必要的运行环境构建。通常，这些脚本被称之为 buildpack，放在一个公用的 Git 仓库管理。

2. buildpack

buildpack 是 Heroku 的部署机制。Heroku 是一个支持多语言的 PaaS 平台，支持 Ruby、Java、Node.js、Scala、Clojure、Python、PHP、Perl 等语言。在 Github 上，Heroku 开源了 buildpack 。大家可以根据项目即拿即用，同时，也可以定制化开发自己的 buildpack。

CloudFoundry 和 Heroku 的 buildpack 是兼容的，既可以部署在 Heroku 上，也可以部署在 CloudFoundry 上。很多的 PaaS 平台，都会使用到 buildpack 部署应用。buildpack 已经成为 PaaS 应用部署的事实标准。

3. Cloud Foundry 部署原理

Cloud Foundry 是业界第一个开源 PaaS 云平台，它支持多种框架、语言、运行时环境、云平台及应用服务。Cloud Foundry 对之后的 PaaS 平台建设思路，具有非常重要的影响。很多团队，在构建 PaaS 时，会参考 Cloud Foundry 。

下图是 Cloud Foundry 部署 App 的完整流程。

用户使用 CF PUSH 命令上传应用
CLI 告知 CCNG 创建一个应用
CCNG 在数据库中，新增应用的记录。例如应用名称，哪一个 buildpack 等
CLI 上传程序
CCNG 将程序存起来
CLI 启动应用
由于应用尚未部署，所以 CCNG 找一台 DEA（Droplet Execution Agent），在该 DEA 内执行 buildpack 来部署应用
DEA 输出运行 buildpack 的信息
buildpack 执行完毕，输出一个 DropLet文件（编译打包的结果），DEA 将该文件存起来
DEA 将打包情况汇报给 CCNG
CCNG 选择一个 DEA 来部署应用
应用在 DEA 中运行，运行结果输出到 CCNG

可以看到，buildpack 和 App 都是在一样的环境（DEA）中执行的。buildpack 非常简洁，只需要三个脚本：

bin/detect，探测 buildpack 是否支持此应用
bin/compile，编译脚本
bin/release，打包脚本

4. 利用 Heroku buildpack 创建应用

Cloud Foundry 是私有云 PaaS 解决方案，Heroku 是公有云 PaaS 解决方案。Cloud Foundry 通过发展集成、培训等合作伙伴，构建了非常好的生态。Heroku 在公网上提供收费的应用部署服务，但提供一定的免费额度。

这里为了简洁，没有搭建 Cloud Foundry，而是直接使用 Heroku 提供的部署服务。

4.1 Heroku 准备

第一步，在 https://www.heroku.com/ 注册 Heroku 账户。

第二步，安装 Heroku Toolbelt 客户端。

Toolbelt 是 Heroku 的命令行工具，允许通过命令行的方式来管理 Heroku 应用，下载地址。

4.2 Django 项目准备

第一步，创建一个 Django 项目，用于部署测试。

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django-admin startproject herokupro
ls herokupro/
herokupro  manage.py

第二步，根据 buildpack 的约定，在项目中新建两个文件。

requirements.txt，App 所依赖的第三方包
Procfile，App 启动时执行的命令

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cat herokupro/requirements.txt
django==1.8.3
gunicorn==19.7.1
whitenoise==3.3.0
cat herokupro/Procfile
web: gunicorn herokupro.wsgi

第三步，修改 Django 工程，以适应 gunicorn 部署

在 herokupro/wsgi.py 新增：

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from whitenoise.django import DjangoWhiteNoise

application = DjangoWhiteNoise(application)

在 herokupro/settings.py 新增

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BASE_DIR = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))
STATIC_ROOT = os.path.join(BASE_DIR, 'assets')
STATIC_URL = '/static/'
STATICFILES_STORAGE = 'whitenoise.django.GzipManifestStaticFilesStorage'
STATICFILES_DIRS = (
    os.path.join(BASE_DIR, 'static'),
)

新增 static 文件夹

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touch herokupro/static/keep

第四步（非必需），新建 runtime.txt 文件，指定 Python 版本。

在 heroku-buildpack-python 的 Github 页面，可以找到可用的 Python 版本.

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cat herokupro/runtime.txt
python-3.7.6

最终目录结构：

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ls herokupro/
Procfile  herokupro  manage.py  requirements.txt  runtime.txt  static

4.3 创建 Heroku 应用

第一步，登陆 Heroku。

heroku login

第二步，创建 App 。

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heroku create heroku-django-app-hello
Creating ⬢ heroku-django-app-hello... done
https://heroku-django-app-hello.herokuapp.com/ | https://git.heroku.com/heroku-django-app-hello.git

Heroku 会给 App 分配两个地址：

访问地址， https://heroku-django-app-hello.herokuapp.com/
git 仓库地址， https://git.heroku.com/heroku-django-app-hello.git

第三步，提交代码并构建、部署应用。

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git init
git remote add origin https://git.heroku.com/heroku-django-app-hello.git
git add .
git commit -m "init"

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git push -u origin master

Enumerating objects: 22, done.
Counting objects: 100% (22/22), done.
Delta compression using up to 4 threads
Compressing objects: 100% (18/18), done.
Writing objects: 100% (22/22), 5.23 KiB | 595.00 KiB/s, done.
Total 22 (delta 5), reused 0 (delta 0)
remote: Compressing source files... done.
remote: Building source:
remote:
remote: -----> Python app detected
remote: -----> Installing python-3.6.7
remote: -----> Installing pip
remote: -----> Installing SQLite3
remote: -----> Installing requirements with pip
remote:        Collecting django==1.8.3 (from -r /tmp/build_a54c15c00f10fa5ae49c62b5f9169306/requirements.txt (line 1))
remote:          Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/a3/e1/0f3c17b1caa559ba69513ff72e250377c268d5bd3e8ad2b22809c7e2e907/Django-1.8.3-py2.py3-none-any.whl (6.2MB)
remote:        Installing collected packages: django
remote:        Successfully installed django-1.8.3
remote:
remote: -----> python manage.py collectstatic --noinput
remote:        63 static files copied to '/tmp/build_a54c15c00f10fa5ae49c62b5f9169306/staticfiles'.
remote:
remote: -----> Discovering process types
remote:        Procfile declares types -> web
remote:
remote: -----> Compressing...
remote:        Done: 48.8M
remote: -----> Launching...
remote:        Released v5
remote:        https://heroku-django-app-hello.herokuapp.com/ deployed to Heroku
remote:
remote: Verifying deploy... done.
To https://git.heroku.com/heroku-django-app-hello.git
 * [new branch]      master -> master

访问 Heroku 提供的 App 地址，https://heroku-django-app-hello.herokuapp.com/ ：

在部署时，可能不会一次性成功。可以通过命令查看日志调试：

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heroku logs --tail --app heroku-django-app-hello