Author: kanakorn.h

ในการพัฒนาแอพพลิเคชั่น เราก็จะเจอปัญหานึงเสมอ ๆ คือ เวอร์ชั่น (Version) ของเครื่องมือที่ใช้ในการพัฒนานั้น แต่ละโปรเจคมีความแตกต่างกัน เช่น ในกรณีของ การพัฒนา Web Application ด้วย django web framework เราอาจจะอยากใช้ python รุ่นล่าสุด คือ 3.8 แต่ในขณะเดียวกัน เมื่อหลังบ้านต้องการไปติดต่อ Tensorflow 2.0 ซึ่งยังต้องใช้งานกับ Python 3.6 เป็นต้น วิธีแก้ไขปัญหาทั่วไปคือ ติดตั้ง package ‘virtualenv’ เพื่อให้การพัฒนาแต่ละโปรเจค มี Environment แตกต่างกันได้

แต่จากการใช้งานจริง พบว่า สุดท้าย ตอนเอาไป Production บนเครื่อง Server ก็ต้องตามไปติดตั้งเครื่องมือ และรุ่นที่ถูกต้อง แม้ใน Python จะมีคำสั่ง pip install -r requirements.txt ก็ตาม แต่ก็ยังไปติดปัญหาว่า OS ของเครื่องที่จะ Production นั้น รองรับรุ่นของเครื่องมืออีกหรือไม่ด้วย

แนวทางการใช้ Container ด้วย Docker จึงเป็นที่นิยม เพราะ เมื่อเราพัฒนาเสร็จแล้ว สามารถ Pack เข้าไปใน Container แล้วเอาไป Deploy ได้ โดย (แทบจะ) ไม่ต้องกังวลกับ Environment ปลายทาง อีกทั้ง ยังสามารถทดสอบ Environment ใหม่ ๆ ก่อนจะ Deploy ได้ด้วย เช่นการเปลี่ยนรุ่นของ Python เป็นต้น

ในบทความนี้ จะนำเสนอ แนวทางการสร้าง docker container เพื่อใช้เป็นฐานในการพัฒนา django และ สามารถต่อยอด ติดตั้ง package อื่น ๆ ตามต้องการ ตั้งแต่ Development ไปจนถึง Deployment สู่ Serverless Environment อย่าง Google Cloud Run

สร้าง Development Container

เริ่มจาก สร้างโฟลเดอร์ใหม่ขึ้นมา ในนั้นมี 2 ไฟล์ คือ Dockerfile และ requirements.txt กับ โฟลเดอร์ ชื่อ code

Dockerfile

• ใช้ image ของ python เป็นรุ่น 3.7-slim ซึ่งตัดส่วนที่ไม่จำเป็นออกแล้ว (ไม่ใช้ alpine เนื่องจาก พบรายงานว่า แม้จะมีขนาดเล็กกว่า แต่ถูกจำกัดทรัพยากรบางอย่าง ทำให้ทำงานได้ช้ากว่า)
• สร้าง /code แล้วเข้าไปใช้พื้นที่นี้ (เหมือนคำสั่ง mkdir /code ; cd /code อะไรประมาณนั้น)
• สั่งให้ copy ไฟล์ requirements.txt ไปใช้ที่ root ( / )
• จากนั้น Upgrade คำสั่ง pip เป็นรุ่นล่าสุด แล้ว ติดตั้ง package ตามที่กำหนดใน requirements.txt
• เปิด Port 8080 ไว้ เพื่อใช้ในการทดสอบ และเป็นไปในแนวทางเดียวกับการใช้บน Google Cloud Run ต่อไป

FROM python:3.7-slim
WORKDIR /code/
COPY requirements.txt /
RUN pip install -U pip \
    && pip install -r /requirements.txt
EXPOSE 8080

requirements.txt

ในการพัฒนา django เมื่อทำการติดตั้ง package ใดเพิ่มเติมด้วยคำสั่ง pip install ก็จะบันทึกรายการ พร้อมรุ่นของ package มาในไฟล์นี้ ในที่นี้ ใช้ django, guincorn และ whitenoise เป็นหลัก (จะมีรายการ dependency ติดเข้ามาด้วย)

Django==2.2.6
gunicorn==19.9.0
pytz==2019.3
sqlparse==0.3.0
whitenoise==4.1.4

จากนั้นใช้คำสั่งต่อไปนี้ สร้าง (build) docker image จากไฟล์ Dockerfile ข้างต้น โดยมี option ที่เกี่ยวข้องดังนี้

docker build --rm -f "Dockerfile" -t mydjango:dev .

• –rm เมื่อ build แล้ว ก็ลบ container ชั่วคราวทิ้ง
• -f กำหนดว่าจะเรียกจากไฟล์ใด วิธีนี้ มีประโยชน์ เวลาที่จะต้องมี Dockerfile ทั้ง Development และ Production ในโฟลเดอร์เดียวกัน ซึ่งจำเป็นต้องใช้ชื่อไฟล์ที่แตกต่างกัน
• -t เป็นตั้งชื่อ docker image และ ชื่อ tag
• . คือ ให้ build จากตำแหน่งปัจจุบัน

ขั้นตอนนี้จะได้ docker image ชื่อ mydjango และมี tag เป็น dev แล้ว้

(ในที่นี้ พัฒนาบนเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เป็น Windows 10 ซึ่ง %CD% จะให้ค่า Current Directory แบบ Absolute path ออกมา เช่นเดียวกับบน Linux ที่ใช้ $(pwd) )

ต่อไป สั่ง run ด้วยคำสั่ง และ options ดังต่อไปนี้

docker run --rm -it -p 8080:8080  -v %CD%\code:/code  mydjango:dev bash

• –rm เมื่อจบการทำงาน ก็ลบ container ชั่วคราวทิ้ง
• -it คือ interactive และเปิด TTY
• -p เพื่อเชื่อม port 8080 จากภายนอก เข้าไปยัง port 8080 ภายใน container
• -v เพื่อเชื่อม Volume หรือโฟลเดอร์ของเครื่อง host กับ /code ภายใน container ขั้นตอนนี้สำคัญ
• bash ข้างท้าย เพื่อส่งคำสั่ง เรียก bash shell ขึ้นมา ซึ่งจะสัมพันธ์กับ -it ข้างต้น ทำให้สามารถใช้งาน shell ภายใน container ได้เลย

ผลที่ได้คือ bash shell และ อยู่ที่ /code ภายใน container

root@757bcbb07c7f:/code#

ตอนนี้ เราก็สามารถสร้าง django ได้ตามปรกติแล้ว (คลิกดูตัวอย่างเบื้องต้น) แต่ในตัวอย่างนี้ จะเริ่มจากการสร้าง project ชื่อ main เพื่อใช้ในขั้นตอนต่อไป ด้วยคำสั่งต่อไปนี้

django-admin startproject main
cd main

ในระหว่างการพัฒนา สามารถใช้คำสั่ง runserver โดยเปิด Port 8080 ใน container เพื่อทดสอบได้ดังนี้ (สอดคล้องตามที่อธิบายข้างต้น)

python manage.py runserver 0.0.0.0:8080

สร้าง Production Docker Image

คำสั่งข้างต้น สามารถใช้ได้เฉพาะขั้นตอนการพัฒนา แต่เมื่อพัฒนาเสร็จแล้ว ควรใช้ Application Server แทน ในที่นี้จำใช้ gunicorn แต่ก่อนอื่น จะต้องปรับ Configuration ของ django ให้พร้อมในการ Deployment ก่อน

main/settings.py

# แก้ไข
DEBUG = False
ALLOWED_HOSTS = ['localhost','SERVICE-ID.run.app']

# เพิ่ม
MIDDLEWARE = [
    ...
    # Whitenoise
    'whitenoise.middleware.WhiteNoiseMiddleware',
    ...
]
# เพิ่ม
STATIC_ROOT = os.path.join(BASE_DIR, 'static')

มีเพิ่มเติมคือ whitenoise ซึ่งเป็น package สำหรับจัดการเกี่ยวกับการให้บริการ static file ในตัว มิเช่นนั้นจะต้องไปตั้งค่าใน Web Server ให้จัดการแทน

เมื่อเราตั้งค่า DEBUG = False จะต้องกำหนด ALLOWED_HOSTS เสมอ ในที่นี้กำหนดให้เป็น localhost และ Production URL (SERVICE-ID.run.app) ที่จะเกิดขึ้นเมื่อสร้าง Service บน Google Cloud Run ครั้งแรกไปแล้ว (ค่อยกลับมาแก้ไขแล้ว Revision อีกครั้ง)

ใช้คำสั่งต่อไปนี้เพื่อรวบรวม static files ต่าง ๆ มาไว้ในที่เดียวกัน ในที่นี้ คือที่ โฟลเดอร์ static

python manage.py collectstatic

ทดสอบ Production ด้วย gunicorn ด้วยคำสั่งต่อไปนี้

gunicorn --bind 0.0.0.0:8080 main.wsgi

ทดสอบเรียก Local Admin Console ( http://localhost:8080/admin ) ดู ถ้าเรียก static file เช่นกลุ่ม css ได้ ก็พร้อมสำหรับจะนำขึ้น Google Cloud Run ต่อไป

สุดท้าย สร้าง Production Dockerfile และ สรุป requirements.txt ดังนี้

Dockerfile.production

FROM python:3.7-slim
WORKDIR /code
COPY ./code/* ./
RUN pip install -U pip \
    && pip install -r requirements.txt
EXPOSE 8080
CMD [ "gunicorn","--bind","0.0.0.0:8080", "main.wsgi"]

requirements.txt

pip freeze > requirements.txt

จากนั้น ใช้คำสั่งต่อไปนี้ เพื่อสร้าง Production Docker Image (ออกมาจาก Development Container shell ก่อน) โดยจะใช้ tag เป็น latest

docker build -t mydjango:latest -f "Dockerfile.production" .

ส่ง Production Docker Image ขึ้น Google Container Registry

Google Cloud Run จะเรียกใช้ docker image ที่อยู่บน Google Container Registry เท่านั้น

• เปิด Google Console
• สร้าง Project ใหม่ และ ตั้งค่า Billing
• เปิดใช้งาน Google Cloud Run และ Google Container Registry
• ติดตั้อง Google Cloud SDK เพื่อให้สามารถ push ขึ้นได้ และ ยืนยันตัวตนด้วย Google Account

แล้วใช้คำสั่งต่อไปนี้ เพื่อ tag

docker tag mydjango:latest gcr.io/YOUR-GCP-PROJECT-ID/SERVICE-NAME

• YOUR-GCP-PROJECT-ID เป็น Project ID ที่สร้างขึ้น
• SERVICE-NAME ชื่อ service ที่จะสร้าง

แล้วก็ push ขึ้น Google Container Registry

docker push gcr.io/YOUR-GCP-PROJECT-ID/SERVICE-NAME

สร้าง Google Cloud Run Service

สร้าง Service โดยเลือก Image ที่ต้องการ

เมื่อเสร็จแล้วจะได้ URL อย่าลืมเอาไปแก้ไขใน main/settings.py ในส่วนของ ALLOWED_HOSTS แทน SERVICE-ID.run.app

จากนั้น build, tag และ push ขึ้น Google Cloud Registry อีกครั้ง แล้ว Deploy New Revision เป็นอันเรียบร้อย

อันนี้เป็นการ Proof of Concept ในบทความต่อไป จะนำเสนอตัวอย่างการใช้งานจริงครับ