Установка сайта на FastAPI (Python) на VDS/VPS без панели управления

FastAPI — один из наиболее популярных фреймворков для создания компактных и быстрых HTTP-серверов на Python, выпущенный в 2018 году.

FastAPI основан на нескольких более низкоуровневых библиотеках:

• Pydantic. Библиотека проверки данных для Python.

• Starlette. Набор инструментов ASGI (Asynchronous Server Gateway Interface), предназначенный для поддержки асинхронных функций в Python.

В этой статье мы разберемся, как вручную развернуть веб-приложение, написанное с использованием FastAPI, на локальной или удаленной Unix-машине.

Для этого нам понадобится несколько базовых компонентов:

• Python. Компилятор языка.

• FastAPI. Пакет для Python.

• Nginx. Веб-сервер с соответствующим файлом конфигурации.

• Uvicorn. ASGI-сервер для Python.

• Systemd. Системная утилита для управления запущенными службами.

Архитектура нашего веб-приложения будет такой:

• Сперва код на Python с использованием пакета FastAPI запускается в виде ASGI-сервера через веб-сервер Uvicorn

• Далее запускается Nginx в качестве проксирующего сервера, который будет передавать все поступающие запросы на уже запущенный сервер Uvicorn

• Оба сервера, Uvicorn и Nginx, будут управляться системной утилитой Systemd

Nginx будет принимать пользовательские запросы с 80 порта (стандартного для HTTP-протокола) и передавать их на 8000 порт (обычно свободный для TCP/UDP-подключений) серверу Uvicorn с приложением FastAPI.

Для развертывания описанного технологического стека нам потребуется либо полноценный выделенный сервер с Unix-подобной операционной системой (например, Ubuntu), либо облачный виртуальный сервер.

Оба типа серверов доступны для аренды в Timeweb Cloud.

cloud

1. Установка Python

Для начала убедитесь, что Python отсутствует в системе:

python3 --version

После этого рекомендуется обновить список доступных для загрузки пакетов:

sudo apt update

Далее установим последнюю версию Python и несколько связанных с ним зависимостей — пакетный менеджер, библиотеку с высокоуровневыми типами и модуль для создания виртуальных сред.

sudo apt install python3 python3-pip python3-dev python3-venv

Теперь, если запустить Python, откроется интерпретатор:

python3

Для проверки введем простой код и выполним его:

print("Hello, Timeweb Cloud")

В консоли появится результат выполнения:

Hello, Timeweb Cloud

2. Установка и конфигурация сервера Nginx

Nginx в нашем примере будет использоваться как «обратный прокси-сервер», который принимает запросы пользователей и отдает их далее на обработку ASGI-серверу Uvicorn в FastAPI-приложение.

Установка

В нашем блоге есть подробная инструкция о том, как установить веб-сервер Nginx на операционную систему Ubuntu.

Сперва обновляется список репозиториев:

sudo apt update

Далее выполняется загрузка и установка Nginx:

sudo apt install nginx

После этого нужно внести изменения в системный файрвол UFW (Uncomplicated Firewall), сделав доступным 80-й порт для HTTP-соединения:

sudo ufw allow 'Nginx HTTP'

Конфигурация

Конфигурационный файл nginx.conf расположен в каталоге /etc/nginx/. Мы полностью перезапишем его содержимое, задав минимальные настройки, необходимые для перенаправления запросов на FastAPI:

daemon on; # Nginx будет работать как фоновая служба
worker_processes 2;
user www-data;

events {
	use epoll;
	worker_connections 1024;
}

error_log /var/log/nginx/error.log;

http {
	server_tokens off;
	include mime.types;
	charset utf-8;

	access_log logs/access.log combined;

    	server {
		listen 80;
		server_name www.ДОМЕН.ЗОНА ДОМЕН.ЗОНА;

		# Вместо ДОМЕН.ЗОНА указывается адрес вашего веб-сервера
		# Например, site.ru или site.com
		# Либо можно использовать localhost

		location / {
			proxy_pass http://127.0.0.1:8000; # указанный порт должен соответствовать порту сервера Uvicorn
			proxy_set_header Host $host; # передаем заголовок Host, содержащий целевой IP и порта сервера.
			proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; # передаем заголовок с IP-адресом пользователя
			proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; # передаем всю последовательность адресов, через которые прошел запрос
		}
	}
}

Обратите внимание, что мы упростили структуру конфигурационных файлов, отказавшись от использования директорий /etc/nginx/sites-available/ и /etc/nginx/sites-enabled/, а также дополнительных файлов из /etc/nginx/conf.d/.

Минимальная конфигурация важна не только для нашего примера. Она также позволяет убрать лишние элементы сервера, не выходя за пределы потребностей проекта. Это повышает безопасность сервера и улучшает понимание его работы.

Кстати, если вы планируете использовать SSL-сертификат на своем сервере, у Timeweb Cloud есть отдельная инструкция по установке SSL-сертификата на Nginx.

Чтобы проверить корректность конфигурационного файла, выполните следующую команду:

sudo nginx -t

Флаг -t предназначен для тестирования файла конфигурации — Nginx анализирует синтаксис и проверяет на существование указанные в файлы. Более подробно о флагах можно узнать в официальной справке.

Так как Nginx работает в фоновом режиме как служба, после установки он уже должен быть запущен. Однако чтобы применить новую конфигурацию, веб-сервер нужно принудительно перезапустить:

sudo systemctl restart nginx

Для справки, есть и другая команда, которая перезапускает Nginx, корректно завершая его процессы:

sudo systemctl reload nginx

3. Создание простого приложения FastAPI

Директория проекта

Сначала мы создадим папку fastapp под наше FastAPI-приложение в системном каталоге /var, который рекомендуется использовать для размещения файлов веб-серверов:

mkdir /var/www/fastapp

Далее перейдем в созданный каталог:

cd /var/www/fastapp

Виртуальная среда Python

Теперь создадим локальную изолированную виртуальную среду Python — именно для этого мы предварительно установили пакет python3-venv:

python3 -m venv venv

Для активации среды нужно выполнить специальный сценарий, который появился вместе с остальными папками после создания виртуальной среды:

source venv/bin/activate

Установка FastAPI

Используя пакетный менеджер pip, мы загрузим и установим библиотеку FastAPI, а также ASGI-сервер Uvicorn:

pip install fastapi uvicorn

Теперь мы можем запустить приложение для теста, используя uvicorn. Хост будет размещен локально на стандартном порту:

uvicorn main:app --host 127.0.0.1 --port 8000 --reload

Разберем немного подробнее эту команду:

• После флага --host мы указываем IP-адрес локального хоста (localhost).

• После флага --port мы указываем номер свободного порта для TCP/UDP-соединения. Обратите внимание, что это не 80 порт HTTP-протокола.

• Параметр main указывает на название запускаемого модуля. По умолчанию это название python-файла.

• Параметр app указывает на экземпляр приложения, который создается внутри кода.

• Флаг --reload указывает Uvicorn самостоятельно отслеживать изменения в исходных файлах и автоматически перезапускать сервер. Этот флаг следует использовать только во время разработки.

Стандартная конфигурация возвращает JSON-объект с сообщением «Hello World». Чтобы убедиться в этом, можно сделать curl-запрос:

curl -X "GET" "http://localhost:8000"

Флаг -X здесь равнозначен более длинной форме --request, которая необходима для изменения метода HTTP-запроса на GET.

Код приложения

Откроем файл main.py и заменим его содержимое кодом нашего импровизированного приложения:

from fastapi import FastAPI
from fastapi.responses import HTMLResponse
from fastapi.responses import JSONResponse

app = FastAPI() # создаем экземпляр приложения через конструктор

# функция-обработчик корневого GET-запроса вместе с методом-декоратором app.get

@app.get("/")
async def get_root():
    page = "<h1>Hello World!</h1>" # текст ответа сервера
    return HTMLResponse(content=page)

# функция-обработчик импровизированного GET-запроса страницы вместе с методом-декоратором app.get

@app.get("/pages/{page_number}")
async def get_page(page_number):
    return JSONResponse({"page_number": page_number})

# функция-обработчик импровизированного GET-запроса пользователя вместе с методом-декоратором app.get

@app.get("/members/{member_number}")
async def get_page(member_number):
    return JSONResponse({"member_number": member_number})

# функция-обработчик импровизированного POST-запроса пользователя вместе с методом-декоратором app.post

@app.post("/logout/")
async def post_logout(member_number):
    return JSONResponse({"member_number": member_number, "status": "OK"})

Обратите внимание, если вы назовете экземпляр приложения другим именем, тогда и команда Uvicorn будет уже другой вид. Например, вы можете назвать приложение как perfect_router:

from fastapi import FastAPI
from fastapi.responses import HTMLResponse
from fastapi.responses import JSONResponse
 
perfect_router = FastAPI()

@perfect_router.get("/")
def path_root():
	page = "<h1>Hello World!<h1>"
	return HTMLResponse(content=page)

...

В этом случае команда запуска веб-сервера приобретет следующий вид:

uvicorn main:perfect_router --host 127.0.0.1 --port 8000 --reload

Управление через Systemd

Приложение FastAPI должно работать непрерывно, обрабатывая все поступающие запросы. Даже после перезагрузки системы.

Для этого мы задействуем диспетчер процессов systemd, который изначально есть в Linux. Тогда наше FastAPI-приложение станет фоновой службой.

Создадим специальный конфигурационный файл для systemd:

sudo nano /etc/systemd/system/fastapp.service

Его содержимое будет следующим:

[Unit]
Description=WebServer on FastAPI
After=network.target

[Service]
User=ИМЯ_ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
Group=ИМЯ_ГРУППЫ_ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ
WorkingDirectory=/var/www/fastapp
ExecStart=/var/www/fastapp/venv/bin/uvicorn main:app --host 127.0.0.1 --port 8000
Restart=always

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Обратите внимание, что нужно заменить:

• ИМЯ_ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ на имя пользователя в вашей системе

• ИМЯ_ГРУППЫ_ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ на название основной группы пользователей, которым разрешен доступ. Если у вас нет группы, вы можете не указывать опцию «Group» совсем

При этом:

• Запись /var/www/fastapp — путь к приложению FastAPI

• Запись /var/www/fastapp/venv — путь к виртуальной среде

Чтобы рабочий «демон» systemd задействовал новый конфигурационный файл, его нужно перезагрузить:

sudo systemctl daemon-reload

После этой команды systemd заново загрузить все конфигурационные файлы из директории /etc/systemd/system/, после чего они станут доступны для запуска и мониторинга.

Теперь запустим новую службу через имя, которое мы прописали в файле:

sudo systemctl start fastapp

Обратите внимание, что указанное в команде имя службы соответствует названию файла в директории systemd — fastapp.service.

Проверить статус запущенного приложения можно так:

sudo systemctl status fastapp

Чтобы включить автоматический запуск приложения при загрузке системы, можно выполнить команду:

sudo systemctl enable fastapp

4. (Опционально) Использование Supervisor вместо Systemd

Supervisor — это система управления процессами для Unix-подобных операционных систем, в том числе и Linux. Он предназначен для мониторинга и управления запущенными приложениями.

По сути, Supervisor является более продвинутой альтернативой Systemd, однако он не встроен в систему по умолчанию.

Плюсы Systemd:

• Встроен в ОС. Нет необходимости в другой зависимости

• Простой в использовании. Не требует обучения, поскольку им можно управлять как системным сервисом

Плюсы Supervisor:

• Управлять процессами может любой пользователь. Необязательно быть суперпользователем

• Имеет приятный веб-интерфейс для управления процессами

• Работает на любом дистрибутиве

• Больше гибкости в управлении процессами (объединение в группы, установка приоритетов)
  

Установка Supervisor

Для установки утилиты в систему выполним стандартную команду: 

sudo apt install supervisor

После этого Supervisor будет работать в фоновом режиме и запускаться при каждом старте системы.

Тем не менее, лучше убедиться в том, что функция автозапуска включена. Мы явно воспользуемся стандартным Systemd для включения Supervisor:

sudo systemctl enable supervisor

После чего вручную запустим его:

sudo systemctl start supervisor

Конфигурация службы приложения

Как и в случае с Systemd, нам необходимо написать короткий конфигурационный файл, по которому Supervisor будет управлять нашим сервером Uvicorn.

Файл будет размещен в специальной директории Supervisor, предназначенной для файлов управляемых служб. Как и в случае с Systemd, назовем его fastapp:

sudo nano /etc/supervisor/conf.d/fastapp.conf

Содержимое будет таким:

[program:fastapp]
command=/var/www/fastapp/venv/bin/uvicorn main:app --host 127.0.0.1 --port 8000
directory=/var/www/fastapp
user=ИМЯ_ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
autostart=true
autorestart=true
redirect_stderr=true
stdout_logfile=/var/www/fastapp/logs/fasterror.log

Разберем написанную конфигурацию чуть подробнее:

• command. Команда запуска приложения Uvicorn с указанием необходимых флагов и параметров.

• user. Имя пользователя в системе, из под которого будет производиться управление приложением.

• autostart. Автоматический запуск процесса.

• autorestart. Автоматический перезапуск процесса.

• redirect_stderr. Перенаправление вывода ошибок.

• stdout_logfile. Путь до файла, в который будет производиться вывод (в том числе и ошибки) запущенного процесса. Здесь мы указали рабочую директорию проекта, в которой появится отдельная папка под логи.

Так как мы указали в конфигурационном файле специальную директорию для хранения логов, нам необходимо ее явно создать:

sudo mkdir /var/www/fastapp/logs/

Запуск приложения через Supervisor

После добавления нового конфигурационного файла Supervisor должен спарсить его настройки также, как это выполнялось с Systemd. Для этого есть специальная команда:

sudo supervisorctl reread

После обновления конфигурации службу Supervisor нужно дополнительно перезапустить:

sudo supervisorctl update

Проверить статус запущенного (и управляемого) через Supervisor приложения можно с помощью отдельной команды с указанием имени службы, которая была указана в начале конфигурационного файла:

sudo supervisorctl status fastapp

Разместите проект на FastAPI в Timeweb Cloud

Заключение

В этом небольшом руководстве было показано, как развернуть веб-сайт, в основе которого лежит FastAPI, на удаленной Unix-машине с использованием связки серверов NGINX и Uvicorn, а также утилиты Systemd.

Опционально вы можете использовать более сложный инструмент для мониторинга веб-приложения на FastAPI — Supervisor.

Теперь вы знаете:

• Как установить Python и основные его зависимости.

• Как установить и сконфигурировать Nginx для передачи пользовательских запросов Uvicorn-обработчику на FastAPI.

• Как написать простое приложение на Python с использованием роутеров FastAPI.

• Как обеспечить непрерывную работу приложения FastAPI в качестве фоновой службы с помощью диспетчера процессов Systemd.

• Как управлять приложением через отдельную службу Supervisor.

Описанное в этой статье приложение — простой пример, объясняющий механизм развертывания FastAPI-приложения.

В реальном проекте набор инструментов может несколько отличаться. Для организации автоматического процесса развертывания и непрерывной интеграции обновлений (CI/CD) обычно используется оркестратор Kubernetes.

В Timeweb Cloud вы можете воспользоваться кластерами Kubernetes, помогающими в реализации DevOps-подходов в рамках вашего приложения.