安装 Django 在 Amazon Linux 2－Day 04

因为鱼类辨识系统会使用到 Python 来进行训练跟预测，而这些功能都是会在后端完成，为了考虑与后端的 YOLO 的整合，所以选择一个后端的 Python 开发框架，因为所需要的功能并不复杂，Flask 与 Django 都是可以参考的对象后来考虑这项项目对于后端的需求如下：

• 可以实作 RESTful Web Service
• 可以实作跨域共享（Cross-origin resource sharing，CORS），这主要是因为需要提供手机存取
• 可以存取数据库
• 可以协同开发，多人同时进行
• 可以结合 YOLO 辨识系统
• 可以结合原有网页服务器，如 apache，nginx 等

基于以上考察，后来选择使用 Django 这个网站框架，Django 使用 Python 语言编写，是一个广受欢迎、且功能完整的服务器端网站框架。接下来将逐步完成Django的安装跟配置。

安装Django

Django 是依附在 Python 之下，所以并不限定操作系统，不管是 Linux，Mac OS，或是 Windows，而 Python 2 或 Python 3 都可以安装，但是 Python 2.7 不能与 Django 2.0 一起使用，Django 1.11.x 系列是最后一个支持 Python 2.7 的系列。
在数据库的支持下，Django 支持四个主要数据库：PostgreSQL，MySQL，Oracle 和 SQLite，Django 默认配置为使用 SQLite。但这些限制并不是强迫的限制，毕竟它是基于 Python 所建立的框架，所以还是有弹性的，可以为其他的 SQL 和 NOSQL 数据库，提供不同级别的支持。
有三个管道可以取得 Django:

• 透过Python套件仓储 PyPi，使用 pip/pip3 工具，这是获取最新稳定版本的 Django 的最佳方式.
• 使用操作系统内所内置的的软件包管理工具，如 yum 或是 conda 等。
• 从 Django 的官方站点下载原始代码进行安装，这不是推荐给初学者。

因为这个项目的主机是来自 AWS 是先安装好的 AMI 镜像档，所以需要先确认镜像中的 Python 版本，此外在安装上强烈建议使用虚拟环境安装，这样有助于将来项目的移植。

先检查 Python 与 pip 的版本，因为考虑项目的兼容性，预设都会安装多个 Python 版本，登录 EC2 主机，输入以下指令确认目前主机 （AWS Deep Learning AMI（Amazon Linux 2）version:49） 内的 Python 安装情形

python -V
python3 -V
pip -V
pip3 -V

由下图检视执行结果可以发现 EC2 主机安装了两个不同版本的 Python，而安装工具 pip/pip3 也分别对应到不同的版本的 Python，而我们需要的是将 Django 安装在 python3 的环境下，本次项目会专门创建一个虚拟环境来安 Django 以及后续所需要的套件。

图1、检视 AWS EC2 的 python 安装情形

虚拟环境搭建是在 PEP 405 中制定，这个 PEP 提议向 Python 添加一种轻量级「虚拟环境」机制，该环境具有自己的站点目录，可以选择与系统站点目录隔离。每个虚拟环境都有自己的 Python 二进制文件，允许使用各种 Python 版本创建环境，并且可以在其站点目录中有自己独立的已安装 Python 套件，但是与已安装的 Python 基础共享标准库。

虚拟环境是个观念，而实现这个观念的工具在 Python 2 是 virtualenv，Python 3 是 venv，它允许我们创建独立的 Python 环境。
使用虚拟环境可以为我们的 Python 应用程序创建隔离环境，并允许在该隔离环境中安装 Python 套件，而不是全局安装它们。归纳当然使用虚拟环境有几个优点：

• 不同项目可以使用不同版本的相同套件，且不互相影响。
• 启动虚拟环境后，pip 安装的套件会被放在虚拟环境中，每个项目就可以拥有一个独立的环境。
• 套件版本升级时不会影响到其他的项目。
• 在没有权限的情况下安装新套件。

如果使用的是Python 3.3或更高版本，venv模块是创建和管理虚拟环境的首选方式，并已经内置在套件中，所以可以不用再安装，而目前ec2内的python版本是3.7，所以可以不用安装虚拟环境套件，透过以下指令我们逐步创建虚拟环境fishRecognition，激活并进入虚拟环境，更新虚拟环境中的pip3安装工具，安装django，检视安装路径，最后再透过deactivate离开虚拟环境。透过检视虚拟环境的动作，下图显示操作结果。我们可以发现，所谓虚拟环境就是会把所需要的套件都安装在指定目录下。

python3 -m venv fishRecognition
source fishRecognition/bin/activate
python3 -m pip install --upgrade pip
pip3 install django
ls -la /home/ec2-user/fishRecognition/lib64/python3.7/site-packages/
deactivate

图2、建立虚拟环境并安装 Django

为了让每次登录 EC2 都能自动激活 fishRecognition 的虚拟环境，所以修改 .bashrc ，在命令列输入以下指令。

cd
vi .bashrc

在 vi 编辑器中，在文档后面新增以下指令叙述，完成后存盘离开，如下图所示，下次登录后就会自动激活虚拟环境。

# fishRecognition initialize
. /home/ec2-user/fishRecognition/bin/activate

图3、修改 .bashrc 设定档，自动进入 Python 虚拟环境

执行Django

接下来执行 Django，首先先建立一个项目，输入下述指令，但先不要执行该项目，要先修改一些设定。

# 进入虚拟环境目录
cd ~/fishRecognition
# 建立一个Django项目fishsite
django-admin startproject fishsite
# 进入项目目录
cd fishsite

下图显示项目所生成的档案结构，可以看出 Django 项目除了会建立一个与项目名称相同的目录名称 fishsite 外，也会在该目录下再生成一个相同名称 fishsite 的预设模块，而这个目录下有一个 settings.py 的档案，是 Django 的配置档案。

图4、Django 项目的档案结构

不要立即启动 Django 的 Web 服务器，因为它会执行很多预设的初始化动作，比方说数据库的初始化，而 Django 预设的数据库是 SQLite，这会导致一些版本不兼容的错误讯息，先编辑 settings.py 档，将数据库设定，允许外部联机设定以及语系和时区修改一下

settings.py

# 允许任何主机从外部联机设定
# DEBUG = True
DEBUG = False

# ALLOWED_HOSTS = []
ALLOWED_HOSTS = ['*']

# 数据库设定，注释预设数据库
DATABASES = {
    'default': {
#        'ENGINE': 'django.db.backends.sqlite3',
#        'NAME': BASE_DIR / 'db.sqlite3',
    }

# 将预设英语语系与时区修改成繁体中文与台北时区
# LANGUAGE_CODE = 'en-us'
LANGUAGE_CODE = 'zh-hant'

# TIME_ZONE = 'UTC'
TIME_ZONE = 'Asia/Taipei'

因为 Django Web 服务器预设的端口号是 8000，所以需要开放AWS EC2的安全群组（Security group）。进入EC2的管理控制台，点击左手边的 实例 后，选择本项目的 EC2 个体，下方会出现实例的详细信息，提取 安全性 页签，就可以看到目前所配置的安全群组，如下图所示。

图5、AWS EC2 控制台中的安全群组标签

进入安全群组设定画面后，新增一个传入规则，类型为 自定义TCP，连接埠范围指定为 8000，来源指定为 Anywhere-IPv4，确认后点击 储存规则 就可以，如下图所示。

图6、新增安全群组的传入规则

这时候就可以启动 Django Web 服务器，请确认在 /home/ec2-user/fishRecognition/fishsite 这个目录下执行下列的指令。

python3 manage.py runserver 0.0.0.0:8000

执行成功应该会看到以下的画面，会显示 Starting development server at http://0.0.0.0:8000 这个信息。

图7、启动 Django Web 服务器

接着打开浏览器输入 http:[EC2_IPv4]：8000/admin/，[EC2_IPv4]指的是EC2的公有IPv4地址。就会出现要求登入的画面，如下图所示，这表示Django Web服务器已经成功启动，并可以被浏览器存取到。

图8、Django 的登录画面

參考資料

• Django网站框架（Python），https://developer.mozilla.org/zh-TW/docs/Learn/Server-side/Django
• Django documentation 3.2，https://docs.djangoproject.com/en/3.2/
• Django3.1教程，https://www.liujiangblog.com/course/django/2
• 埋坑：Django多国语言，https://lililala.medium.com/埋坑实验室-django-多国语言-ef73f359332e
• 配置，https://docs.djangoproject.com/zh-hans/3.2/ref/settings/