Ambiente di runtime Python 2

Con App Engine, puoi creare applicazioni web utilizzando il linguaggio di programmazione Python e sfruttare le numerose librerie, gli strumenti e i framework per Python che gli sviluppatori professionisti utilizzano per creare applicazioni web di livello mondiale. La tua applicazione Python viene eseguita sull'infrastruttura scalabile di Google e utilizza servizi e spazio di archiviazione permanente su larga scala.

Introduzione

App Engine esegue il codice dell'applicazione Python utilizzando un interprete Python precaricato in un ambiente "sandbox" sicuro. La tua app riceve richieste web, esegue il lavoro e invia risposte interagendo con questo ambiente.

Un'app web Python interagisce con il server web App Engine utilizzando il protocollo WSGI, quindi le app possono utilizzare qualsiasi framework di applicazioni web compatibile con WSGI. App Engine include un semplice framework di applicazioni web, chiamato webapp2, per semplificare l'avvio. Per le applicazioni più grandi, i framework di terze parti consolidati, come Django, funzionano bene con App Engine.

L'interprete Python può eseguire qualsiasi codice Python, inclusi i moduli Python che includi nell'applicazione, nonché la libreria standard Python. L'interprete non può caricare moduli Python con codice C; si tratta di un ambiente Python "puro".

L'ambiente "sandbox" protetto isola l'applicazione per il servizio e la sicurezza. Garantisce che le app possano eseguire solo azioni che non interferiscono con le prestazioni e la scalabilità di altre app. Ad esempio, un'app non può scrivere dati nel file system locale o stabilire connessioni di rete arbitrarie. Al contrario, le app utilizzano servizi scalabili forniti da App Engine per archiviare i dati e comunicare su internet. L'interprete Python genera un'eccezione quando un'app tenta di importare un modulo Python dalla libreria standard noto per non funzionare all'interno delle limitazioni della sandbox.

La piattaforma App Engine fornisce molti servizi che il tuo codice può chiamare. La tua applicazione può anche configurare attività pianificate che vengono eseguite a intervalli specifici.

Selezionare il runtime Python 2

Specifichi l'ambiente di runtime Python nel file di configurazione app.yaml, che viene utilizzato per eseguire il deployment dell'applicazione in App Engine. Ad esempio, puoi aggiungere quanto segue al file app.yaml per utilizzare Python versione 2.7:

runtime: python27
api_version: 1
threadsafe: true
...

Il primo elemento, runtime, seleziona l'ambiente di runtime Python.

Il secondo elemento, api_version, seleziona la versione dell'ambiente di runtime Python da utilizzare. Al momento della stesura di questo articolo, App Engine ha una sola versione dell'ambiente Python, 1. Se il team di App Engine deve rilasciare modifiche all'ambiente che potrebbero non essere compatibili con il codice esistente, lo farà con un nuovo identificatore di versione. La tua app continuerà a utilizzare la versione selezionata finché non modifichi l'impostazione api_version e carichi la tua app.

Per ulteriori informazioni sul file app.yaml e su come eseguire il deployment dell'app in App Engine, consulta gli argomenti app.yaml Reference, Migrazione a Python 2.7 e Deployment di un'app Python.

La sandbox

Per consentire ad App Engine di distribuire le richieste per le applicazioni su più server web e per impedire a un'applicazione di interferire con un'altra, l'applicazione viene eseguita in un ambiente "sandbox" limitato. In questo ambiente, l'applicazione può eseguire codice, archiviare ed eseguire query sui dati in Datastore, utilizzare i servizi di posta, recupero URL e utenti di App Engine ed esaminare la richiesta web dell'utente e preparare la risposta.

Un'applicazione App Engine non può:

  • scrivere nel file system. Le applicazioni devono utilizzare Datastore per archiviare i dati permanenti. La lettura dal file system è consentita e tutti i file dell'applicazione caricati con l'applicazione sono disponibili.

  • rispondere lentamente. Una richiesta web a un'applicazione deve essere gestita in pochi secondi. I processi che impiegano molto tempo per rispondere vengono terminati per evitare di sovraccaricare il server web.

  • effettuare altri tipi di chiamate di sistema.

Sandboxing in Python

Puoi caricare e utilizzare file .pyc quando utilizzi il runtime Python 2.7, ma non puoi caricare una versione .py e una .pyc dello stesso file. Puoi caricare file .zip contenenti file .py o .pyc (o una combinazione). Se carichi file .pyc, si applicano una serie di importanti avvertenze:

  • Per uno script CGI, il gestore di script deve comunque utilizzare l'estensione file .py, anche se carichi un file .pyc.
  • Per impostazione predefinita, i file .pyc vengono ignorati durante il deployment. Devi eseguire l'override dell'elemento skip_files nel file app.yaml in modo che il nuovo valore non causi l'ignoramento dei file .pyc.
  • Devi utilizzare Python 2.7 per creare il file .pyc. Se sulla tua macchina di sviluppo hai una versione diversa di Python (ad esempio Python 2.6), dovrai ottenere la versione 2.7 per creare un file .pyc compatibile.

Pure Python 2

Tutto il codice per l'ambiente di runtime Python deve essere Python puro e non includere estensioni C o altro codice che deve essere compilato.

L'ambiente include la libreria standard di Python. Alcuni moduli sono stati disattivati perché le loro funzioni principali non sono supportate da App Engine, ad esempio la rete o la scrittura nel file system. Inoltre, il modulo os è disponibile, ma con le funzionalità non supportate disattivate. Un tentativo di importazione di un modulo non supportato o l'utilizzo di una funzionalità non supportata genererà un'eccezione.

Alcuni moduli della libreria standard sono stati sostituiti o personalizzati per funzionare con App Engine. Questi moduli variano tra i due runtime Python, come descritto di seguito.

Librerie personalizzate in Python versione 2.7

Nel runtime di Python versione 2.7, i seguenti moduli sono stati sostituiti o personalizzati:

Oltre alla libreria standard Python e alle librerie App Engine, il runtime Python 2.7 include diverse librerie di terze parti.

Aggiunta di librerie Python di terze parti

Puoi includere librerie Python di terze parti nella tua applicazione inserendo il codice nella directory dell'applicazione. Se crei un link simbolico alla directory di una libreria nella directory dell'applicazione, il link viene seguito e la libreria viene inclusa nell'app di cui esegui il deployment in App Engine.

Il percorso di inclusione del modulo Python include la directory root dell'applicazione, ovvero la directory contenente il file app.yaml. I moduli Python che crei nella directory principale della tua applicazione sono disponibili utilizzando un percorso dalla radice. Non dimenticare di creare i file __init__.py richiesti nelle sottodirectory in modo che Python riconosca queste sottodirectory come pacchetti. Assicurati inoltre che le tue librerie non richiedano estensioni C.

Thread

I thread possono essere creati in Python versione 2.7 utilizzando i moduli thread o threading. Tieni presente che i thread verranno uniti dal runtime al termine della richiesta, pertanto non possono essere eseguiti dopo la fine della richiesta.

Thread in background

Il codice in esecuzione su un'istanza con scalabilità manuale o di base può avviare un thread in background che può sopravvivere alla richiesta che lo genera. Ciò consente a un'istanza di eseguire attività periodiche o pianificate arbitrarie oppure di continuare a lavorare in background dopo che una richiesta è stata restituita all'utente.

Le voci di os.environ e di log di un thread in background sono indipendenti da quelle del thread di generazione.

Devi importare il modulo google.appengine.api.background_thread dall'SDK per App Engine.

from google.appengine.api import background_thread

La classe BackgroundThread è simile al normale threading.Threadclass di Python, ma può "sopravvivere" alla richiesta che la genera. Esiste anche la funzione start_new_background_thread() che crea un thread in background e lo avvia:

# sample function to run in a background thread
def change_val(arg):
    global val
    val = arg

if auto:
    # Start the new thread in one command
    background_thread.start_new_background_thread(change_val, ['Cat'])
else:
    # create a new thread and start it
    t = background_thread.BackgroundThread(
        target=change_val, args=['Cat'])
    t.start()
Il numero massimo di thread in background simultanei creati dall'API App Engine è 10 per istanza. Questo limite non si applica ai thread Java normali non correlati all'API App Engine.

Strumenti

L'SDK per App Engine include strumenti per testare l'applicazione, caricare i file dell'applicazione, gestire gli indici Datastore, scaricare i dati di log e caricare grandi quantità di dati in Datastore.

Il server di sviluppo esegue l'applicazione sul computer locale per testarla. Il server simula i servizi Datastore e le limitazioni della sandbox. Il server di sviluppo può anche generare la configurazione per gli indici Datastore in base alle query eseguite dall'app durante il test.

Lo strumento gcloud gestisce tutte le interazioni da riga di comando con l'applicazione in esecuzione su App Engine. Utilizzi gcloud app deploy per caricare l'applicazione in App Engine o per aggiornare singoli file di configurazione come la configurazione dell'indice Datastore, che ti consente di creare nuovi indici prima di eseguire il deployment del codice. Puoi anche visualizzare i dati di log della tua app, in modo da analizzarne il rendimento utilizzando i tuoi strumenti.

Concorrenza e latenza

La latenza della tua applicazione ha il maggiore impatto sul numero di istanze necessarie per gestire il traffico. Se elabori le richieste rapidamente, una singola istanza può gestirne molte.

Le istanze single-thread possono gestire una richiesta in parallelo. Pertanto, esiste una relazione diretta tra la latenza e il numero di richieste che possono essere gestite sull'istanza al secondo. Ad esempio, una latenza di 10 ms equivale a 100 richieste/secondo/istanza.

Le istanze multithread possono gestire molte richieste simultanee. Pertanto, esiste una relazione diretta tra la CPU consumata e il numero di richieste al secondo.

Le app Python versione 2.7 supportano le richieste simultanee, quindi una singola istanza può gestire nuove richieste mentre attende il completamento di altre richieste. La concorrenza riduce significativamente il numero di istanze richieste dalla tua app, ma devi progettare l'app per il multithreading.

Ad esempio, se un'istanza B4 (circa 2,4 GHz) consuma 10 Mcycles/richiesta, puoi elaborare 240 richieste/secondo/istanza. Se consuma 100 Mcycles/richiesta, puoi elaborare 24 richieste/secondo/istanza. Questi numeri rappresentano lo scenario ideale, ma sono abbastanza realistici in termini di ciò che puoi ottenere su un'istanza.

Variabili di ambiente

Le seguenti variabili di ambiente vengono impostate dal runtime:

Variabile di ambiente Descrizione
GAE_APPLICATION L'ID della tua applicazione App Engine. Questo ID ha il prefisso "region code~", ad esempio "e~" per le applicazioni di cui è stato eseguito il deployment in Europa.
GAE_DEPLOYMENT_ID L'ID del deployment corrente.
GAE_ENV L'ambiente App Engine. Imposta su standard.
GAE_INSTANCE L'ID dell'istanza su cui è attualmente in esecuzione il servizio.
GAE_RUNTIME Il runtime specificato nel file app.yaml.
GAE_SERVICE Il nome del servizio specificato nel file app.yaml. Se non viene specificato alcun nome del servizio, viene impostato su default.
GAE_VERSION L'etichetta della versione attuale del servizio.
GOOGLE_CLOUD_PROJECT L'ID progetto Google Cloud associato alla tua applicazione.
PORT La porta che riceve le richieste HTTP.

Puoi definire variabili di ambiente aggiuntive nel file app.yaml, ma i valori precedenti non possono essere sostituiti.