Como executar o Django no ambiente flexível do App Engine

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Os aplicativos do Django executados no ambiente flexível do App Engine são escalonados dinamicamente de acordo com o tráfego.

Neste tutorial, presume-se que você esteja familiarizado com o desenvolvimento de Web com o Django. Se você é novo no desenvolvimento do Django, é recomendável escrever seu primeiro aplicativo Django antes de continuar.

Embora este tutorial demonstre especificamente o Django, é possível usar esse processo de implantação com outros frameworks baseados em Django, como Wagtail e Django CMS.

Este tutorial usa o Django 3, que requer pelo menos o Python 3.7. O App Engine flexível é compatível com o Python 3.7.

Objetivos

Com este tutorial, você vai:

  • Criar e conectar um banco de dados do Cloud SQL.
  • Criar e usar valores de secret do Secret Manager.
  • Implantar um aplicativo Django no ambiente flexível do App Engine.

  • Hospedar arquivos estáticos no Cloud Storage.

Custos

Neste tutorial, usamos os seguintes componentes faturáveis do Google Cloud:

Para gerar uma estimativa de custo baseada na projeção de uso deste tutorial, use a calculadora de preços. Novos usuários do Google Cloud podem estar qualificados para uma avaliação gratuita.

Antes de começar

  1. Faça login na sua conta do Google Cloud. Se você começou a usar o Google Cloud agora, crie uma conta para avaliar o desempenho de nossos produtos em situações reais. Clientes novos também recebem US$ 300 em créditos para executar, testar e implantar cargas de trabalho.
  2. No console do Google Cloud, na página do seletor de projetos, selecione ou crie um projeto do Google Cloud.

    Acessar o seletor de projetos

  3. Verifique se o faturamento está ativado para seu projeto na nuvem. Saiba como verificar se o faturamento está ativado em um projeto.

  4. Ative as APIs Cloud SQL Admin API, Secret Manager, and Cloud Build.

    Ative as APIs

  5. Instale e inicialize a Google Cloud CLI.
  6. No console do Google Cloud, na página do seletor de projetos, selecione ou crie um projeto do Google Cloud.

    Acessar o seletor de projetos

  7. Verifique se o faturamento está ativado para seu projeto na nuvem. Saiba como verificar se o faturamento está ativado em um projeto.

  8. Ative as APIs Cloud SQL Admin API, Secret Manager, and Cloud Build.

    Ative as APIs

  9. Instale e inicialize a Google Cloud CLI.
  10. Se ainda não tiver feito isso, inicialize o App Engine e selecione a região de sua preferência:

    gcloud app create
    

Preparar o ambiente

Clonar um aplicativo de exemplo

O código do aplicativo de amostra Django está no repositório GoogleCloudPlatform/python-docs-samples no GitHub.

  1. É possível fazer o download da amostra como um arquivo ZIP e extraí-lo ou clonar o repositório na máquina local:

    git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/python-docs-samples.git
    
  2. Acesse o diretório que contém o código de amostra:

    Linux/MacOS

    cd python-docs-samples/appengine/flexible/django_cloudsql
    

    Windows

    cd python-docs-samples\appengine\flexible\django_cloudsql
    

Confirmar a configuração do Python

Este tutorial depende do Python para executar o aplicativo de amostra na máquina. O exemplo de código também requer a instalação de dependências

Para mais detalhes, consulte o guia do ambiente de desenvolvimento em Python.

  1. Confirme se o Python contém a versão 3.7 ou posterior.

     python -V
    

    Você verá Python 3.7.3 ou superior.

  2. Crie um ambiente virtual do Python e instale as dependências:

    Linux/macOS

    python -m venv venv
    source venv/bin/activate
    pip install --upgrade pip
    pip install -r requirements.txt
    

    Windows

    python -m venv env
    venv\scripts\activate
    pip install --upgrade pip
    pip install -r requirements.txt
    

Faça o download do proxy do Cloud SQL Auth para se conectar ao Cloud SQL pela máquina local

Quando implantado, o aplicativo usa o proxy de autenticação do Cloud SQL integrado ao ambiente flexível do App Engine para se comunicar com a instância do Cloud SQL. No entanto, para testar o aplicativo no local, é necessário instalar e usar uma cópia local do proxy no ambiente de desenvolvimento. Para mais detalhes, consulte o guia do proxy do Cloud SQL Auth.

O proxy do Cloud SQL Auth usa a API Cloud SQL para interagir com sua instância do SQL. Para fazer isso, ele quer a autenticação do aplicativo pelo gcloud.

  1. Autentique e receba as credenciais da API:

    gcloud auth application-default login
    
  2. Faça o download e instale o proxy do Cloud SQL Auth na sua máquina local.

    Linux de 64 bits

    1. Faça o download do proxy do Cloud SQL Auth:
      wget https://dl.google.com/cloudsql/cloud_sql_proxy.linux.amd64 -O cloud_sql_proxy
      
    2. Torne o proxy do Cloud SQL Auth executável:
      chmod +x cloud_sql_proxy
      

    Linux de 32 bits

    1. Faça o download do proxy do Cloud SQL Auth:
      wget https://dl.google.com/cloudsql/cloud_sql_proxy.linux.386 -O cloud_sql_proxy
      
    2. Se o comando wget não for encontrado, execute sudo apt-get install wget e repita o comando de download.
    3. Torne o proxy do Cloud SQL Auth executável:
      chmod +x cloud_sql_proxy
      

    macOS de 64 bits

    1. Faça o download do proxy do Cloud SQL Auth:
      curl -o cloud_sql_proxy https://dl.google.com/cloudsql/cloud_sql_proxy.darwin.amd64
      
    2. Torne o proxy do Cloud SQL Auth executável:
      chmod +x cloud_sql_proxy
      

    macOS de 32 bits

    1. Faça o download do proxy do Cloud SQL Auth:
      curl -o cloud_sql_proxy https://dl.google.com/cloudsql/cloud_sql_proxy.darwin.386
      
    2. Torne o proxy do Cloud SQL Auth executável:
      chmod +x cloud_sql_proxy
      

    Mac M1

    1. Faça o download do proxy do Cloud SQL Auth:
        curl -o cloud_sql_proxy https://dl.google.com/cloudsql/cloud_sql_proxy.darwin.arm64
        
    2. Torne o proxy do Cloud SQL Auth executável:
        chmod +x cloud_sql_proxy
        

    Windows de 64 bits

    Clique com o botão direito do mouse em https://dl.google.com/cloudsql/cloud_sql_proxy_x64.exe e selecione Salvar link como para fazer o download do proxy do Cloud SQL Auth. Renomeie o arquivo para cloud_sql_proxy.exe.

    Windows de 32 bits

    Clique com o botão direito do mouse em https://dl.google.com/cloudsql/cloud_sql_proxy_x86.exe e selecione Salvar link como para fazer o download do proxy do Cloud SQL Auth. Renomeie o arquivo para cloud_sql_proxy.exe.

    Imagem do Docker do proxy do Cloud SQL Auth

    Por conveniência, várias imagens de contêiner que contêm o proxy do Cloud SQL Auth estão disponíveis no GitHub no repositório do proxy do Cloud SQL Auth. É possível extrair a imagem mais recente na sua máquina local usando o Docker com o seguinte comando:
    docker pull gcr.io/cloudsql-docker/gce-proxy:1.30.1
    

    Outros SOs

    Para outros sistemas operacionais não incluídos aqui, compile o proxy do Cloud SQL Auth na origem.

    Você pode optar por mover o download para um lugar comum, como um local no PATH ou seu diretório principal. Se você optar por fazer isso, ao iniciar o proxy do Cloud SQL Auth posteriormente no tutorial, lembre-se de consultar o local escolhido ao usar os comandos cloud_sql_proxy.

Criar serviços de apoio

Neste tutorial, usamos vários serviços do Google Cloud para fornecer o banco de dados, o armazenamento de mídia e o armazenamento de secrets que oferecem suporte ao projeto Django implantado. Esses serviços são implantados em uma região específica. Para garantir a eficiência entre os serviços, todos eles precisam ser implantados na mesma região. Para mais informações sobre a região mais próxima de você, consulte Produtos disponíveis por região.

Configurar uma instância do Cloud SQL para PostgreSQL

O Django oficialmente oferece suporte a vários bancos de dados relacionais, mas oferece a maior parte do suporte para o PostgreSQL. O PostgreSQL conta com o suporte do Cloud SQL. Portanto, este tutorial escolhe usar esse tipo de banco de dados.

A seção a seguir descreve a criação de uma instância, um banco de dados e um usuário do banco de dados do PostgreSQL para o aplicativo.

  1. Crie a instância do PostgreSQL:

    Console

    1. No Console do Cloud, acesse a página Instâncias do Cloud SQL.

      Acessar a página "Instâncias" do Cloud SQL

    2. Clique em Create Instance.

    3. Clique em PostgreSQL.

    4. No campo ID da instância, insira INSTANCE_NAME.

    5. Insira uma senha para o usuário postgres.

    6. Mantenha os valores padrão dos outros campos.

    7. Clique em Criar.

    Leva alguns minutos para criar a instância e ela deve estar pronta para uso.

    gcloud

    • Crie a instância do PostgreSQL:

      gcloud sql instances create INSTANCE_NAME \
          --project PROJECT_ID \
          --database-version POSTGRES_13 \
          --tier db-f1-micro \
          --region REGION
      

    Substitua:

    • INSTANCE_NAME: o nome da instância do Cloud SQL.
    • PROJECT_ID: o ID do projeto do Google Cloud
    • REGION: a região do Google Cloud

    Leva alguns minutos para criar a instância e ela deve estar pronta para uso.

  2. Na instância criada, crie um banco de dados:

    Console

    1. Na página da instância, acesse a guia Bancos de dados.
    2. Clique em Create database.
    3. Na caixa de diálogo Nome do banco de dados, insira DATABASE_NAME.
    4. Clique em Criar.

    gcloud

    • Crie o banco de dados na instância recém-criada:

      gcloud sql databases create DATABASE_NAME \
          --instance INSTANCE_NAME
      

      Substitua DATABASE_NAME por um nome para o banco de dados dentro da instância.

  3. Crie um usuário de banco de dados:

    Console

    1. Na página da instância, acesse a guia Usuários.
    2. Clique em Adicionar conta de usuário.
    3. Na caixa de diálogo Adicionar uma conta de usuário à instância, em "Autenticação integrada":
    4. Digite o nome de usuário DATABASE_USERNAME.
    5. Insira a senha DATABASE_PASSWORD
    6. Clique em Adicionar.

    gcloud

    • Crie o usuário na instância recém-criada:

      gcloud sql users create DATABASE_USERNAME \
          --instance INSTANCE_NAME \
          --password DATABASE_PASSWORD
      

      Substitua PASSWORD por uma senha segura.

Configurar um bucket do Cloud Storage

É possível armazenar recursos estáticos incluídos no Django e mídia enviada por usuários em armazenamento de objetos altamente disponível usando o Cloud Storage. O pacote django-storages[google] processa a interação do Django com esse back-end de armazenamento.

Console

  1. No console do Cloud, acesse a página Buckets do Cloud Storage.

    Acessar a página "Buckets"

  2. Clique em Criar bucket.
  3. Na página Criar um bucket, insira as informações do seu bucket. Para ir à próxima etapa, clique em Continuar.
  4. Clique em Criar.

gcloud

A ferramenta de linha de comando gsutil foi instalada como parte da instalação da CLI gcloud.

  • Crie um bucket do Cloud Storage:

    gsutil mb -l REGION gs://PROJECT_ID_MEDIA_BUCKET
    

    Substitua MEDIA_BUCKET por um sufixo para o bucket de mídia. Combinado com o ID do projeto, isso cria um nome de bucket exclusivo.

Armazenar valores do secret no Secret Manager

Agora que os serviços de backup estão configurados, o Django precisa de informações sobre esses serviços. Em vez de colocar esses valores diretamente no código-fonte do Django, este tutorial usa o Secret Manager para armazenar essas informações com segurança.

O ambiente padrão do App Engine interage com secrets usando a conta de serviço.

Criar o arquivo de ambiente Django como um secret do Secret Manager

Você armazena as configurações necessárias para iniciar o Django em um arquivo env protegido. O aplicativo de amostra usa a API Secret Manager para recuperar o valor do secret e o pacote django-environ para carregar os valores no ambiente Django. O secret é configurado para ser acessível pelo ambiente flexível do App Engine.

  1. Crie um arquivo chamado .env, definindo a string de conexão do banco de dados, o nome do bucket de mídia e um novo valor SECRET_KEY:

    echo DATABASE_URL=postgres://DATABASE_USERNAME:DATABASE_PASSWORD@//cloudsql/PROJECT_ID:REGION:INSTANCE_NAME/DATABASE_NAME > .env
    echo GS_BUCKET_NAME=PROJECT_ID_MEDIA_BUCKET >> .env
    echo SECRET_KEY=$(cat /dev/urandom | LC_ALL=C tr -dc '[:alpha:]'| fold -w 50 | head -n1) >> .env
    
  2. Armazene o secret no Secret Manager:

    Console

    1. No Console do Cloud, acesse a página do Secret Manager.

      Acessar a página "Gerenciador de secrets"

    2. Clique em Criar secret.

    3. No campo Nome, use django_settings.

    4. Na caixa de diálogo Valor do secret, cole o conteúdo do arquivo .env.

    5. Clique em Criar secret.

    6. Exclua o arquivo local para evitar modificações de configuração locais.

    gcloud

    1. Crie um novo secret, django_settings, com o valor do arquivo .env:

      gcloud secrets create django_settings --data-file .env
      
    2. Para confirmar a criação do secret, verifique-o:

      gcloud secrets describe django_settings
      
      gcloud secrets versions access latest --secret django_settings
      
    3. Exclua o arquivo local para evitar modificações de configuração locais:

      rm .env
      
  3. Configure o acesso ao secret:

    Console

    1. Clique na guia Permissões.
    2. Clique em Adicionar.
    3. No campo Novos membros, digite PROJECT_ID@appspot.gserviceaccount.com e pressione Enter.
    4. No menu suspenso Papel, selecione Acessador de secrets do Secret Manager.
    5. Clique em Save.

    gcloud

    1. Conceda acesso ao secret para a conta de serviço flexível do App Engine:

      gcloud secrets add-iam-policy-binding django_settings \
          --member serviceAccount:PROJECT_ID@appspot.gserviceaccount.com \
          --role roles/secretmanager.secretAccessor
      

Executar o app no computador local

Com os serviços de backup configurados, agora você pode executar o aplicativo no seu computador. Essa configuração permite o desenvolvimento local, a criação de um superusuário e a aplicação de migrações de banco de dados.

  1. Em um terminal separado, inicie o proxy do Cloud SQL Auth:

    Linux/macOS

    ./cloud_sql_proxy -instances="PROJECT_ID:REGION:INSTANCE_NAME"=tcp:5432
    

    Windows

    cloud_sql_proxy.exe -instances="PROJECT_ID:REGION:INSTANCE_NAME"=tcp:5432
    

    Essa etapa estabelece uma conexão do computador local com a instância do Cloud SQL para testes locais. Mantenha o proxy do Cloud SQL Auth em execução durante todo o teste local do aplicativo. A execução desse processo em um terminal separado permite que você continue trabalhando enquanto esse processo é executado.

  2. Em um novo terminal, defina o ID do projeto localmente (usado pela API Secret Manager):

    Linux/macOS

      export GOOGLE_CLOUD_PROJECT=PROJECT_ID
    

    Windows

      set GOOGLE_CLOUD_PROJECT=PROJECT_ID
    
  3. Defina uma variável de ambiente para indicar que você está usando o proxy do Cloud SQL Auth (esse valor é reconhecido no código):

    Linux/macOS

      export USE_CLOUD_SQL_AUTH_PROXY=true
    

    Windows

      set USE_CLOUD_SQL_AUTH_PROXY=true
    
  4. Execute as migrações do Django para configurar os modelos e os recursos:

    python manage.py makemigrations
    python manage.py makemigrations polls
    python manage.py migrate
    python manage.py collectstatic
    
  5. Inicie o servidor da Web do Django:

    python manage.py runserver
    
  6. No navegador, acesse http://localhost:8000/.

    A página exibe o seguinte texto: "Hello, world. Você está no índice de pesquisas". O servidor da Web do Django em execução no seu computador exibe as páginas do aplicativo de amostra.

  7. Pressione Ctrl/Cmd+C para interromper o servidor da Web local.

Como usar o console de administração do Django

Para fazer login no Admin Console do Django, você precisa criar um superusuário. Como você tem uma conexão acessível localmente com o banco de dados, é possível executar comandos de gerenciamento:

  1. Crie um superusuário. Você será solicitado a inserir um nome de usuário, e-mail e senha.

    python manage.py createsuperuser
    
  2. Inicie um servidor da Web local:

    python manage.py runserver
    
  3. No navegador, acesse http://localhost:8000/admin.

  4. Faça login no site de administração usando o nome de usuário e a senha que você usou ao executar createsuperuser.

Como implantar o app no ambiente flexível do App Engine

Com todos os serviços de backup configurados e o aplicativo testado localmente, você pode implantar o aplicativo no ambiente flexível do App Engine:

  1. Abra app.yaml e atualize o valor de cloud_sql_instances com a string de instância do Cloud SQL:
    ...
    beta_settings:
        cloud_sql_instances: PROJECT_ID:REGION:INSTANCE_NAME
    
  2. Faça upload do aplicativo executando o seguinte comando, que implanta o aplicativo conforme descrito em app.yaml e define a versão recém-implantada como a versão padrão, fazendo com que ela veicule todo o novo tráfego:
    gcloud app deploy
  3. Quando solicitado, confirme as configurações digitando "sim".
  4. Aguarde a notificação sobre a conclusão da atualização.

Como executar o aplicativo implantado

O app foi implantado e agora pode ser acessado:

  • Abra o site implantado:

    gcloud app browse
    
  • Como alternativa, exiba o URL e abra manualmente:

    gcloud app describe --format "value(defaultHostname)"
    

Sua solicitação é atendida por um servidor da Web em execução no ambiente flexível do App Engine.

Atualização do aplicativo

Para atualizar seu aplicativo, faça alterações no código e execute o comando gcloud app deploy novamente.

A implantação cria uma nova versão do aplicativo e a define como padrão. As versões anteriores do app são mantidas, assim como as instâncias de máquina virtual (VM, na sigla em inglês) associadas. Todas essas versões de app e instâncias de VM são recursos faturáveis. Para reduzir custos, exclua as versões não padrão do seu app.

Como configurar para produção

Agora você tem uma implantação do Django funcionando, mas pode seguir algumas etapas para garantir que seu aplicativo esteja pronto para produção.

Desativar depuração

Confirme se a variável DEBUG em mysite/settings.py está definida como False. Isso impedirá que as páginas de erro detalhadas sejam exibidas para o usuário, o que pode vazar informações sobre as configurações.

Limitar os privilégios de usuário do banco de dados

Todos os usuários criados com o Cloud SQL têm os privilégios associados ao papel cloudsqlsuperuser: CREATEROLE, CREATEDB e LOGIN.

Para impedir que o usuário do banco de dados do Django tenha essas permissões, crie-o manualmente no PostgreSQL. Você precisará ter o terminal interativo psql instalado ou usar o Cloud Shell com essa ferramenta pré-instalada.

Console

  1. No Console do Google Cloud, ative o Cloud Shell.

    Ativar o Cloud Shell

  2. No Cloud Shell, use o terminal integrado para se conectar à instância INSTANCE_NAME:

    gcloud sql connect INSTANCE_NAME --user postgres
    
  3. Insira a senha do usuário do postgres.

    Agora você está usando o psql. Você verá o prompt postgres=>.

  4. Crie um usuário:

    CREATE USER DATABASE_USERNAME WITH PASSWORD 'DATABASE_PASSWORD';
    

    Substitua PASSWORD por uma senha aleatória e exclusiva.

  5. Conceda direitos totais sobre o novo banco de dados para o novo usuário:

    GRANT ALL PRIVILEGES ON DATABASE DATABASE_NAME TO DATABASE_USERNAME;
    
  6. Saia de psql:

    \q
    

gcloud

  1. Inicie uma conexão com a instância do SQL:

    gcloud sql connect INSTANCE_NAME --user postgres
    

    Substitua INSTANCE_NAME pela instância criada do Cloud SQL.

  2. Insira a senha do usuário do postgres.

    Agora você está usando o psql. Você verá o prompt postgres=>.

  3. Crie um usuário:

    CREATE USER DATABASE_USERNAME WITH PASSWORD 'DATABASE_PASSWORD';
    
  4. Conceda direitos totais sobre o novo banco de dados para o novo usuário:

    GRANT ALL PRIVILEGES ON DATABASE DATABASE_NAME TO DATABASE_USERNAME;
    
  5. Saia de psql:

    \q
    

Entenda o código

Exemplo de aplicativo

O app de exemplo do Django foi criado com ferramentas padrão do Django. Os comandos a seguir criam o projeto e o aplicativo de pesquisa:

django-admin startproject mysite
python manage.py startapp polls

As visualizações básicas, os modelos e as configurações de rota foram copiados de Como criar seu primeiro aplicativo Django (Parte 1 e Parte 2).

Secrets do Secret Manager

O arquivo settings.py contém o código que usa a API Secret Manager Python para recuperar a versão mais recente do secret nomeado e extraí-la para o ambiente (usando django-environ):

env = environ.Env(DEBUG=(bool, False))
env_file = os.path.join(BASE_DIR, ".env")

if os.path.isfile(env_file):
    # Use a local secret file, if provided

    env.read_env(env_file)
# ...
elif os.environ.get("GOOGLE_CLOUD_PROJECT", None):
    # Pull secrets from Secret Manager
    project_id = os.environ.get("GOOGLE_CLOUD_PROJECT")

    client = secretmanager.SecretManagerServiceClient()
    settings_name = os.environ.get("SETTINGS_NAME", "django_settings")
    name = f"projects/{project_id}/secrets/{settings_name}/versions/latest"
    payload = client.access_secret_version(name=name).payload.data.decode("UTF-8")

    env.read_env(io.StringIO(payload))
else:
    raise Exception("No local .env or GOOGLE_CLOUD_PROJECT detected. No secrets found.")

O secret foi usado para armazenar diversos valores de secret para reduzir o número de diferentes secrets que precisavam ser configurados.

Substituições de secret local

Se um arquivo .env for encontrado no sistema de arquivos local, ele será usado no lugar do valor do Secret Manager. Criar um arquivo .env localmente pode ajudar com testes locais. Por exemplo, desenvolvimento local em um banco de dados SQLite ou outras configurações locais.

Conexão com o banco de dados

O arquivo settings.py contém a configuração do banco de dados SQL. Se você definir o USE_CLOUD_SQL_AUTH_PROXY, a configuração DATABASES será alterada para inferir o uso do proxy do Cloud SQL Auth.

# Use django-environ to parse the connection string
DATABASES = {"default": env.db()}

# If the flag as been set, configure to use proxy
if os.getenv("USE_CLOUD_SQL_AUTH_PROXY", None):
    DATABASES["default"]["HOST"] = "127.0.0.1"
    DATABASES["default"]["PORT"] = 5432

Estática, armazenada em nuvem

O arquivo settings.py também usa django-storages para integrar o bucket de mídia do Cloud Storage diretamente ao projeto:

# Define static storage via django-storages[google]
GS_BUCKET_NAME = env("GS_BUCKET_NAME")
STATIC_URL = "/static/"
DEFAULT_FILE_STORAGE = "storages.backends.gcloud.GoogleCloudStorage"
STATICFILES_STORAGE = "storages.backends.gcloud.GoogleCloudStorage"
GS_DEFAULT_ACL = "publicRead"

App Engine app.yaml

O arquivo app.yaml contém informações de configuração da implantação no ambiente flexível:

runtime: python
env: flex
entrypoint: gunicorn -b :$PORT mysite.wsgi

beta_settings:
    cloud_sql_instances: PROJECT_ID:REGION:INSTANCE_NAME

runtime_config:
  python_version: 3

Limpar

Para evitar cobranças na sua conta do Google Cloud pelos recursos usados no tutorial, exclua o projeto que os contém ou mantenha o projeto e exclua os recursos individuais.

Excluir o projeto

  1. No Console do Google Cloud, acesse a página Gerenciar recursos.

    Acessar "Gerenciar recursos"

  2. Na lista de projetos, selecione o projeto que você quer excluir e clique em Excluir .
  3. Na caixa de diálogo, digite o ID do projeto e clique em Encerrar para excluí-lo.

A seguir