В этой статье мы подробно рассмотрим процесс установки и настройки всех необходимых инструментов для эффективной разработки Python-приложений с использованием FastAPI, Docker и Docker Compose. Вы узнаете, как создать изолированную среду для вашего проекта, настроить отладку и обеспечить бесперебойную работу вашего приложения.

1. Установка VSCode

Visual Studio Code (VSCode) — это мощный и популярный редактор кода, который станет вашим основным инструментом разработки.

Загрузка и установка VSCode

1. Скачайте .deb файл для вашей виртуальной машины с официального сайта: https://code.visualstudio.com/Download

2. Установите скачанный файл, используя команду в терминале:

   sudo apt install ./<file>.deb

   (Замените <file> на имя скачанного .deb файла.)

Добавление репозитория VSCode (альтернативный метод)

Вы также можете добавить официальный репозиторий VSCode, чтобы получать обновления автоматически:

sudo apt-get install wget gpg
wget -qO- https://packages.microsoft.com/keys/microsoft.asc | gpg --dearmor > packages.microsoft.gpg
sudo install -D -o root -g root -m 644 packages.microsoft.gpg /etc/apt/keyrings/packages.microsoft.gpg
echo "deb [arch=amd64,arm64,armhf signed-by=/etc/apt/keyrings/packages.microsoft.gpg] https://packages.microsoft.com/repos/code stable main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/vscode.list > /dev/null
rm -f packages.microsoft.gpg

sudo apt install apt-transport-https
sudo apt update
sudo apt install code # или code-insiders

Установка расширения Python в VSCode

После установки VSCode перейдите в раздел Extensions (расширения) в левой боковой панели. Введите "python" в строке поиска и установите расширение с таким же названием. Это расширение крайне полезно для разработки на Python, предоставляя подсветку синтаксиса, автодополнение и отладку.

---

2. Проверка и установка Docker

Docker позволяет упаковывать ваше приложение и все его зависимости в изолированные контейнеры, что упрощает развертывание и масштабирование.

Проверка установки Docker

Чтобы проверить, установлен ли Docker, выполните команду:

sudo docker -v

Если Docker не установлен или возникли ошибки, перейдите к следующему шагу.

Удаление конфликтующих пакетов

Перед установкой Docker рекомендуется удалить любые потенциально конфликтующие пакеты:

for pkg in docker.io docker-doc docker-compose docker-compose-v2 podman-docker containerd runc; do sudo apt-get remove $pkg; done

Установка официального репозитория Docker

# Добавьте официальный ключ GPG Docker:
sudo apt-get update
sudo apt-get install ca-certificates curl
sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings
sudo curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg -o /etc/apt/keyrings/docker.asc
sudo chmod a+r /etc/apt/keyrings/docker.asc

# Добавьте репозиторий в Apt sources:
echo \
  "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.asc] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
  $(. /etc/os-release && echo "${UBUNTU_CODENAME:-$VERSION_CODENAME}") stable" | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null
sudo apt-get update

Установка пакетов Docker

sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin

Проверка успешной установки Docker

Запустите тестовый образ hello-world, чтобы убедиться, что Docker установлен корректно:

sudo docker run hello-world

Настройка Docker без sudo

Чтобы выполнять команды Docker без использования sudo, добавьте текущего пользователя в группу docker:

sudo groupadd docker
sudo usermod -aG docker $USER

После этого перезагрузите вашу виртуальную машину, чтобы изменения вступили в силу.

3. Настройка образа для окружения Python с FastAPI

Теперь, когда VSCode и Docker установлены, мы перейдем к созданию изолированной среды для нашего Python-проекта с использованием FastAPI.

3.1. Инициализация проекта в VSCode

1. Откройте VSCode.

2. Создайте новую директорию для вашего проекта. Например, назовите её test.

3.2. Создание requirements.txt

В корневой директории вашего проекта test создайте файл requirements.txt. В этом файле будут перечислены все зависимости вашего Python-приложения:

fastapi
uvicorn

• FastAPI: Высокопроизводительный веб-фреймворк для создания API на Python.

• Uvicorn: Высокопроизводительный асинхронный веб-сервер, реализующий спецификацию ASGI. Он используется для запуска асинхронных приложений, таких как те, что созданы с помощью FastAPI.

3.3. Создание файла main.py

Внутри директории test создайте подпапку src, а в ней — файл main.py. Вставьте следующий пример кода FastAPI:

from fastapi import FastAPI

app = FastAPI()

@app.get("/")
def read_root():
    return {"Hello": "World"}

3.4. Создание Dockerfile

В корневой директории проекта test создайте файл Dockerfile. Этот файл содержит инструкции для Docker по сборке вашего образа:

FROM python:3.10-slim

WORKDIR /code

COPY ./requirements.txt ./
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

COPY ./src ./src

CMD ["uvicorn", "src.main:app", "--host", "0.0.0.0", "--port", "80", "--reload"]

#Пояснения к Dockerfile:

• FROM python:3.10-slim: Docker скачает образ python:3.10-slim с Docker Hub. Этот образ уже включает всё необходимое для работы с Python. Вы можете выбрать любую актуальную версию с Docker Hub.

• WORKDIR /code: Устанавливает рабочую директорию внутри контейнера как /code. Вы можете назвать её по своему усмотрению.

• COPY ./requirements.txt ./: Копирует файл requirements.txt из вашей локальной директории в рабочую директорию контейнера.

• RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt: Устанавливает все зависимости, перечисленные в requirements.txt.

• COPY ./src ./src: Копирует содержимое локальной папки src в папку src внутри контейнера.

• CMD ["uvicorn", "src.main:app", "--host", "0.0.0.0", "--port", "80", "--reload"]: Команда, которая будет выполняться при запуске контейнера. В данном случае запускается uvicorn для обслуживания вашего FastAPI-приложения.

Важно: Разделяйте команды в Dockerfile вертикальными пробелами. Docker умеет кешировать каждый блок команд, что ускоряет пересборку образа при изменениях.

3.5. Сборка образа Docker и запуск контейнера

Находясь в корневой директории проекта test в терминале, выполните следующие команды:

1. Сборка образа:

   docker build -t fastapi-image .

   (Имя fastapi-image может быть любым.)

2. Запуск контейнера на основе созданного образа:

   docker run --name fastapi-container -p 80:80 fastapi-image

   • fastapi-container: Имя вашего контейнера.

   • fastapi-image: Имя созданного вами образа.

   • -p 80:80: Перенаправляет порт 80 контейнера на порт 80 вашей локальной машины.

После выполнения команды вы увидите, что uvicorn запустился по адресу http://localhost. Откройте этот адрес в браузере, чтобы увидеть результат работы вашего FastAPI-приложения.

3.6. Управление контейнером

• Завершение работы приложения: Нажмите Ctrl+C в терминале, где запущен контейнер.

• Удаление контейнера:

  docker rm fastapi-container

• Запуск контейнера в фоновом режиме (detached mode):

  docker run --name fastapi-container -p 80:80 -d fastapi-image

  Теперь контейнер будет работать в фоновом режиме, и вы сможете продолжить пользоваться терминалом. Проверьте работу приложения на http://localhost.

3.7. Синхронизация изменений с помощью Volumes

Если вы измените код в main.py на локальной машине, вы не увидите изменений в работающем контейнере, так как файл main.py внутри контейнера не обновился. Для синхронизации изменений используйте Volumes.

Volumes — это механизм в Docker, предназначенный для хранения данных, которые должны сохраняться независимо от жизненного цикла контейнера.

1. Остановите и удалите текущий контейнер (если он запущен):

   docker stop fastapi-container
   docker rm fastapi-container

2. Запустите контейнер с Volumes:

   docker run --name fastapi-container -p 80:80 -d -v $(pwd):/code fastapi-image

   • -v $(pwd):/code: Привязывает текущую рабочую директорию вашей локальной машины ($(pwd)) к директории /code внутри контейнера. Теперь любые изменения в файлах на локальной машине будут немедленно отражаться в контейнере.

Теперь, если вы измените содержимое файла main.py и обновите страницу http://local, вы сразу увидите изменения.

3.8. Разработка в VSCode внутри контейнера

Теперь возникла другая проблема: VSCode на локальной машине "не знает" о зависимостях, установленных внутри контейнера (например, FastAPI). Чтобы решить это, мы будем использовать возможности удаленной разработки VSCode.

1. Установите расширения VSCode: Откройте VSCode на локальной машине и установите следующие расширения:

   • Docker

   • Dev Containers

2. Подключение к запущенному контейнеру:

   • Убедитесь, что ваш контейнер запущен: docker ps.

   • В левом нижнем углу VSCode нажмите кнопку, похожую на >< (Open a Remote Window).

   • Выберите опцию "Attach to Running Container...".

   • VSCode предложит выбрать запущенный контейнер. Выберите fastapi-container (или как вы его назвали).

3. Открытие проекта в контейнере:

   • VSCode запустится внутри контейнера. Откройте папку /code (или ту, которую вы указали в WORKDIR Dockerfile).

   • Вы увидите то же содержимое, что и на локальной машине, но с важным отличием: в файле main.py Python больше не будет "ругаться" на отсутствие FastAPI, поскольку он установлен в контейнере.

4. Установите расширение Python в этом новом, "удаленном" окне VSCode (внутри контейнера), если оно ещё не установлено.

Поздравляем! Теперь вы можете разрабатывать непосредственно внутри вашего Docker-контейнера.

4. Использование Docker Compose

Постоянно вводить длинные команды docker run не очень удобно. Здесь на помощь приходит Docker Compose.

Docker Compose — это инструмент для определения и запуска многоконтейнерных Docker-приложений. Он позволяет описывать инфраструктуру приложения в одном файле (docker-compose.yml) и управлять всеми сервисами как единым целым.

4.1. Установка Docker Compose

sudo curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/v2.38.1/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-compose
sudo mv /usr/local/bin/docker-compose /usr/bin/docker-compose
sudo chmod +x /usr/bin/docker-compose

Проверка версии Docker Compose

docker-compose version

Вы должны увидеть версию Docker Compose.

4.2. Настройка docker-compose.yml

1. Остановите и удалите текущий контейнер (если он запущен):

   docker stop fastapi-container
   docker rm fastapi-container

2. В корневой директории проекта test создайте файл с именем docker-compose.yml и скопируйте в него следующий код:

   services:
     app:
       build: .
       container_name: python-server
       command: uvicorn src.main:app --host 0.0.0.0 --port 80 --reload
       ports:
         - 80:80
       volumes:
         - .:/code

   • services: Определяет сервисы (контейнеры), из которых состоит ваше приложение.

   • app: Имя вашего сервиса (можно выбрать любое).

   • build: .: Указывает Docker Compose, что нужно собрать образ из текущей директории (где находится Dockerfile).

   • container_name: Присваивает имя контейнеру (python-server).

   • command: Команда, которая будет запущена при старте контейнера.

   • ports: Перенаправляет порты (локальный:контейнер).

   • volumes: Монтирует текущую директорию локальной машины к /code внутри контейнера для синхронизации кода.

4.3. Запуск приложения с Docker Compose

Находясь в корневой директории проекта test в терминале, выполните:

docker-compose up

Docker Compose автоматически соберет образ (если нужно) и запустит контейнер. Проверьте работу приложения на http://localhost:80. Вы увидите, что всё работает, но теперь для запуска понадобилась всего одна команда!

4.4. Остановка приложения с Docker Compose

Чтобы остановить все сервисы, определенные в docker-compose.yml, выполните:

docker-compose down

5. Добавление нового сервиса (Redis) с Docker Compose

Docker Compose значительно упрощает добавление новых сервисов в вашу инфраструктуру. Давайте добавим Redis.

5.1. Обновление docker-compose.yml

Дополните ваш файл docker-compose.yml следующим образом:

services:
  app:
    build: .
    container_name: python-server
    command: uvicorn src.main:app --host 0.0.0.0 --port 80 --reload
    ports:
      - 80:80
    volumes:
      - .:/code
    depends_on:
      - redis # Добавлено: указывает зависимость от сервиса redis

  redis: # Новый сервис для Redis
    image: redis:alpine # Имя образа Redis с Docker Hub

• depends_on: - redis: Указывает Docker Compose, что сервис app зависит от сервиса redis. Это гарантирует, что Redis будет запущен до app.

• redis: image: redis:alpine: Определяет новый сервис redis и указывает, какой образ использовать (взятый с Docker Hub).

5.2. Обновление requirements.txt

Добавьте зависимость redis в ваш файл requirements.txt:

fastapi
uvicorn
redis

5.3. Пересборка образа и запуск контейнеров

Теперь пересоберите образ и запустите все сервисы с Docker Compose. Флаг --build заставит Docker Compose пересобрать образ app, а -d запустит контейнеры в фоновом режиме.

docker-compose up --build -d

#5.4. Проверка запущенных контейнеров

Убедитесь, что запустились оба контейнера (python-server и redis:alpine):

docker ps

5.5. Проверка установки Redis в VSCode (внутри контейнера)

1. Снова подключитесь к контейнеру через VSCode (>< -> "Attach to Running Container..." -> python-server).

2. Если вы пересобирали образ, вам, возможно, придется переустановить расширение Python в этом "удаленном" окне VSCode.

3. После установки расширения откройте main.py и попробуйте импортировать Redis:

   import redis

   Если VSCode не подсвечивает эту строку как ошибку, значит, Redis успешно установлен в контейнере, и вы можете его использовать в вашем приложении.

6. Настройка отладки (Debug)

Отладка критически важна для разработки. Давайте настроим отладку вашего Python-приложения внутри контейнера.

1. Закройте удаленное соединение VSCode (>< -> "Close Remote Connection").

2. Обновите requirements.txt, добавив библиотеку для отладки:

   fastapi
   uvicorn
   redis
   debugpy

3. Добавьте порт для отладки в docker-compose.yml:

   services:
     app:
       build: .
       container_name: python-server
       command: uvicorn src.main:app --host 0.0.0.0 --port 80 --reload
       ports:
         - 80:80
         - 5678:5678 # Добавлено: порт для отладки
       volumes:
         - .:/code
       depends_on:
         - redis
   
     redis:
       image: redis:alpine

   • - 5678:5678: Перенаправляет порт 5678 контейнера (который будет использоваться для отладки) на порт 5678 вашей локальной машины.

4. Пересоберите образ и запустите контейнеры:

   docker-compose up --build -d

5. Снова подключитесь VSCode к контейнеру (>< -> "Attach to Running Container..." -> python-server).

6. Внесите изменения в main.py, добавив строки для debugpy:

   from fastapi import FastAPI
   
   app = FastAPI()
   
   import debugpy
   debugpy.listen(("0.0.0.0", 5678)) # Начинаем слушать порт для отладки
   
   @app.get("/")
   def read_root():
       return {"Hello": "привет"}

   VSCode должен определить debugpy без ошибок.

7. Настройка запуска отладчика в VSCode:

   • Перейдите в раздел Run and Debug (иконка жука) в левой боковой панели VSCode.

   • Если файла launch.json нет, нажмите "create a launch.json file".

   • Выберите "Remote Attach" (или "Python: Remote Attach").

   • Выберите localhost и укажите порт 5678.

   • Файл launch.json будет создан с соответствующими настройками.

8. Запуск отладчика:

   • Установите точку останова в вашем коде (например, на строке return {"Hello": "привет"}).

   • Нажмите F5 (или кнопку "Start Debugging") в VSCode.

   • Обновите страницу http://localhost:80 в браузере. Вы увидите, что выполнение кода остановилось на вашей точке останова, и вы можете использовать все функции отладчика VSCode.

Теперь ваша среда разработки полностью настроена для эффективной работы с Python-проектами в изолированных Docker-контейнерах, включая удобную отладку!