python的沙盒环境--virtualenv

VirtualEnv用于在一台机器上创建多个独立的python运行环境，VirtualEnvWrapper为前者提供了一些便利的命令行上的封装。

使用 VirtualEnv 的理由：

隔离项目之间的第三方包依赖，如A项目依赖django1.2.5，B项目依赖django1.3。
为部署应用提供方便，把开发环境的虚拟环境打包到生产环境即可,不需要在服务器上再折腾一翻。

使用说明：

安装： sudo easy_install virtualenv

建立新的运行环境：virtualenv <env-name>

进入相应的独立环境：source <env-path>/bin/activate

最近无意中看到一本书《Python Testing Cookbook》，正好我们项目最近要提高测试质量，就”翻“来看看。书中介绍了一些方便的工具，比如virtualenv。
通过virtualenv可以方便的创建一个隔离的python环境，即所谓的沙盒。沙盒的好处包括：

解决库之间的版本依赖，比如同一系统上不同应用依赖同一个库的不同版本。
解决权限限制，比如你没有root权限。
尝试新的工具，而不用担心污染系统环境。

当然，virtualenv还是需要安装到系统环境的，通过easy_install。然后就可以创建沙盒了：
$virtualenv 沙盒名（比如mysandbox）
这个命令会创建一个目录mysandbox，沙盒的所有内容都在该目录下。在mysandbox/bin目录下有个定制的python解释器，它会优先使用mysandbox/lib/pythonX.X/site-packages目录下的库。通过该解释器安装的库都放在上述目录中。
为了方便使用，virtualenv在mysandbox/bin目录下还提供了两个脚本：
$source mysandbox/bin/activate : 启用指定的沙盒。其实只是改变环境变量PATH中python的路径。你会注意到控制台的前缀变成了 (mysandbox)$，提示你已经进入该沙盒环境。
$source mysandbox/bin/deactivate : 关闭指定的沙盒。
之前说到沙盒的解释器会优先查找沙盒的site-packages目录，如果找不到，就会查找系统的site-packages目录。我们可以在创建沙盒时加入参数--no-site-packages来禁止它查找系统的目录。
virtualenv的作者还无私地推荐了另一个强大的沙盒工具 zc.buildout。
”I strongly recommend anyone doing application development or deployment use one of these tools.“

作者是 Mosky Virtualenv 和 Pythonbrew 都是可以創造虛擬（獨立）Python 環境的工具，只是虛擬（獨立）標的不同。

Virtualenv 可以隔離函數庫需求不同的專案，讓它們不會互相影響。在建立並啟動虛擬環境後，透過 pip 安裝的套件會被放在虛擬環境中，專案就可以擁有一個獨立的環境。

簡而言之，Virtualenv 可以幫你做到：

在沒有權限的情況下安裝新套件
不同專案可以使用不同版本的相同套件
套件版本升級時不會影響其他專案

Pythonbrew 則可以在家目錄中安裝多個 Python，並迅速地切換版本；也可以在指定的 Python 版本下批次測試你的 Python 程式；另外更整合了 Virtualenv。

這篇文章會詳細介紹這兩個工具，讓你在多人開發及多版本開發的環境中更得心應手。

事前準備

Python 的 package 通常會上傳至 PyPI，有很多工具都可以從 PyPI 安裝 package。下面會使用 easy_install 這個工具（由 setuptools 提供）來安裝 Virtualenv 和 Pythonbrew。

01. Linux

如果不知道 easy_install 或還沒安裝 setuptools，在 Debian/Ubuntu 可以用下列指令安裝：

$ sudo apt-get install python-setuptools

在 Fedora/CentOS/Redhat/openSUSE，則可以使用：

$ su -

# yum install python-setuptools

02. Windows

在 Windows 則可以從 setuptools 的頁面找到 *.exe 格式的安裝檔案。安裝完後，可以在 C:\PythonX.Y\Scripts\（X.Y 是 Python 的版本）下找到 easy_install.exe。記得把這個路徑放進 Windows 環境變數中的 PATH。

接著就可以輕鬆安裝任何在 PyPI 的 Python Package 囉。

Virtualenv - Virtual Python Environment builder

01. 安裝

Pythonbrew 已整合了 Virtualenv，如果不想額外安裝一個套件，也可以不要裝 Virtualenv。

如果需要安裝，請於命令列模式下輸入下列指令：

# easy_install virtualenv

02. 使用方法

I. 建立虛擬環境

請於命令列模式下輸入下列指令：

$ virtualenv [指定虛擬環境的名稱]

例如下列指令會建立名為 "ENV" 的虛擬環境：

$ virtualenv ENV

預設在建立虛擬環境時，會依賴系統環境中的 site packages，如果想完全不依賴系統的 packages，可以加上參數 --no-site-packages 來建立虛擬環境：

$ virtualenv --no-site-packages [指定虛擬環境的名稱]

II. 啟動虛擬環境

請先切換當前目錄至建立的虛擬環境中。前例中，建立名稱為 "ENV"，則：

$ cd ENV

接著，啟動虛擬環境：

$ source bin/activate

在 Windows 環境中則改用：

> \path\to\env\Scripts\activate.bat

然後就可以注意到，在 shell 提示字元的最前面多了虛擬環境的名稱提示：

(ENV) ...$

III. 退出虛擬環境

請於命令列模式下輸入下列指令：

$ deactivate

就可以回到系統原先的 Python 環境。

IV. 在虛擬環境安裝新的 Python 套件

Virtualenv 在安裝時會附帶 pip 這個 Python 的套件安裝工具，當虛擬環境被啟動時，由它安裝的 package 會出現在虛擬環境的資料夾中，用法是：

(ENV)...$ pip install [套件名稱]

如果系統也有安裝 pip，請特別注意是否已經啟動虛擬環境，否則套件會被安裝到系統中，而非虛擬環境裡。

如果想要避免 pip 在沒有進入虛擬環境時被使用，可以在 ~/.bashrc 加上：

export PIP_REQUIRE_VIRTUALENV=true

要求 pip 一定要在虛擬環境中執行。

也可以用下面的設定，讓系統的 pip 自動使用啟動中的虛擬環境。

export PIP_RESPECT_VIRTUALENV=true

避免意外將套件安裝至系統環境。

V. 從程式中指定使用虛擬環境的函數庫

無法從 Shell 啟動虛擬環境的情況，像是使用 mod_python 或 mod_wsgi，這時可以在 Python 的程式中加上：

activate_this = '/path/to/env/bin/activate_this.py'

execfile(activate_this, dict(__file__=activate_this))

來使用安裝在虛擬環境中的 packages。

03. 延伸套件：Virtualenvwrapper

Virtualenvwrapper 是一個 Virtualenv 的 extension，可使虛擬環境的管理變得更容易。

詳細來說，Virtualenvwrapper 提供下述功能：

將所有的虛擬環境整合在一個目錄下。
管理（新增、移除、複製）所有的虛擬環境。
可以使用一個命令切換虛擬環境。
Tab 補全虛擬環境的名字。
每個操作都提供允許使用者自訂的 hooks。
可撰寫容易分享的 extension plugin 系統。

I. 安裝

請於命令列模式下輸入下列指令：

# easy_install virtualenvwrapper

II. 使用方法

於 $WORKON_HOME製作虛擬環境：

$ mkvirtualenv [-i package] [-r requirements_file] [virtualenv options] ENVNAME

列出所有的虛擬環境：

$ lsvirtualenv [-b] [-l] [-h]

-b 是簡短模式；-l 是詳細模式（預設）；-h 是印出 help 資訊。

移除虛擬環境：

$ rmvirtualenv ENVNAME

複製虛擬環境：

$ cpvirtualenv ENVNAME TARGETENVNAME

啟動虛擬環境：

$ workon [environment_name]

如果只輸入 workon，則會列出所有的虛擬環境。

離開虛擬環境一樣是使用 deactivate。

可以使用下面的設定來告訴 pip Virtualenv 的路徑。

export PIP_VIRTUALENV_BASE=$WORKON_HOME

Virtualenvwrapper 的功能當然不只如此，更多功能可以參考 Virtualenvwrapper 的官方文件。

Pythonbrew

01. 安裝

Pythonbrew 是個比較新的專案，雖然比較新，卻非常完整。它也有整合上面介紹的 Virtualenv。可以用類似 Virtualenvwrapper 的方式來操作 Virtualenv。

安裝方式與 Virtualenv 一樣，只要輸入下面的指令就可以了：

# easy_install $ pythonbrew

Pythonbrew 官方有推薦的安裝方式，但這篇教學為求一致性，就不額外介紹了，可以參考 pythonbrew/README.rst。

對於 Windows 的使用者，很可惜地，Pythonbrew 暫時沒有支援 Windows 的計畫 (#6: Windows Support? - Issues - utahta/pythonbrew - GitHub)。所以 Windows 暫時還沒辦法使用 Pythonbrew 囉。

經過 easy_install 的安裝後，還需要在 shell 執行：

$ pythonbrew_install

才會把初始的設定檔和資料夾配置進你的家目錄。接著要修改 ~/.bashrc 的配置：

$ echo "source ~/.pythonbrew/etc/bashrc" >> ~/.bashrc

這樣就算安裝完全囉。

Pythonbrew 使用 curl 來抓取資料，如果你的系統沒有，請記得安裝。Ubuntu 上可以使用這行指令：

$ sudo apt-get install curl

02. 編譯前準備

因為 Pythonbrew 採取下載 tarball，並編譯、安裝的方法，所以我們要先為系統準備好編譯 Python 所需的套件。

也因為許多 Linux 發行版都已打包 Python，所以我們可以偷懶一點，用已經打包好的套件來解決編譯所需的相依性。在 Ubuntu/Debian 上，可以透過：

$ sudo apt-get build-dep python2.7

來安裝所有編譯 Python 2.7 所需的套件。雖然已經能夠安裝得相當完整，但還是缺少了 gdbm 這個 module，如果需要的話，可以透過：

$ sudo apt-get build-dep python-gdbm

來安裝編譯 gdbm 所需的套件。

註：bsddb185、linuxaudiodev、ossaudiodev、sunaudiodev 等是按以上方式安裝後，仍會缺少的 module。其中 ossaudiodev（Open Sound System）在隨 Ubuntu 發布的 Python 中有提供，列出來讓大家參考。

Fedora/CentOS/Redhat/openSUSE 則可以使用 yum-builddep 這個指令。

03. 使用方法

Pythonbrew 的操作不外乎安裝、移除、列出及使用新的 Python 版本，下面是依照初次使用時所需的指令順序來介紹。

I. 列出可安裝的版本

首先我們用 list --know 列出可以安裝的 Python 版本：

$ pythonbrew list --know

II. 安裝新的版本

接著利用 install VERSION 來下載並編譯 Python 到本機，除了接 Python 的版本編號以外，也可以接 Python 的 tarball 路徑或網址來安裝；也能調整編譯 Python 的選項。下面是一些例子：

$ pythonbrew install 2.7.2

$ pythonbrew install --verbose 2.7.2

$ pythonbrew install --force 2.7.2

$ pythonbrew install --no-test 2.7.2

$ pythonbrew install --configure="CC=gcc_4.1" 2.7.2

$ pythonbrew install --no-setuptools 2.7.2

$ pythonbrew install http://www.python.org/ftp/python/2.7/Python-2.7.2.tgz

$ pythonbrew install /path/to/Python-2.7.2.tgz

$ pythonbrew install /path/to/Python-2.7.2

$ pythonbrew install 2.7.2 3.2

III. 清理安裝時產生的檔案

下載的 Python tarball 會放在 ~/.pythonbrew/dists/ 下；而編譯則會在 ~/.pythonbrew/build/ 下進行。如果想清理這兩個目錄，可以使用：

$ pythonbrew cleanup

IV. 列出所有已安裝的版本

安裝好之後，可以使用 list 命令列出所有已安裝的 Python 版本：

$ pythonbrew list

後面有打星號的，就是現在正在使用的 Python 版本。

V. 切換已安裝的版本

可以使用 switch 來切換預設的 Python 版本：

$ pythonbrew switch VERSION

如果只想在當前的 shell 下切換，可以使用 use：

$ pythonbrew use VERSION

要切換回預設的環境時，使用 off：

$ pythonbrew off

就會返回系統環境的 Python 了。

VI. 批次在不同版本下測試

最重要的是，可以用系統內所有安裝過的 Python 版本，或指定的 Python 版本來測試自己的程式！

$ pythonbrew py test.py # 使用所有有安裝的版本

$ pythonbrew py -v test.py # 詳細輸出

$ pythonbrew py -p 2.7.2 -p 3.2 test.py # 指定特定的版本

VII. 移除已安裝的版本

若想移除已經安裝的 Python，則可以使用 uninstall：

$ pythonbrew uninstall 2.7.2

$ pythonbrew uninstall 2.7.2 3.2

VIII. 與 Virtualenv 的整合

要注意 Pythonbrew 中所提供的 Virtualenv，是基於 Pythonbrew 中所安裝的 Python（置於 ~/.pythonbrew/venvs/Python-VERSION/ 下）。在不使用 Pythonbrew 的情況下，無法使用附屬於 Pythonbrew 的 venv 功能。

Pythonbrew 提供了和 Virtualenvwrapper 類似的功能，只是沒有像 Virtualenvwrapper 那麼完整的 plugin 系統。所有在 Pythonbrew 中的 Virtualenv 指令都以 venv 作為第一個副命令。

$ pythonbrew venv create [指定虛擬環境的名稱]

$ pythonbrew venv list

$ pythonbrew venv use [指定虛擬環境的名稱]

$ pythonbrew venv delete [指定虛擬環境的名稱]

離開虛擬環境一樣是使用 deactivate。

IX. Buildout

如果有使用 Buildout 這個工具，也可以透過 Pythonbrew 來執行：

$ pythonbrew buildout

$ pythonbrew buildout -p 2.6.6 # 指定版本

X. 自我更新

最後，Pythonbrew 有內建更新自己的指令：

$ pythonbrew update

$ pythonbrew update --master

$ pythonbrew update --develop

Virtualenv 和 Pythonbrew 就介紹到這邊，如果想獲得更多資訊，可以多多參考它們的官網哦。祝大家玩得愉快。

參考資料