Создание виртуальной среды (окружения)

Для работы с Django необходимо сначала создать виртуальную среду для работы.

Виртуальная среда представляет собой подраздел системы, в котором вы можете устанавливать пакеты в изоляции от всех остальных пакетов Python. Отделение библиотек одного проекта от других проектов принесет пользу при развертывании(deploy) проекта на сервере.

Виртуальные окружения

Система управления пакетами Pip устанавливает пакеты в одно из двух окружений — в общесистемное или пользовательское. Интерпретатор Python при импорте модуля или пакета ищет его сначала в пользовательском окружении, затем — в общесистемном. Такая последовательность позволяет пользователю иметь нужные именно ему версии библиотек.

Но даже двух окружений недостаточно, когда программист начинает работать с несколькими проектами, ведь разные проекты могут иметь разные наборы зависимостей.

Еще более тяжелый случай: разные проекты могут зависеть от общей библиотеки, но требовать разные ее версии — тогда происходит конфликт версий.

Очевидно, что разработчику на Python нужен какой-то механизм, позволяющий содержать разные проекты в изолированных песочницах. Такой механизм существует. Он называется виртуальные окружения.

Устройство виртуальных окружений

Каждое виртуальное окружение представляет собой директорию. Ее содержимое структурно напоминает общесистемное окружение — поддиректории соответственно названы и наполнены. Давайте рассмотрим пример:

tree env

env

├── bin
│   ├── activate
│   …
│   ├── pip3
│   ├── pip3.11
│   ├── pip3.9
│   …
│   ├── python3 -> python
│   └── python3.9 -> python
├── lib
│   └── python3.9
│       └── site-packages
│           ├── pip
│           │   ├── …
│           …
│           └── setuptools-68.1.2.dist-info
│               ├── …
…

В директории виртуального окружения находится директория bin/, внутри которой расположены:

• Копия интерпретатора под именем python3 (символическая ссылка на оригинал)

• Копия исполняемого файла pip

В соседней директории по пути lib/python3.9/site-packages есть библиотеки, уже установленные в окружение. Как правило, только что созданное окружение имеет:

• Установленный пакет pip (исполняемый файл bin/pip — его точка входа)

• Пакет Setuptools

Эти два пакета составляют необходимый минимум для разработки проекта на Python.

При работе в окружении нужно запускать не системные Python и pip, а исполняемые файлы из директории bin. Когда интерпретатор Python находится в окружении, он знает, где находятся все доступные пакеты. Интерпретатор находит их по относительному пути ../lib/python3.9. В таком случае копия pip из директории bin/ устанавливает пакеты в это же окружение, не затрагивая систему. Получается та самая изоляция.

Создание виртуального окружения

Вручную создавать всю описанную иерархию директорий и файлов не нужно — для этого есть специальный модуль venv.

В macOS и Windows этот модуль входит в поставку Python. На Ubuntu его нужно установить отдельно командой:

 apt install python3-venv

python3 -m venv --help

Примерный вывод консоли

Обычно окружение создается командой.

python3 -m venv `имя окружения`

Давайте попробуем создать виртуальное окружение с именем my_venv и установить туда пакет cowsay:

Пакет устанавливается вместе с точкой входа, которую можно вызвать командой my_venv/bin/cowsay. Также сам пакет становится доступен интерпретатору, но только тому, что был запущен из окружения.

Установка и вызов пакета без активации

В таком виде виртуальное окружение уже можно использовать полноценно. Но постоянно вводить команды с префиксом my_venv/bin/ не очень удобно.

Есть способ упростить вызов команд, доступных в окружении — это активация.

Активация окружения

При создании окружения в поддиректорию bin помещается сценарий оболочки, который на macOS и Ubuntu называется activate, а на Windows — activate.bat. Чтобы выполнить этот сценарий, нужно вызвать команду:

• на macOS и Linux:

source my_venv/bin/activate

• на Windows:

C:\> my_venv\Scripts\activate.bat

В команде выше обратите внимание, что в Windows поддиректория с исполняемыми файлами называется не bin, а Scripts.

На Mac и Linux активация выглядит следующим образом:

Активация окружения

После активации отпала необходимость указывать путь до вызываемого исполняемого файла.

Теперь cowsay и python вызываются без префикса, но это все те же команды из окружения.

Еще изменилось приглашение оболочки: в нем стало отображаться имя окружения. Это работает на macOS и Linux и всегда напоминает, что мы находимся в виртуальном окружении.

Деактивация окружения делается командой deactivate, которая становится доступна после активации.

В последней строке мы видим ошибку

command not found: cowsay 

Командой deactivate мы вышли из окружения my_venv и попытались вызвать пакет cowsay

Активация и деактивация окружения влияют только на текущую сессию — то есть заметны только в этом конкретном терминале. Это удобно, потому что так можно иметь несколько окружений и активировать их одновременно в разных окнах терминала.

Выводы

Виртуальные окружения — мощный и удобный инструмент изоляции программ друг от друга и от системы. Изоляция позволяет использовать даже разные версии Python в разных окружениях — при работе над проектами разного "возраста" такое часто бывает жизненно необходимо.