הגדרת סביבת Python וירטואלית: יצירת סביבה מבודדת

בעולם פיתוח ה-Python, ניהול תלויות והבטחת בידוד פרויקטים הם קריטיים ליצירת יישומים חזקים וקלים לתחזוקה. אחת הדרכים היעילות ביותר להשיג זאת היא באמצעות סביבות וירטואליות. סביבה וירטואלית היא ספריה עצמאית המכילה מפרש Python ספציפי יחד עם החבילות המותקנות בו. זה מאפשר לך לעבוד על מספר פרויקטים בו זמנית, כל אחד עם סט ייחודי משלו של תלויות, מבלי שיתעוררו קונפליקטים מגרסאות חבילות שונות.

למה להשתמש בסביבות וירטואליות?

שקול תרחיש שבו אתה עובד על שני פרויקטים של Python. פרויקט A דורש גרסה 1.0 של ספרייה מסוימת, בעוד שפרויקט B צריך גרסה 2.0 של אותה ספרייה. ללא סביבות וירטואליות, התקנת הספריה באופן גלובלי עלולה לגרום לבעיות תאימות עבור אחד הפרויקטים. סביבות וירטואליות פותרות בעיה זו על ידי מתן מרחבים מבודדים לכל פרויקט כדי שיהיה לו סט חבילות משלו.

הנה כמה יתרונות עיקריים של שימוש בסביבות וירטואליות:

• בידוד תלויות: לכל פרויקט יש סט תלויות משלו, המונע קונפליקטים.
• ניהול גרסאות: נהל בקלות גרסאות שונות של חבילות עבור פרויקטים שונים.
• שחזור פרויקטים: ודא שניתן לשכפל את הפרויקט שלך בקלות על מכונות שונות עם אותן תלויות.
• סביבה גלובלית נקייה: שמור על התקנת ה-Python הגלובלית שלך נקייה ולא עמוסה.

הגדרת סביבות וירטואליות: virtualenv ו-venv

ישנם שני כלים עיקריים ליצירת סביבות וירטואליות ב-Python: virtualenv ו-venv. virtualenv היא חבילה של צד שלישי שקיימת כבר זמן רב ומציעה מגוון רחב של תכונות. venv הוא מודול מובנה ב-Python 3.3 ומאוחר יותר, המספק אלטרנטיבה קלה משקל ל-virtualenv. שני הכלים משיגים את אותה מטרה: יצירת סביבות Python מבודדות.

שימוש ב-virtualenv

virtualenv הוא כלי פופולרי ונמצא בשימוש נרחב ליצירת סביבות וירטואליות. כך משתמשים בו:

התקנה

ראשית, עליך להתקין את virtualenv. אתה יכול לעשות זאת באמצעות pip:

            pip install virtualenv
            

              
                Copy
              
            
          

יצירת סביבה וירטואלית

לאחר התקנת virtualenv, תוכל ליצור סביבה וירטואלית בספריית הפרויקט שלך. נווט אל ספריית הפרויקט שלך במסוף והפעל את הפקודה הבאה:

            virtualenv myenv
            

              
                Copy
              
            
          

פקודה זו יוצרת ספריה חדשה בשם myenv (אתה יכול לבחור כל שם שתרצה) המכילה את הסביבה הווירטואלית. הספריה myenv תכיל את ספריות המשנה הבאות:

• bin: מכיל את קובץ ההפעלה של Python ואת סקריפטי ההפעלה.
• include: מכיל כותרות C עבור קומפילציה של הרחבות Python.
• lib: מכיל את ספריית site-packages שבה יגורו החבילות המותקנות.

הפעלת הסביבה הווירטואלית

כדי להשתמש בסביבה הווירטואלית, עליך להפעיל אותה. זה ישנה את משתני הסביבה של ה-shell שלך כדי להשתמש במפרש ה-Python ובחבילות בתוך הסביבה הווירטואלית.

ב-Linux/macOS, השתמש בפקודה הבאה:

            source myenv/bin/activate
            

              
                Copy
              
            
          

ב-Windows, השתמש בפקודה הבאה:

            myenv\Scripts\activate
            

              
                Copy
              
            
          

לאחר ההפעלה, תבחין ששורת הפקודה שלך משתנה כדי לציין את הסביבה הווירטואלית הפעילה (לדוגמה, (myenv) $). כעת, כל חבילה שתתקין באמצעות pip תותקן בתוך הסביבה הווירטואלית ולא תשפיע על התקנת ה-Python הגלובלית שלך או על סביבות וירטואליות אחרות.

ביטול הפעלה של הסביבה הווירטואלית

כשתסיים לעבוד על הפרויקט, תוכל לבטל את הפעלת הסביבה הווירטואלית על ידי הפעלת הפקודה הבאה:

            deactivate
            

              
                Copy
              
            
          

זה יחזיר את שורת הפקודה שלך למצבה הרגיל ויחזור להשתמש בהתקנת ה-Python הגלובלית שלך.

שימוש ב-venv

venv הוא מודול מובנה ב-Python 3.3 ומאוחר יותר, המספק אלטרנטיבה קלה משקל ל-virtualenv. מומלץ בדרך כלל להשתמש ב-venv אם אתה משתמש בגרסת Python הכוללת אותו.

יצירת סביבה וירטואלית

כדי ליצור סביבה וירטואלית באמצעות venv, נווט אל ספריית הפרויקט שלך במסוף והפעל את הפקודה הבאה:

            python3 -m venv myenv
            

              
                Copy
              
            
          

פקודה זו יוצרת ספריה חדשה בשם myenv (או כל שם שתבחר) המכילה את הסביבה הווירטואלית, בדומה ל-virtualenv.

הפעלת הסביבה הווירטואלית

תהליך ההפעלה עבור venv זהה לזה של virtualenv. ב-Linux/macOS, השתמש בפקודה הבאה:

            source myenv/bin/activate
            

              
                Copy
              
            
          

ב-Windows, השתמש בפקודה הבאה:

            myenv\Scripts\activate
            

              
                Copy
              
            
          

לאחר ההפעלה, שורת הפקודה שלך תציין את הסביבה הווירטואלית הפעילה, וכל חבילה שתתקין תבודד בתוך הסביבה.

ביטול הפעלה של הסביבה הווירטואלית

ביטול הפעלה של סביבת venv זהה גם לזה של virtualenv:

            deactivate
            

              
                Copy
              
            
          

ניהול תלויות באמצעות pip

לאחר שהפעלת סביבה וירטואלית, תוכל להשתמש ב-pip כדי להתקין, לשדרג ולהסיר חבילות. הנה כמה פקודות pip נפוצות:

• התקנת חבילה: pip install package_name (לדוגמה, pip install requests)
• התקנת גרסה ספציפית של חבילה: pip install package_name==version (לדוגמה, pip install requests==2.26.0)
• שדרוג חבילה: pip install --upgrade package_name (לדוגמה, pip install --upgrade requests)
• הסרת חבילה: pip uninstall package_name (לדוגמה, pip uninstall requests)
• רשימת חבילות מותקנות: pip list או pip freeze

יצירת קובץ דרישות

כדי להבטיח שניתן לשכפל בקלות את התלויות של הפרויקט שלך במכונות אחרות, מומלץ ליצור קובץ requirements.txt. קובץ זה מפרט את כל החבילות והגרסאות שלהן המותקנות בסביבה הווירטואלית שלך.

כדי ליצור קובץ requirements.txt, הפעל את הסביבה הווירטואלית שלך והפעל את הפקודה הבאה:

            pip freeze > requirements.txt
            

              
                Copy
              
            
          

זה ייצור קובץ בשם requirements.txt בספריית הפרויקט שלך. לאחר מכן תוכל לכלול קובץ זה במערכת בקרת הגרסאות של הפרויקט שלך (לדוגמה, Git) כך שאחרים יוכלו להתקין בקלות את אותן תלויות.

התקנה מקובץ דרישות

כדי להתקין את התלויות המפורטות בקובץ requirements.txt, הפעל את הסביבה הווירטואלית שלך והפעל את הפקודה הבאה:

            pip install -r requirements.txt
            

              
                Copy
              
            
          

זה יתקין את כל החבילות והגרסאות המצוינות שלהן מקובץ requirements.txt.

שיטות עבודה מומלצות לשימוש בסביבה וירטואלית

הנה כמה שיטות עבודה מומלצות שיש לפעול לפיהן בעת שימוש בסביבות וירטואליות:

• יצירת סביבה וירטואלית לכל פרויקט: זה מבטיח שלכל פרויקט יש סט תלויות מבודד משלו.
• עדכון קובץ הדרישות שלך: עדכן באופן קבוע את קובץ requirements.txt שלך כדי לשקף את התלויות הנוכחיות של הפרויקט שלך.
• שימוש בבקרת גרסאות: כלול את ספריית הסביבה הווירטואלית שלך בקובץ .gitignore של הפרויקט שלך כדי למנוע את העברתה לבקרת גרסאות. העבר רק את קובץ requirements.txt.
• מתן שמות עקביים לסביבות הווירטואליות שלך: השתמש במוסכמת מתן שמות עקבית עבור הסביבות הווירטואליות שלך כדי למנוע בלבול. לדוגמה, תוכל לקרוא להן .venv או venv.
• שימוש במנהל סביבה וירטואלית: שקול להשתמש במנהל סביבה וירטואלית כמו virtualenvwrapper או conda כדי לפשט את הניהול של מספר סביבות וירטואליות.

מנהלי סביבה וירטואלית

אמנם virtualenv ו-venv הם כלים מצוינים ליצירת סביבות וירטואליות, אך הם עלולים להפוך למסורבלים לניהול בעת עבודה עם מספר פרויקטים. מנהלי סביבה וירטואלית מספקים תכונות נוספות ונוחות לניהול סביבות וירטואליות.

virtualenvwrapper

virtualenvwrapper היא קבוצה של הרחבות ל-virtualenv שמקלה על יצירה, ניהול ועבודה עם סביבות וירטואליות. הוא מספק פקודות ליצירה, הפעלה, ביטול הפעלה ומחיקה של סביבות וירטואליות, כמו גם לרשימת סביבות זמינות.

כדי להתקין את virtualenvwrapper, השתמש ב-pip:

            pip install virtualenvwrapper
            

              
                Copy
              
            
          

ההתקנה והשימוש ב-virtualenvwrapper משתנים בהתאם למערכת ההפעלה שלך. עיין בתיעוד של virtualenvwrapper לקבלת הוראות מפורטות.

conda

conda היא מערכת ניהול חבילות, תלויות וסביבות בקוד פתוח. הוא משמש לעתים קרובות במדעי הנתונים ובמחשוב מדעי, אך ניתן להשתמש בו גם לפיתוח Python כללי. conda מאפשר לך ליצור ולנהל סביבות וירטואליות, כמו גם להתקין ולנהל חבילות.

כדי להתקין את conda, הורד והתקן את Anaconda או Miniconda מאתר האינטרנט של Anaconda.

כדי ליצור סביבת conda חדשה, השתמש בפקודה הבאה:

            conda create --name myenv python=3.9
            

              
                Copy
              
            
          

כדי להפעיל את הסביבה:

            conda activate myenv
            

              
                Copy
              
            
          

כדי לבטל את הפעלת הסביבה:

            conda deactivate
            

              
                Copy
              
            
          

Conda מציעה סט מקיף של כלים לניהול תלויות וסביבות, מה שהופך אותה לבחירה פופולרית עבור פרויקטים מורכבים.

שיקולים גלובליים ושיטות עבודה מומלצות

בעת עבודה בצוותים גלובליים או פריסת יישומים באזורים שונים, שקול גורמים אלה:

• גרסאות Python עקביות: ודא שכל חברי הצוות משתמשים באותה גרסת Python לפיתוח. זה מונע בעיות תאימות בלתי צפויות במהלך שילוב ופריסה. לדוגמה, צוות פיתוח בטוקיו, יפן, וצוות אחר בלונדון, בריטניה, צריכים להסכים על גרסת Python יחידה.
• סביבות סטנדרטיות: השתמש בכלים כמו Docker או Vagrant יחד עם סביבות וירטואליות כדי ליצור סביבות פיתוח ופריסה עקביות במערכות הפעלה ותשתיות שונות. זה מבטיח שהיישום שלך יתנהג כצפוי ללא קשר למערכת הבסיסית. תאר לעצמך פריסת יישום שפותח ב-macOS לשרת Linux; שימוש ב-Docker מבטיח התנהגות עקבית.
• הצמדת תלויות: השתמש במספרי גרסאות מדויקים בקובץ ה-`requirements.txt` שלך. זה מבטיח שכולם משתמשים באותן גרסאות בדיוק של תלויות, ומצמצם באגים פוטנציאליים הנגרמים מגרסאות ספריה שונות. במקום `requests>=2.0`, השתמש ב-`requests==2.28.1`.
• תאימות בין פלטפורמות: בדוק את היישום שלך במערכות הפעלה שונות (Windows, macOS, Linux) כדי לזהות ולפתור בעיות ספציפיות לפלטפורמה בשלב מוקדם של תהליך הפיתוח. צינורות CI/CD מבוססי ענן יכולים לבצע אוטומציה של בדיקות בפלטפורמות שונות.
• אזורי זמן: בעת התמודדות עם נתונים רגישים לזמן, השתמש באזור זמן עקבי (לדוגמה, UTC) וטפל בהמרות אזורי זמן כראוי. הימנע מהסתמכות על אזורי זמן מקומיים, מכיוון שהם יכולים להשתנות באזורים שונים.
• קידוד תווים: השתמש בקידוד UTF-8 עבור כל קבצי הטקסט (כולל קוד מקור וקבצי תצורה) כדי להבטיח טיפול נכון בתווים בינלאומיים.

פתרון בעיות נפוצות

הנה כמה בעיות נפוצות שאתה עלול להיתקל בהן בעת עבודה עם סביבות וירטואליות וכיצד לפתור אותן:

• בעיות הפעלה: אם אתה מתקשה להפעיל סביבה וירטואלית, ודא שאתה משתמש בסקריפט ההפעלה הנכון עבור מערכת ההפעלה וה-shell שלך. בדוק שוב את הנתיב לסקריפט ההפעלה וודא שהוא ניתן להפעלה.
• בעיות בהתקנת חבילות: אם אתה מתקשה להתקין חבילות, ודא שהפעלת את הסביבה הווירטואלית ושאתה משתמש בגרסה הנכונה של pip. ייתכן גם שתצטרך לשדרג את pip לגרסה העדכנית ביותר.
• קונפליקטים של תלויות: אם אתה נתקל בקונפליקטים של תלויות, נסה להשתמש ב-pipdeptree או pip-tools כדי לנתח את התלויות שלך ולזהות את החבילות המתנגשות. ייתכן שתצטרך לשדרג או לשנמך חבילות מסוימות כדי לפתור את הקונפליקטים.
• שחיתות בסביבה הווירטואלית: אם הסביבה הווירטואלית שלך נפגמת, תוכל לנסות למחוק אותה וליצור אותה מחדש מאפס.

מסקנה

סביבות וירטואליות הן כלי חיוני למפתחי Python, המספקות בידוד תלויות, ניהול גרסאות ושחזור פרויקטים. על ידי שימוש ב-virtualenv או venv, אתה יכול להבטיח שהפרויקטים שלך מבודדים זה מזה ושהתקנת ה-Python הגלובלית שלך נשארת נקייה. זכור ליצור קובץ requirements.txt עבור כל פרויקט כדי להקל על שכפול התלויות. על ידי ביצוע שיטות העבודה המומלצות המתוארות במדריך זה, תוכל לייעל את זרימת העבודה של פיתוח ה-Python שלך וליצור יישומים חזקים וקלים יותר לתחזוקה. לשיתוף פעולה גלובלי, סביבות סטנדרטיות וניהול תלויות קפדני הם בעלי חשיבות עליונה.