Opsežan vodič za Wheel format distribucije i stvaranje binarnih paketa za Python, osiguravajući učinkovitu i pouzdanu distribuciju softvera na različitim platformama.
Wheel format distribucije: Stvaranje binarnih paketa za Python
Python ekosustav uvelike se oslanja na učinkovito upravljanje paketima. Jedan od temelja ovog ekosustava je Wheel format distribucije, često označen ekstenzijom .whl. Ovaj vodič ulazi u zamršenosti Wheel formata, njegove prednosti i kako stvoriti binarne pakete za Python, namijenjene programerima širom svijeta koji teže glatkoj i pouzdanoj distribuciji softvera.
Što je Wheel format?
Wheel format je format ugrađenog paketa za Python. Dizajniran je da se lakše instalira od distribucija izvornog koda (sdist). Služi kao zamjena za stariji egg format, rješavajući nekoliko njegovih nedostataka. U suštini, to je ZIP arhiva sa specifičnom strukturom i metapodacima koji omogućuju pip i drugim alatima za instalaciju da brzo instaliraju paket bez potrebe da ga grade iz izvornog koda.
Ključne karakteristike Wheel formata
- Neovisnost o platformi (gdje je primjenjivo): Wheel paketi se mogu graditi za određene platforme i arhitekture (npr. Windows 64-bit, Linux x86_64) ili biti neovisni o platformi (čisti Python). To omogućuje stvaranje optimiziranih binarnih datoteka za različite operativne sustave.
- Jednostavna instalacija: Wheel format uključuje pre-built distribucije, minimizirajući potrebu za kompajliranjem koda tijekom instalacije. To značajno ubrzava postupak instalacije, posebno za pakete s C ekstenzijama ili drugim kompajliranim komponentama.
- Uključivanje metapodataka: Wheel paketi sadrže sve potrebne metapodatke o paketu, uključujući ovisnosti, informacije o verziji i ulazne točke. Ovi metapodaci su ključni za upravitelje paketa poput
pipkako bi pravilno rukovali ovisnostima i instalirali paket. - Atomska instalacija:
pipinstalira pakete iz Wheel formata na atomski način. To znači da se instalacija ili uspješno dovršava ili se potpuno vraća, sprječavajući djelomično instalirane pakete, što može dovesti do nedosljednosti. - Reproducibilnost: Wheel format poboljšava reproducibilnost pružanjem dosljednog artefakta izgradnje koji se može instalirati u više okruženja bez potrebe za ponovnom kompilacijom (pod pretpostavkom da se ciljna platforma podudara).
Zašto koristiti Wheel format?
Odabir Wheel formata umjesto distribucija izvornog koda nudi brojne prednosti, pojednostavljujući postupak instalacije i implementacije paketa. Evo pregleda ključnih prednosti:
Brže vrijeme instalacije
Jedna od najznačajnijih prednosti Wheel formata je njegova brzina. Pružanjem pre-built distribucija, Wheel eliminira potrebu za kompajliranjem koda tijekom instalacije. To je posebno korisno za pakete s kompajliranim ekstenzijama napisanim u C, C++ ili drugim jezicima. Zamislite implementaciju složene znanstvene biblioteke; korištenje Wheel formata drastično smanjuje vrijeme postavljanja na računalima krajnjih korisnika.
Primjer: Instaliranje numpy iz izvornog koda može potrajati nekoliko minuta, posebno na starijem hardveru. Instaliranje iz Wheel formata obično traje nekoliko sekundi.
Smanjena ovisnost o alatima za izgradnju
Instaliranje paketa iz izvornog koda često zahtijeva da korisnici imaju potrebne alate za izgradnju (kompajlere, zaglavlja itd.) instalirane na svom sustavu. To može biti prepreka ulasku, posebno za korisnike koji nisu upoznati s razvojem softvera. Wheel format uklanja ovu ovisnost, čineći instalaciju jednostavnijom i pristupačnijom.
Primjer: Znanstvenik podataka u istraživačkom laboratoriju možda nema potrebne kompajlere za izgradnju paketa iz izvornog koda. Wheel format im omogućuje da instaliraju paket izravno bez potrebe za konfiguriranjem svog okruženja.
Poboljšana pouzdanost
Pružanjem pre-built binarnih datoteka, Wheel format osigurava da je paket instaliran na dosljedan način u različitim okruženjima. To smanjuje rizik od pogrešaka instalacije zbog varijacija u konfiguracijama sustava ili verzijama alata za izgradnju. Ova dosljednost je najvažnija za aplikacije koje zahtijevaju stabilno i predvidljivo ponašanje.
Primjer: Web aplikacija implementirana na više poslužitelja mora imati dosljedne verzije paketa. Korištenje Wheel formata osigurava da su iste binarne datoteke instalirane na svakom poslužitelju, minimizirajući rizik od problema s implementacijom.
Povećana sigurnost
Wheel paketi mogu biti potpisani kako bi se provjerila njihova autentičnost i integritet. To pomaže spriječiti zlonamjerne aktere da distribuiraju krivotvorene pakete. Potpisivanje paketa pruža dodatni sloj sigurnosti, osiguravajući da korisnici instaliraju pouzdani softver.
Primjer: Organizacije mogu implementirati pravila koja zahtijevaju da svi paketi budu potpisani prije nego što se implementiraju u proizvodna okruženja. To štiti od napada na lanac opskrbe gdje se zlonamjerni kod ubacuje u pakete.
Stvaranje Wheel paketa: Vodič korak po korak
Stvaranje Wheel paketa je jednostavan postupak koji uključuje korištenje setuptools i wheel paketa. Evo detaljnog vodiča:
1. Postavljanje vašeg projekta
Prvo, provjerite je li vaš projekt pravilno strukturiran. U najmanju ruku, trebat će vam datoteka setup.py i izvorni kod vašeg paketa.
Primjer strukture projekta:
my_package/ ├── my_module/ │ ├── __init__.py │ └── my_function.py ├── setup.py └── README.md
2. Datoteka setup.py
Datoteka setup.py je srce vašeg projekta. Sadrži metapodatke o vašem paketu i definira kako bi ga trebalo izgraditi i instalirati. Evo primjera datoteke setup.py:
from setuptools import setup, find_packages
setup(
name='my_package',
version='0.1.0',
description='A simple example package',
long_description=open('README.md').read(),
long_description_content_type='text/markdown',
url='https://github.com/your_username/my_package',
author='Your Name',
author_email='your.email@example.com',
license='MIT',
packages=find_packages(),
install_requires=['requests'],
classifiers=[
'Development Status :: 3 - Alpha',
'Intended Audience :: Developers',
'License :: OSI Approved :: MIT License',
'Programming Language :: Python :: 3',
'Programming Language :: Python :: 3.6',
'Programming Language :: Python :: 3.7',
'Programming Language :: Python :: 3.8',
'Programming Language :: Python :: 3.9',
],
)
Objašnjenje ključnih polja:
name: Naziv vašeg paketa. Ovo je naziv koji će korisnici koristiti za instaliranje vašeg paketa (npr.pip install my_package).version: Broj verzije vašeg paketa. Slijedite semantičko verziranje (SemVer) za dosljedne prakse verziranja (npr.0.1.0,1.0.0,2.5.1).description: Kratki opis vašeg paketa.long_description: Detaljan opis vašeg paketa. Ovo se često čita iz datotekeREADME.md.url: URL vaše početne stranice ili repozitorija paketa.author: Naziv autora paketa.author_email: E-mail adresa autora paketa.license: Licenca pod kojom se distribuira vaš paket (npr. MIT, Apache 2.0, GPL).packages: Popis paketa koje želite uključiti u svoju distribuciju.find_packages()automatski pronalazi sve pakete u vašem projektu.install_requires: Popis ovisnosti koje vaš paket zahtijeva.pipće automatski instalirati ove ovisnosti kada se instalira vaš paket.classifiers: Metapodaci koji pomažu korisnicima da pronađu vaš paket na PyPI (Python Package Index). Ovi klasifikatori opisuju status razvoja, ciljanu publiku, licencu i podržane verzije Pythona.
3. Instaliranje wheel paketa
Ako nemate instaliran wheel paket, možete ga instalirati pomoću pip:
pip install wheel
4. Izgradnja Wheel paketa
Idite u korijenski direktorij vašeg projekta (gdje se nalazi setup.py) i pokrenite sljedeću naredbu:
python setup.py bdist_wheel
Ova naredba će stvoriti direktorij dist koji sadrži Wheel paket (.whl datoteku) i distribuciju izvornog koda (.tar.gz datoteku).
5. Pronalaženje Wheel datoteke
Generirana Wheel datoteka nalazit će se u direktoriju dist. Njezino ime slijedit će format package_name-version-pyXX-none-any.whl, gdje:
package_name: Naziv vašeg paketa.version: Broj verzije vašeg paketa.pyXX: Verzija Pythona s kojom je paket kompatibilan (npr.py37za Python 3.7).none: Označava da paket nije specifičan za platformu.any: Označava da je paket kompatibilan s bilo kojom arhitekturom.
Za Wheel pakete specifične za platformu, oznake none i any bit će zamijenjene identifikatorima platforme i arhitekture (npr. win_amd64 za Windows 64-bit).
6. Testiranje Wheel paketa
Prije distribucije vašeg Wheel paketa, bitno je testirati ga kako biste osigurali da se ispravno instalira. To možete učiniti pomoću pip:
pip install dist/my_package-0.1.0-py39-none-any.whl
Zamijenite dist/my_package-0.1.0-py39-none-any.whl stvarnom putanjom do vaše Wheel datoteke.
7. Distribucija vašeg Wheel paketa
Nakon što ste izgradili i testirali svoj Wheel paket, možete ga distribuirati putem različitih kanala:
- PyPI (Python Package Index): Najčešći način distribucije Python paketa. Svoj Wheel paket možete prenijeti na PyPI pomoću
twine. - Privatni indeks paketa: Za internu upotrebu unutar organizacije, možete postaviti privatni indeks paketa pomoću alata kao što su
devpiili Artifactory. - Izravna distribucija: Svoj Wheel paket možete distribuirati izravno korisnicima putem e-pošte, dijeljenja datoteka ili drugih sredstava.
Rukovanje C ekstenzijama i Wheel paketima specifičnim za platformu
Stvaranje Wheel paketa specifičnih za platformu, posebno onih koji sadrže C ekstenzije, zahtijeva dodatne korake. Evo pregleda postupka:
1. Kompajliranje C ekstenzija
C ekstenzije moraju biti kompajlirane za svaku ciljnu platformu. To obično uključuje korištenje C kompajlera (npr. GCC, MSVC) i alata za izgradnju specifičnih za platformu.
Primjer: Na Windowsu ćete morati koristiti Microsoft Visual C++ kompajler za izgradnju C ekstenzija. Na Linuxu ćete obično koristiti GCC.
2. Korištenje cffi ili Cython
Alati poput cffi i Cython mogu pojednostaviti postupak stvaranja C ekstenzija. cffi vam omogućuje da pozivate C kod izravno iz Pythona bez pisanja C koda, dok vam Cython omogućuje da pišete kod sličan C-u koji se kompajlira u C ekstenzije.
3. Definiranje ovisnosti specifičnih za platformu
U datoteci setup.py možete definirati ovisnosti specifične za platformu pomoću parametara setup_requires i install_requires. To vam omogućuje da navedete različite ovisnosti za različite platforme.
Primjer:
from setuptools import setup, Extension import platform if platform.system() == 'Windows': extra_compile_args = ['/O2', '/EHsc'] else: extra_compile_args = ['-O3'] setup( name='my_package', version='0.1.0', ext_modules=[ Extension( 'my_package.my_extension', ['my_package/my_extension.c'], extra_compile_args=extra_compile_args, ), ], )
4. Izgradnja Wheel paketa specifičnih za platformu
Za izgradnju Wheel paketa specifičnih za platformu, morat ćete koristiti odgovarajuće okruženje za izgradnju za svaku ciljnu platformu. To može uključivati korištenje virtualnih strojeva ili tehnologija kontejnerizacije poput Dockera.
Primjer: Za izgradnju Wheel paketa za Windows 64-bit, morat ćete pokrenuti postupak izgradnje na Windows 64-bit sustavu s instaliranim Microsoft Visual C++ kompajlerom.
Najbolje prakse za izradu Wheel paketa
Slijedeći najbolje prakse osigurava da su vaši Wheel paketi pouzdani, jednostavni za održavanje i jednostavni za korištenje. Evo nekoliko ključnih preporuka:
1. Koristite semantičko verziranje (SemVer)
Slijedite semantičko verziranje (SemVer) za dosljedne prakse verziranja. SemVer koristi trodijelni broj verzije (MAJOR.MINOR.PATCH) za označavanje vrste promjena u svakom izdanju.
- MAJOR: Označava nekompatibilne promjene API-ja.
- MINOR: Označava nove značajke koje su kompatibilne unatrag.
- PATCH: Označava ispravke programskih pogrešaka koje su kompatibilne unatrag.
Primjer: Promjena parametara funkcije na način koji prekida postojeći kod opravdala bi povećanje glavne verzije (npr. s 1.0.0 na 2.0.0). Dodavanje nove funkcije bez promjene postojećih opravdalo bi povećanje manje verzije (npr. s 1.0.0 na 1.1.0). Ispravljanje programske pogreške opravdalo bi povećanje verzije zakrpe (npr. s 1.0.0 na 1.0.1).
2. Uključite datoteku README.md
Uključite datoteku README.md koja pruža detaljan opis vašeg paketa, uključujući upute za instalaciju, primjere upotrebe i smjernice za doprinose. To pomaže korisnicima da razumiju kako koristiti vaš paket i potiče doprinose.
3. Napišite jasnu i sažetu dokumentaciju
Napišite jasnu i sažetu dokumentaciju za svoj paket, uključujući API dokumentaciju, upute i primjere. Koristite alate poput Sphinx ili Read the Docs za generiranje dokumentacije iz komentara vašeg koda.
4. Koristite licencu
Odaberite licencu za svoj paket koja jasno definira uvjete pod kojima se može koristiti, mijenjati i distribuirati. Uobičajene licence uključuju MIT, Apache 2.0 i GPL.
5. Temeljito testirajte svoj paket
Temeljito testirajte svoj paket pomoću alata za automatizirano testiranje poput pytest ili unittest. Napišite jedinice testova, integracijske testove i end-to-end testove kako biste osigurali da vaš paket radi ispravno u različitim scenarijima.
6. Koristite kontinuiranu integraciju (CI)
Koristite alate za kontinuiranu integraciju (CI) poput GitHub Actions, GitLab CI ili Jenkins za automatsko izgradnju i testiranje vašeg paketa kad god se naprave promjene u bazi koda. To pomaže u ranom otkrivanju programskih pogrešaka i osigurava da je vaš paket uvijek u radnom stanju.
7. Potpišite svoje pakete
Potpišite svoje pakete kako biste provjerili njihovu autentičnost i integritet. To pomaže spriječiti zlonamjerne aktere da distribuiraju krivotvorene pakete. Koristite alate poput gpg ili keyring za potpisivanje svojih paketa.
Napredne Wheel tehnike
Za naprednije slučajeve upotrebe, razmotrite ove tehnike:
1. Korištenje build
build paket pruža moderan i standardiziran način za izgradnju Python paketa. Podržava i Wheel i distribucije izvornog koda i nudi jednostavnije sučelje od setuptools.
pip install build python -m build
2. Uredive instalacije
Uredive instalacije vam omogućuju da instalirate paket na način koji se izravno povezuje s izvornim kodom. Ovo je korisno za razvoj, jer se promjene izvornog koda odmah odražavaju u instaliranom paketu bez potrebe za ponovnom instalacijom.
pip install -e .
3. Prilagođavanje procesa izgradnje
Možete prilagoditi proces izgradnje definiranjem prilagođenih skripti za izgradnju ili korištenjem sustava za izgradnju poput Meson ili CMake. To vam omogućuje da rukujete složenijim scenarijima izgradnje, kao što je izgradnja C ekstenzija s određenim zastavicama kompajlera ili povezivanje s vanjskim bibliotekama.
4. Korištenje auditwheel
Alat auditwheel se koristi za reviziju i popravak Linux Wheel paketa koji sadrže dijeljene biblioteke. Osigurava da Wheel paket sadrži sve potrebne ovisnosti za pokretanje na širokom rasponu Linux distribucija.
pip install auditwheel auditwheel repair dist/my_package-0.1.0-py39-linux_x86_64.whl
Zaključak
Wheel format distribucije je bitan alat za Python programere koji teže učinkovitoj, pouzdanoj i sigurnoj distribuciji paketa. Slijedeći korake navedene u ovom vodiču i usvajanjem najboljih praksi, možete stvoriti Wheel pakete koji pojednostavljuju postupak instalacije, smanjuju ovisnosti o alatima za izgradnju i poboljšavaju cjelokupno korisničko iskustvo. Bez obzira distribuirate li pakete zajednici otvorenog koda ili implementirate interne aplikacije, razumijevanje i korištenje Wheel formata vrijedna je vještina za svakog Python programera. Kako se Python nastavlja razvijati, prihvaćanje modernih praksi pakiranja poput Wheel formata osigurava da vaši projekti ostanu dostupni i jednostavni za održavanje za globalnu publiku.
Prihvaćanjem ovih praksi doprinosite robusnijem i pristupačnijem Python ekosustavu u cijelom svijetu.