Python 从入门到实战（十五）：Flask 应用部署（把学生成绩系统放到公网上，人人可访问）

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欢迎回到「Python 从入门到实战」系列专栏。上一篇咱们给学生成绩管理系统加上了用户认证，实现了 “管理员 - 普通用户” 的权限区分，系统已经具备完整的功能和安全性 —— 但它还只能在你的电脑上运行（localhost:5000），老师和学生无法通过互联网访问。

今天咱们要完成最后一步：Flask 应用部署。通过把系统部署到云服务器，配置域名和 HTTPS，让任何人都能通过公网地址访问你的系统。咱们会选择新手友好的 “轻量应用服务器”，从 “服务器准备” 到 “环境搭建”，再到 “代码部署”“域名配置”，一步步实现公网访问，让你的项目真正落地实用。

一、为什么需要部署？本地运行的 3 个局限

在学部署前，先明确 “部署的价值”—— 本地运行的系统存在以下问题，无法满足多人协作需求：

1. 访问范围有限：只有同一局域网的设备能访问（比如家里的电脑），公网无法连接；
2. 稳定性差：本地电脑关机或断网后，系统就无法访问；
3. 性能不足：Flask 自带的开发服务器（app.run()）只能处理少量请求，多人同时访问会卡顿或崩溃。

而部署到云服务器后，系统会变成：

• 公网可访问：只要有网络，任何人都能通过域名访问；
• 24 小时在线：服务器持续运行，不会因本地电脑关机而中断；
• 性能可靠：通过 “Nginx+Gunicorn” 组合，支持多人同时访问，稳定不崩溃。

二、部署准备：选择工具与环境

为了降低新手门槛，咱们选择 “轻量应用服务器 + Linux 系统 + 免费工具” 的组合，成本低、配置简单：

三、实战 1：服务器准备（买服务器 + 配置安全组）

这是部署的第一步，先拥有一台能联网的云服务器，新手推荐 “轻量应用服务器”，比传统云服务器配置更简单。

1. 购买轻量应用服务器（以阿里云为例）

步骤 1：注册并登录阿里云

打开阿里云官网，注册账号并完成实名认证（国内服务器必须）。

步骤 2：购买轻量应用服务器

1. 搜索 “轻量应用服务器”，进入购买页面；
2. 选择配置（新手推荐）：
   • 操作系统：Ubuntu 22.04 LTS（64 位）；
   • 套餐：2 核 2G 内存（足够运行 Flask 应用，新手优惠价约 100 元 / 年）；
   • 购买时长：1 年（新手先体验，后续可续费）；
3. 付款后，在 “轻量应用服务器控制台” 能看到你的服务器（包含公网 IP 地址）。

2. 配置安全组（关键！开放必要端口）

安全组相当于服务器的防火墙，必须开放以下端口才能正常访问：

配置步骤：

1. 在服务器控制台找到 “安全组” 或 “防火墙” 设置；
2. 新增规则，分别开放 “22 端口（TCP）”“80 端口（TCP）”“443 端口（TCP）”，来源设置为 “0.0.0.0/0”（允许所有 IP 访问）；
3. 保存规则，确保端口状态为 “已开放”。

3. 远程连接服务器（SSH）

通过 SSH 工具连接服务器，执行命令操作。

方式 1：Windows 用户（用 PuTTY）

1. 下载 PuTTY，打开后输入服务器的公网 IP，端口默认 22；
2. 点击 “Open”，首次连接会提示 “是否信任”，选择 “是”；
3. 输入服务器的用户名（Ubuntu 默认是ubuntu）和密码（购买时设置的密码，或在控制台重置）；
4. 成功登录后，会看到ubuntu@xxx:~$的命令提示符，说明已连接。

方式 2：macOS/Linux 用户（用终端）

1. 打开终端，输入命令：ssh ubuntu@你的服务器IP（比如ssh ubuntu@123.45.67.89）；
2. 输入密码（输入时不显示字符，输完按回车）；
3. 成功登录后，进入命令行界面。

四、实战 2：服务器环境搭建（安装 Python + 依赖）

登录服务器后，需要搭建 Python 运行环境，推荐用 “虚拟环境” 隔离依赖，避免冲突。

1. 更新系统软件包

首先更新 Ubuntu 的软件包列表，确保安装的软件是最新的：

bash

# 更新软件包列表
sudo apt update
# 升级已安装的软件
sudo apt upgrade -y

• sudo：获取管理员权限（执行系统操作需要）；
• -y：自动确认升级，不用手动输入 “y”。

2. 安装 Python 与必要工具

Ubuntu 22.04 自带 Python3，但需要安装pip（Python 包管理工具）和venv（虚拟环境工具）：

bash

# 安装Python3、pip3、venv
sudo apt install -y python3 python3-pip python3-venv
# 验证安装成功
python3 --version  # 输出Python 3.10.x（版本号可能不同，3.8+即可）
pip3 --version     # 输出pip 22.x.x

3. 创建虚拟环境（规范做法）

在服务器上创建一个专门的文件夹存放项目，然后创建虚拟环境：

bash

# 1. 创建项目文件夹（比如叫student_system）
mkdir -p ~/student_system
# 2. 进入项目文件夹
cd ~/student_system
# 3. 创建虚拟环境（环境名用venv，规范且易记）
python3 -m venv venv
# 4. 激活虚拟环境
source venv/bin/activate

激活后，命令提示符前会出现(venv)，表示已进入虚拟环境（后续安装的依赖只在这个环境中生效）。

4. 安装项目依赖

咱们的项目需要Flask“Flask-Login“Flask-WTF“Gunicorn（生产环境 WSGI 服务器）等依赖，先在本地生成requirements.txt（列出所有依赖），再上传到服务器安装。

步骤 1：本地生成requirements.txt

在本地项目根目录打开终端，执行：

bash

# 激活本地虚拟环境（如果有的话）
# Windows：venv\Scripts\activate
# macOS/Linux：source venv/bin/activate
# 生成requirements.txt
pip freeze > requirements.txt

会生成一个requirements.txt文件，包含所有依赖及其版本（比如Flask==2.3.3）。

步骤 2：上传requirements.txt到服务器

用 FileZilla（文件传输工具）上传requirements.txt到服务器的~/student_system文件夹：

1. 下载并打开 FileZilla，点击 “文件”→“站点管理器”；
2. 新增站点：
   • 协议：SFTP（SSH 文件传输协议）；
   • 主机：服务器公网 IP；
   • 端口：22；
   • 登录类型：正常；
   • 用户名：ubuntu；
   • 密码：服务器密码；
3. 连接后，左边是本地文件，右边是服务器文件，找到本地的requirements.txt，拖到右边的student_system文件夹。

步骤 3：服务器安装依赖

在服务器的student_system文件夹（已激活虚拟环境），执行：

bash

# 安装requirements.txt中的所有依赖
pip install -r requirements.txt
# 额外安装Gunicorn（WSGI服务器，生产环境用）
pip install gunicorn
# 验证Gunicorn安装成功
gunicorn --version  # 输出gunicorn 21.x.x

五、实战 3：上传项目代码与初始化数据库

把本地的学生成绩系统代码上传到服务器，确保项目结构和本地一致。

1. 上传项目文件

用 FileZilla 把本地项目的所有文件上传到服务器的~/student_system文件夹，确保结构如下（和本地一致）：

plaintext

student_system/
├── app.py                  # 主程序
├── models.py               # 数据模型
├── requirements.txt        # 依赖列表（已上传）
├── instance/               # 数据库文件夹
│   └── student.db          # 本地的数据库文件（包含学生和用户数据）
├── templates/              # 模板文件夹
│   ├── base.html
│   ├── index.html
│   ├── login.html
│   └── ...（其他模板）
├── static/                 # 静态文件文件夹
│   └── images/
│       ├── course_avg.png
│       └── grade_pie.png
└── venv/                   # 虚拟环境（已创建，不用上传）

• 关键：必须上传instance/student.db（本地的数据库文件，包含管理员和学生数据），否则服务器上的数据库是空的；
• 不用上传venv：服务器上已单独创建虚拟环境，本地的venv太大，没必要上传。

2. 初始化项目（验证环境）

上传完成后，在服务器的student_system文件夹（已激活虚拟环境），执行以下命令验证项目能正常运行：

bash

# 1. 激活虚拟环境（如果之前退出了）
source venv/bin/activate
# 2. 先设置Flask应用入口（告诉Flask主程序是app.py）
export FLASK_APP=app.py
# 3. 测试Flask应用（用开发服务器，仅测试，不要用于生产）
flask run --host=0.0.0.0 --port=5000

• --host=0.0.0.0：允许服务器的所有 IP 访问（否则只能本地访问）；
• --port=5000：用 5000 端口运行。

验证测试：

打开本地浏览器，访问http://你的服务器IP:5000，如果能看到登录页面，说明项目能正常运行（测试后按Ctrl+C停止开发服务器，因为开发服务器不适合生产）。

六、实战 4：用 Gunicorn 运行 Flask 应用（生产环境）

Flask 自带的开发服务器性能差、不稳定，生产环境必须用Gunicorn（WSGI 服务器）运行应用，处理用户请求。

1. 用 Gunicorn 启动应用

在服务器的student_system文件夹（已激活虚拟环境），执行：

bash

# 启动Gunicorn：绑定127.0.0.1:8000，运行app.py中的app对象
gunicorn -w 4 -b 127.0.0.1:8000 app:app

• -w 4：启动 4 个工作进程（推荐设置为 “2×CPU 核心数”，2 核服务器设为 4，1 核设为 2）；
• -b 127.0.0.1:8000：绑定本地的 8000 端口（只允许服务器内部访问，后续用 Nginx 转发）；
• app:app：第一个app是主程序文件名app.py，第二个app是app.py中初始化的app = Flask(__name__)对象。

验证 Gunicorn 运行：

在服务器上执行以下命令，测试 Gunicorn 是否正常响应：

bash

# 用curl工具访问本地8000端口
curl http://127.0.0.1:8000

如果输出登录页面的 HTML 代码，说明 Gunicorn 运行正常（按Ctrl+C停止，后续配置后台运行）。

2. 配置 Gunicorn 后台运行（systemd）

用systemd（Ubuntu 的服务管理工具）配置 Gunicorn，实现 “开机自启”“崩溃自动重启”，不用手动维持运行。

步骤 1：创建 systemd 服务文件

bash

# 用nano编辑器创建服务文件（nano是简单的文本编辑器）
sudo nano /etc/systemd/system/student-system.service

粘贴以下内容（注意替换ubuntu为你的用户名，确保路径正确）：

ini

[Unit]
# 服务描述
Description=Student Score Management System Gunicorn Service
# 依赖网络服务（网络就绪后再启动）
After=network.target

[Service]
# 运行用户（用ubuntu，避免root权限风险）
User=ubuntu
# 运行组
Group=ubuntu
# 工作目录（项目文件夹路径）
WorkingDirectory=/home/ubuntu/student_system
# 激活虚拟环境并启动Gunicorn的命令
ExecStart=/home/ubuntu/student_system/venv/bin/gunicorn -w 4 -b 127.0.0.1:8000 app:app
# 重启策略：崩溃后自动重启
Restart=always
# 重启间隔：崩溃后1秒再重启
RestartSec=1

[Install]
# 开机自启时关联的目标（多用户模式）
WantedBy=multi-user.target

步骤 2：保存并退出 nano

按Ctrl+O（保存），按回车确认文件名，再按Ctrl+X（退出）。

步骤 3：启动并设置开机自启

bash

# 重新加载systemd配置（让系统识别新服务）
sudo systemctl daemon-reload
# 启动服务
sudo systemctl start student-system
# 设置开机自启
sudo systemctl enable student-system
# 查看服务状态（确认是否正常运行）
sudo systemctl status student-system

如果输出 “active (running)”，说明服务正常运行（绿色字体）。

七、实战 5：配置 Nginx（反向代理 + 静态文件）

Gunicorn 处理 Python 请求很高效，但不擅长处理静态文件（比如static/images中的图表），也不适合直接暴露在公网。用 Nginx 作为 “反向代理”，实现：

1. 接收公网用户的 HTTP/HTTPS 请求；
2. 把动态请求（比如登录、查询）转发给 Gunicorn；
3. 直接返回静态文件（图片、CSS），提高性能。

1. 安装 Nginx

bash

# 安装Nginx
sudo apt install -y nginx
# 启动Nginx并设置开机自启
sudo systemctl start nginx
sudo systemctl enable nginx
# 验证Nginx运行：访问服务器IP，能看到Nginx默认页面

2. 创建 Nginx 配置文件

为咱们的项目创建单独的 Nginx 配置，不要修改默认配置：

bash

# 创建配置文件（文件名用student-system，易识别）
sudo nano /etc/nginx/sites-available/student-system

粘贴以下内容（替换你的服务器IP为实际 IP，比如123.45.67.89）：

nginx

# 服务器配置
server {
    # 监听80端口（HTTP）
    listen 80;
    # 服务器域名或IP（暂时用IP，后续替换为域名）
    server_name 你的服务器IP;

    # 静态文件配置：匹配/static/开头的请求，直接返回文件
    location /static/ {
        # 静态文件在服务器上的路径（绝对路径）
        root /home/ubuntu/student_system;
        # 缓存静态文件（30天，减轻服务器压力）
        expires 30d;
    }

    # 动态请求配置：其他所有请求转发给Gunicorn
    location / {
        # 转发到Gunicorn的地址
        proxy_pass http://127.0.0.1:8000;
        # 传递用户真实IP和请求头（重要，否则Flask无法获取用户IP）
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
    }
}

关键说明：

• location /static/：处理静态文件请求，比如http://IP/static/images/course_avg.png，直接从/home/ubuntu/student_system/static/文件夹返回文件；
• proxy_pass http://127.0.0.1:8000：把动态请求（如登录、查询）转发给 Gunicorn 处理。

3. 启用 Nginx 配置

Nginx 的配置文件需要放在sites-enabled文件夹才会生效，用 “软链接” 关联：

bash

# 创建软链接（启用配置）
sudo ln -s /etc/nginx/sites-available/student-system /etc/nginx/sites-enabled/
# 检查Nginx配置是否有错误
sudo nginx -t
# 如果输出“test is successful”，重启Nginx生效
sudo systemctl restart nginx

4. 验证 Nginx 配置

打开本地浏览器，访问http://你的服务器IP：

1. 能看到登录页面（说明 Nginx 转发正常）；
2. 登录后能看到图表（说明静态文件配置正常）；
3. 尝试查询、新增学生（管理员账号），功能正常。

八、实战 6：配置域名与 HTTPS（安全访问）

用 IP 访问不够友好（难记），且 HTTP 协议不加密（数据传输不安全），需要配置域名和 HTTPS。

1. 购买并解析域名（以阿里云为例）

步骤 1：购买域名

1. 在阿里云搜索 “域名注册”，选择一个易记的域名（比如student-example.top，新手推荐.top/.xyz 等后缀，便宜）；
2. 完成购买（需要实名认证，1-2 天审核通过）。

步骤 2：解析域名到服务器 IP

1. 域名审核通过后，进入 “域名解析” 控制台；
2. 新增解析记录：
   • 记录类型：A（指向 IPv4 地址）；
   • 主机记录：@（表示直接用域名访问，如student-example.top）；
   • 记录值：服务器的公网 IP；
   • TTL：默认 10 分钟（解析生效时间）；
3. 保存记录，等待 10-30 分钟，域名会指向服务器 IP。

2. 配置 HTTPS（用 Let’s Encrypt 免费证书）

用certbot工具自动申请并配置 Let’s Encrypt 免费证书（有效期 3 个月，可自动续期）。

步骤 1：安装 certbot

bash

# 安装certbot和Nginx插件
sudo apt install -y certbot python3-certbot-nginx

步骤 2：申请并配置证书

bash

# 申请证书并自动配置Nginx（替换为你的域名）
sudo certbot --nginx -d 你的域名

按提示操作：

1. 输入邮箱（用于证书到期提醒）；
2. 同意服务条款（输入A）；
3. 是否共享邮箱（输入N）；
4. 选择是否自动跳转 HTTPS（输入2，强制所有 HTTP 请求跳转到 HTTPS）。

步骤 3：验证 HTTPS

打开浏览器，访问https://你的域名：

1. 地址栏会显示 “小锁” 图标（表示 HTTPS 正常）；
2. 能正常登录和使用系统，数据传输加密安全。

步骤 4：配置证书自动续期

Let’s Encrypt 证书有效期 3 个月，用cron定时任务自动续期：

bash

# 编辑crontab定时任务
sudo crontab -e
# 选择编辑器（第一次会提示，选1或2都可以）
# 在文件末尾添加以下内容（每天凌晨3点续期）
0 3 * * * certbot renew --quiet --renew-hook "systemctl restart nginx"

• --quiet：安静模式，不输出日志；
• --renew-hook：续期成功后重启 Nginx，让证书生效。

九、实战 7：常见问题排查（新手必看）

部署过程中容易遇到各种问题，总结以下高频问题及解决方案：

问题 1：浏览器访问 IP / 域名无响应

• 可能原因：安全组未开放 80/443 端口；
• 解决方案：回到服务器控制台，检查安全组规则，确保 80（HTTP）和 443（HTTPS）端口开放，来源为0.0.0.0/0。

问题 2：静态文件 404（图表不显示）

• 可能原因：Nginx 的root路径配置错误；
• 解决方案：
  1. 检查 Nginx 配置文件中的root /home/ubuntu/student_system是否正确（绝对路径，确保static文件夹在这个路径下）；
  2. 重启 Nginx：sudo systemctl restart nginx；
  3. 查看 Nginx 日志排查：sudo tail -f /var/log/nginx/error.log（显示错误原因）。

问题 3：Gunicorn 服务启动失败

• 可能原因：路径错误、虚拟环境未激活、依赖缺失；
• 解决方案：
  1. 查看服务日志：sudo journalctl -u student-system -f（显示失败原因）；
  2. 检查student-system.service中的WorkingDirectory和ExecStart路径是否正确；
  3. 手动激活虚拟环境测试：cd ~/student_system && source venv/bin/activate && gunicorn -w 4 -b 127.0.0.1:8000 app:app，看是否报错。

问题 4：数据库连接错误（无法登录）

• 可能原因：instance/student.db未上传，或权限不足；
• 解决方案：
  1. 用 FileZilla 确认instance/student.db已上传到服务器的student_system文件夹；
  2. 修复文件权限：chmod -R 755 ~/student_system/instance（确保 Flask 能读写数据库）。

十、小结：部署流程回顾与最终效果

部署完整流程

1. 准备阶段：买轻量应用服务器→配置安全组→SSH 连接；
2. 环境阶段：更新系统→安装 Python/venv→创建虚拟环境→安装依赖；
3. 代码阶段：上传项目文件（含数据库）→验证 Flask 运行；
4. 服务阶段：配置 Gunicorn（后台运行）→配置 Nginx（反向代理 + 静态文件）；
5. 优化阶段：买域名→解析域名→配置 HTTPS→设置证书自动续期。

最终效果

• 访问方式：任何人通过https://你的域名访问系统；
• 功能：管理员能增删改查，普通用户能查询，图表正常显示；
• 稳定性：服务器 24 小时在线，崩溃自动重启，支持多人同时访问；
• 安全性：HTTPS 加密传输，用户认证 + 权限控制，数据安全。

十一、系列专栏总结

从第一篇的 Python 环境搭建，到第十五篇的公网部署，咱们完成了一个 “从 0 到 1” 的完整项目 ——在线学生成绩管理系统，掌握了：

1. 基础语法：变量、列表、字典、函数、类、文件操作；
2. 数据处理：Pandas 分析数据、Matplotlib/Seaborn 可视化；
3. Web 开发：Flask 路由、模板、表单、数据库（SQLite）、用户认证；
4. 项目部署：云服务器、Nginx+Gunicorn、域名 + HTTPS。

这个系统不仅是一个实战项目，更是你后续开发其他 Python 应用的基础 —— 比如修改成 “图书管理系统”“考勤系统”，只需替换数据模型和业务逻辑即可。

如果你跟着完成了所有步骤，恭喜你！你已经具备了 Python 全栈开发的核心能力，接下来可以尝试更复杂的项目（如电商网站、数据分析平台），继续进阶～