Python venv虚拟环境跨设备迁移的实现
作者：jk775800
背景
我们通常会遇到想简易搬迁一台设备的python开发环境到另外一台设备的情况，但可能我们另一台设备本身的python环境包括系统环境是不可控的，这里我遇到的是从centos7搬迁python开发环境到centos6，centos7自带的python环境为2.7.5版本且一些依赖的文件库也是适配2.7.5版本及以上的，导致我们把环境搬迁到centos6的默认python2.6.6环境下时，产生了非常多的报错，以下文档内容记录我遇到的报错及解决方式，并提供一种较为完美的方式轻量级的解决环境移植问题。
python加载lib库的顺序
环境
制作python 虚拟环境设备：
- 系统版本：centos 7
- python版本：python2.7.5
移植的目标设备：
- 系统版本：centos 6
- python版本：python2.6.6
详细操作
安装virtualenv
[centos 7] # pip install virtualenv
创建python venv环境
[centos 7] # mkdir -p /opt/python_venv_test [centos 7] # virtualenv -p /usr/bin/python2.7 --copies /opt/python_venv_test
--copies的参数意思为尽量不要为/opt/python_venv_test的文件创建软链接，如果不指定该参数，我们可以看到/opt/python_venv_test目录有些文件就是这样的：
[centos 7] # ll /opt/python_venv_test/lib64/python2.7/* lrwxrwxrwx 1 root root 32 Apr 26 20:24 /opt/python_venv_test/lib64/python2.7/lib-dynload -> /usr/lib64/python2.7/lib-dynload lrwxrwxrwx 1 root root 26 Apr 26 20:24 /opt/python_venv_test/lib64/python2.7/os.py -> /usr/lib64/python2.7/os.py lrwxrwxrwx 1 root root 27 Apr 26 20:24 /opt/python_venv_test/lib64/python2.7/os.pyc -> /usr/lib64/python2.7/os.pyc -rw-r--r-- 1 root root 6978 Apr 26 20:24 /opt/python_venv_test/lib64/python2.7/site.py /opt/python_venv_test/lib64/python2.7/config: total 0 lrwxrwxrwx 1 root root 36 Apr 26 20:24 Makefile -> /usr/lib64/python2.7/config/Makefile /opt/python_venv_test/lib64/python2.7/site-packages: total 0
可以看到很多文件直接是做了软链接到原python 环境中的lib库中的文件，如果这个时候咱们把他打包移植到另外的设备，这些文件就全部都会被清空，所以一定要加--copies这个参数。加了--copies参数之后是这样的：
[centos 7] # ll -d /opt/python_venv_test/lib64/python2.7/* drwxr-xr-x 2 root root 4096 Apr 26 20:31 /opt/python_venv_test/lib64/python2.7/config drwxr-xr-x 2 root root 4096 Apr 26 20:31 /opt/python_venv_test/lib64/python2.7/lib-dynload -rw-r--r-- 1 root root 25769 Apr 26 20:31 /opt/python_venv_test/lib64/python2.7/os.py -rw-r--r-- 1 root root 25557 Apr 26 20:31 /opt/python_venv_test/lib64/python2.7/os.pyc drwxr-xr-x 2 root root 4096 Apr 26 20:31 /opt/python_venv_test/lib64/python2.7/site-packages -rw-r--r-- 1 root root 6978 Apr 26 20:31 /opt/python_venv_test/lib64/python2.7/site.py
可以看到没有软链接了，那么我们这个环境就是完全独立的，这时候我们的python venv环境就已经生成了。
打包依赖的glibc库
我们的python环境为python2.7.5版本，比较推荐的是使用glibc-2.17版本，下载地址为：glibc下载地址 ，里面有各个版本的glibc文件。
为什么这里要打包依赖的glibc库呢？
我把虚拟环境目录移植到目标的centos6机器上测试了一下，如果上面的这些库文件在新的设备上没有，那么就会报错，这里我遇到的报错就是：
/bin/python: error while loading shared libraries: libpython2.7.so.1.0: cannot open shared object file: No such file or directory
./bin/python: /lib64/libc.so.6: version `GLIBC_2.14' not found (required by /usr/lib64/libpython2.7.so.1.0)
这两个报错都是很有可能会命中的，提示我们缺少库文件，没有办法运行python binary。
那么到底缺少哪些库文件呢？我们可以通过readelf -d /opt/python_venv_test/bin/python 命令检查python binary的依赖文件：
[centos 7] # readelf -d /opt/python_venv_test/bin/python Dynamic section at offset 0xdd8 contains 29 entries: Tag Type Name/Value 0x0000000000000001 (NEEDED) Shared library: [libpython2.7.so.1.0] 0x0000000000000001 (NEEDED) Shared library: [libpthread.so.0] 0x0000000000000001 (NEEDED) Shared library: [libdl.so.2] 0x0000000000000001 (NEEDED) Shared library: [libutil.so.1] 0x0000000000000001 (NEEDED) Shared library: [libm.so.6] 0x0000000000000001 (NEEDED) Shared library: [libc.so.6] 0x000000000000000c (INIT) 0x4005e0 0x000000000000000d (FINI) 0x4007a4 0x0000000000000019 (INIT_ARRAY) 0x600dc0 0x000000000000001b (INIT_ARRAYSZ) 8 (bytes) 0x000000000000001a (FINI_ARRAY) 0x600dc8 0x000000000000001c (FINI_ARRAYSZ) 8 (bytes) 0x000000006ffffef5 (GNU_HASH) 0x400298 0x0000000000000005 (STRTAB) 0x400478 0x0000000000000006 (SYMTAB) 0x4002f8 0x000000000000000a (STRSZ) 218 (bytes) 0x000000000000000b (SYMENT) 24 (bytes) 0x0000000000000015 (DEBUG) 0x0 0x0000000000000003 (PLTGOT) 0x601000 0x0000000000000002 (PLTRELSZ) 48 (bytes) 0x0000000000000014 (PLTREL) RELA 0x0000000000000017 (JMPREL) 0x4005b0 0x0000000000000007 (RELA) 0x400598 0x0000000000000008 (RELASZ) 24 (bytes) 0x0000000000000009 (RELAENT) 24 (bytes) 0x000000006ffffffe (VERNEED) 0x400578 0x000000006fffffff (VERNEEDNUM) 1 0x000000006ffffff0 (VERSYM) 0x400552 0x0000000000000000 (NULL) 0x0
我们可以在两台机器上查看一下到底有没有库文件，以及库文件产出自哪个rpm包：
目标 centos 6机器没有找到libpython2.7.so.1.0库文件， 而/lib64/libc.so.6文件版本较低，没有达到glibc-2.14版本：
[centos 6] # whereis libpython2.7.so.1.0 libpython2.7.so.1: [centos 6] # whereis /lib64/libc.so.6 libc.so: /lib/libc.so.6 /lib64/libc.so.6 /usr/lib64/libc.so [centos 6] # rpm -qf /lib64/libc.so.6 glibc-2.12-1.80.el6.x86_64
我们回到centos 7机器看看，可以看到有libpython2.7.so.1.0这个文件，而且/usr/lib64/libc.so.6的版本也大于glibc-2.14版本。
[centos 7] # whereis libpython2.7.so.1.0 libpython2.7.so.1: /usr/lib64/libpython2.7.so.1.0 [centos 7] # rpm -qf /usr/lib64/libpython2.7.so.1.0 python-libs-2.7.5-68.el7.x86_64 [centos 7] # whereis /lib64/libc.so.6 libc.so: /usr/lib/libc.so.6 /usr/lib64/libc.so /usr/lib64/libc.so.6 [centos 7] # rpm -qf /usr/lib64/libc.so.6 glibc-devel-2.17-260.el7_6.3.x86_64
好了， 我们回归正题，我们现在要解决上面这些问题。
首先，在centos 7机器上，下载及安装glibc-2.17:
[centos 7] # wget http://ftp.gnu.org/gnu/glibc/glibc-2.17.tar.xz -O /tmp/ [centos 7] # cd /tmp/; tar xf glibc-2.17.tar.xz; cd /tmp/glibc-2.17 [centos 7] # mkdir build; cd build [centos 7] # ../configure --prefix=/opt/python_venv_test/glibc-217 [centos 7] # make -j4 [centos 7] # make install
以上操作完成后，我们就可以在/opt/python_venv_test/glibc-217目录下看到glibc-2.17的所有文件都在里面了。然后我们把发现的不属于glibc但又需要的库文件libpython2.7.so.1.0移植进来glibc-2.17的lib目录里：
[centos 7] # cp -ar /usr/lib64/libpython2.7.so.1.0 /opt/python_venv_test/glibc-217/lib/
除了glibc这个基础库，还需要python本身的基础库，是运行binary python时需要加载的模块，比如os等，这个库一般是在系统的/usr/lib64/python2.7/目录，我们把它移植到我们的虚拟环境目录下(这个地方如果我们本地的/usr/lib64/python2.7 过大，可以考虑起一个可运行干净的python环境centos 7虚拟机，把它的/usr/lib64/python2.7拷贝过来，这样就能保证它是最小的包量)：
[centos 7] # rm -rf /opt/python_venv_test/lib64/python2.7 [centos 7] # cp -ar /usr/lib64/python2.7 /opt/python_venv_test/lib64/python2.7
如果上面这个操作你没有做，可能就会遇到这样的报错:
[centos 7] # ./bin/python
Could not find platform independent libraries <prefix>
Could not find platform dependent libraries <exec_prefix>
Consider setting $PYTHONHOME to <prefix>[:<exec_prefix>]
ImportError: No module named site
当你把$PYTHONHOME设置完成后，或者会遇到这样的报错（总之就是找不到基础库文件）：
[centos 7] # ./bin/python
Traceback (most recent call last):
File "/home/zhaoqiang09/bsc_python_venv.b/lib64/python2.7/site.py", line 190, in <module>
main()
File "/home/zhaoqiang09/bsc_python_venv.b/lib64/python2.7/site.py", line 18, in main
rewrite_standard_library_sys_path()
File "/home/zhaoqiang09/bsc_python_venv.b/lib64/python2.7/site.py", line 97, in rewrite_standard_library_sys_path
import os
ImportError: No module named os
改写环境加载文件/opt/python_venv_test/pyvenv.cfg，这样我们就不需要依赖移植后目标centos 6系统本身的lib库了，以免造成版本冲突：
home = /opt/python_venv_test/ implementation = CPython version_info = 2.7.5.final.0 virtualenv = 20.13.0 include-system-site-packages = false base-prefix = /opt/python_venv_test/ base-exec-prefix = /usr base-executable = /opt/python_venv_test/bin/python
我们还得改写一下/opt/python_venv_test/bin/activate 文件，这个文件是我们在移植后目标centos 6系统加载python虚拟环境的入口，我们在这里面加一条对LD_LIBRARY_PATH环境变量的局部重写（红色字体部分，第一条是为了退出环境变量时，下掉alias的绑定，第二条是开始加载activate环境时对LD_LIBRARY_PATH环境变量的局部重写）：·
··········
deactivate () {
unalias python >/dev/null 2>&1
unset -f pydoc >/dev/null 2>&1 || true
·············
# Make sure to unalias pydoc if it's already there
alias pydoc 2>/dev/null >/dev/null && unalias pydoc || true
alias python="${VIRTUAL_ENV}/glibc-217/lib/ld-2.17.so --library-path ${VIRTUAL_ENV}/glibc-217/lib:/lib64 ${VIRTUAL_ENV}/bin/python"
·················然后，我们就可以打包了：
[centos 7] # cd /opt/ [centos 7] # tar -czf python_venv_test.tar.gz python_venv_test
移植包到目标Centos 6系统上执行
首先在centos 7 系统上我们scp压缩包到目标机器
[centos 7] # cd /opt/ [centos 7] # scp python_venv_test.tar.gz root@centos_6:/opt/python_venv_test.tar.gz
然后我们在centos 6上解压压缩包：
[centos 6] # cd /opt/ [centos 6] # tar xf python_venv_test.tar.gz
这时候就可以虚拟环境目录运行python了
[centos 6] # cd /opt/python_venv_test [centos 6] # souce bin/bin/activate [centos 6] # python Python 2.7.5 (default, Apr 11 2018, 07:36:10) [GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-28)] on linux2 Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. >>>
我们要扩充一些第三方扩展包
回到centos7机器
搬迁新增的flask、requests、psutil等第三方库
我们还是先回到我们的虚拟环境目录/opt/python_venv_test下面，先使用bin目录下的pip安装flask
# ./bin/pip install flask requests psutil
打压缩包，并拷贝压缩包到centos 6目标系统上
cd /opt/ tar -czf python_venv_test.tar.gz python_venv_test/ [centos 7] # scp python_venv_test.tar.gz root@centos_6:/opt/python_venv_test.tar.gz
回到centos6 机器上，解压缩包，并运行python看看有没有什么问题
cd /opt/python_venv_test/ # source bin/activate # python Python 2.7.5 (default, Apr 11 2018, 07:36:10) [GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-28)] on linux2 Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. >>> import flask bash: /opt/bsc_python_venv/glibc-217/lib/libssl.so.10: No such file or directory
报错显示缺少libssl.so.10文件，我们看看这个文件分别在两台测试机的哪里：
centos 6机器情况：
# whereis libssl.so.10 ld-2.17:
centos 7机器情况，并且要确定的是它不是一个软链接：
# whereis libssl.so.10 libssl.so: /usr/lib64/libssl.so.10 /usr/lib64/libssl.so # ll -d /usr/lib64/libssl.so.10 lrwxrwxrwx 1 root root 16 Jan 21 2021 /usr/lib64/libssl.so.10 -> libssl.so.1.0.2k # ll -d /usr/lib64/libssl.so.1.0.2k -rwxr-xr-x 1 root root 470360 Mar 12 2019 /usr/lib64/libssl.so.1.0.2k
我们再把centos7 的 /usr/lib64/libssl.so.1.0.2k 这个文件给放到虚拟环境glibc-217目录，然后做成压缩包，传到centos6机器上，再来试试
# cp -ar /usr/lib64/libssl.so.1.0.2k /opt/python_venv_test/glibc-217/lib/libssl.so.10 # cd /opt/ # tar -czf python_venv_test.tar.gz python_venv_test/ [centos 7] # scp python_venv_test.tar.gz root@centos_6:/opt/python_venv_test.tar.gz
我们再在centos 6的机器上把原来的文件删除，解压缩，再试试import flask、requests、psutil这三个库文件，就不会再报刚才那个错了:
cd /opt/python_venv_test/ # source bin/activate # python Python 2.7.5 (default, Apr 11 2018, 07:36:10) [GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-28)] on linux2 Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. >>> import flask >>> import requests >>> import psutil
结束！
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