云中漫步，做个公众号方便生活、取悦自己

原创

刘卓夫

修改于 2017-06-19 19:18:17

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修改于 2017-06-19 19:18:17

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背景

笔者平常负责小组下午茶的组织（部门的小福利），每次购买点心后，需要先垫付费用并记录下来，等到季度末的时候再汇总给接口人统一报销。两个季度下来，总感觉一些地方需要改进：

不能随手记录（手机下单，不能及时把消费记录存入电脑的excel上）
报销记录怕丢失（硬盘坏过一次，翻了很多app的历史才把记录找回）
汇总统计不方便（各组记录方式不一样[xls?txt?]，需要接口人逐个搜集，再一一汇总统计）

作为一个搞自动化出生的技术控，面对这些问题简直不能忍，在合并完上个季度的报销费用后，我问自己：为什么不做个工具，既能解决问题，又能取悦自己呢？

需求分析

对于小工具而言，主要需求如下：

可以随手记录
可以自动备份
可以自动统计

自动备份和自动统计都比较容易，只要数据能录入到后台，这些都不是事儿；而要能随手记录，那就必须是移动端的应用（毕竟手机大家基本都是随身带，下单也多是用手机），且安卓和苹果都支持。经过这么一分析，做个【微信公众号】就是一个合适的轻量级解决方案啦 ^_^

当然，要作为部门记账报销用的工具，还得加一些小需求：

支持用户注册和鉴权 （万一有其他人也关注了公众号，提几个数据上来，那就悲剧了）
支持多用户报销 （一个组可能有多人轮流组织，各自都要报销）

系统设计

1.用户场景

按照角色进行划分如下：

用户：每个小组的下午茶接口人，购买下午茶后录入消费记录，等待报销
管理员：中心报销接口人，每季度汇总各小组消费统计数据，统一报销

2.系统交互

下午茶公众号：从用户场景看，用户与公众号的交互并不复杂，用基于文本交互的订阅号（未认证）来实现，性价比是最高的。当然，如果有条件通过微信认证，使用菜单和界面等高级能力，交互体验会更友好。
公众号web服务：web服务主要是处理微信公众平台转发来的http消息，下文会详细介绍如何基于腾讯云来搭建公众号web服务

3.基于腾讯云的公众号web服务

服务器选型： 公众号的用户量并不大，业务场景也不复杂，所以最低配的CVM云服务器（1核cpu+1G内存+20G云硬盘+1M带宽）完全可以满足需求。
数据库&缓存：腾讯云本身提供了非常完善的数据库云服务（CDB和云缓存），不过以本公众号的数据量和访问量来看，用专业的数据库云服务确实有点大材小用了，还增加成本。因此直接在CVM上部署mysql和memcached，实际运行下来，发现性能完全没有问题。
web服务：单从公众号的交互方式来说，选Django似乎有点‘重’，Tornado、Flask、web.py等轻框架更合适。不过，通过Django的后台管理功能可以对用户、费用、组织关系等信息进行快速的维护，能省掉不少的工作量，后续有新需求也方便扩展，因此web框架选用Django。Web服务的搭建采用经典的Nginx+uwsgi+Django的方式，稳定性和性能也都能得到保证。
数据安全性：报销记录非常敏感，每一笔都是实打实的经费，数据的安全性格外的重要，因此，增加一层数据的保护非常有必要。高可用、高稳定、强安全的云对象存储服务COS就是一个很好的选择，将数据每日备份到COS中，可以让数据的安全性得到大大的提高。

说明：使用数据库云服务来提升数据安全性是最直接有效的，考虑到尽量减少小工具的成本，这里选用了COS存储服务（COS每月有50G存储、10G流量的免费额度，完全满足需要）

服务可用性：作为一个面向部门多个小组的记账服务，可用性须得到保证，当服务出现异常时，必须要马上发现并修复。通过腾讯云提供的云监控服务，可以在服务出现故障后第一时间得到通知。

系统实现

完成了需求分析和系统设计，实现起来就是水到渠成了。

1.新建云服务器实例

在‘云产品’中选择‘云服务器’，进入云主机即可按提示创建CVM云服务器

镜像这里选择的是‘CentOS 7.2 64位’
硬盘建议选择‘云硬盘’，便于后续升级
一定要选择1M或以上的带宽，并分配公网IP，否则无法接收微信公众平台的消息
如果选择了额外的云硬盘，在登录后要先挂载才能使用

fdisk -l
fdisk /dev/vdb  -- 这里有一系列交互式命令
mkfs.ext3 /dev/vdb1
mount /dev/vdb1 /data
cat /etc/fstab
echo '/dev/vdb1 /data ext3 defaults 0 0' >> /etc/fstab

2.软件安装

通过yum，大部分需要的软件都可以快速安装

yum install nginx
yum install uwsgi
yum install uwsgi-plugin-python
yum install python-devel
yum install MySQL-python
yum install memcached
yum install Python-memcached

mysql和django需要自己手动安装
如何在linux下安装和配置mysql，网上的文章非常全，这里不再赘述（本文采用5.7.16）
yum中的django版本较低，可以自行下载需要的版本来安装（文本采用1.8.4）

上传安装包到云服务器，推荐使用FileZilla（上传下载都可以），windows和mac都支持，界面友好，非常方便。

3.Nginx+uwsgi+Django配置

网上的资料虽然不少，但实际配置起来难免踩坑，这里给出笔者的配置流程，供参考

3.1、创建Django项目

本步骤主要是创建一个初始django项目，用于调试nginx+uwsgi+django，下午茶app的逻辑实现放在后面完成

// 此命令需要完成django安装后才能使用
django-admin.py startproject wx_website
/* 
项目的目录结构如下，其中
apps目录存放下午茶对应的app工程
conf目录存放项目相关的配置文件
lib目录存放公共库
media、static、templates目录存放资源和模版文件
op目录存放网站操作脚本
*/
ll wx_website
drwxr-xr-x 6 root root 4096 Jan 16 22:20 apps
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Feb 23 21:13 conf
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Jan  2 02:05 lib
-rwxr-xr-x 1 root root  253 Nov 19 14:15 manage.py
-rw-r--r-- 1 root root  418 Nov 26 08:20 manage.pyc
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Nov 15 22:26 media
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Nov 16 08:06 op
drwxr-xr-x 6 root root 4096 Feb 10 17:05 static
drwxr-xr-x 3 root root 4096 Dec 25 15:34 templates
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Mar  4 10:14 wx_website
// 调试模式启动，监听分配的公网ip 14.249.22.158上的8000端口
python manage.py runserver 14.249.22.158:8000

访问http://14.249.22.158:8000 看到Django欢迎页面，说明此步骤成功

IP‘14.249.22.158为示例，请替换为CVM的公网IP

3.2、nginx+uwsgi配置

网上有很多例子是先配置uwsgi+django，再配置nginx+uwsgi，实际操作时很容易埋坑；这里直接给出完整的nginx+uwsgi配置，一次搞定

* 在conf目录下创建以下3个文件，分别为uwsgi和nginx的配置文件

ll conf
-rw-r--r-- 1 root root  253 Nov 19 14:15 uwsgi.ini
-rw-r--r-- 1 root root  664 Nov 19 14:15 uwsgi_params
-rw-r--r-- 1 root root 1157 Feb 23 21:13 wx_website_nginx.conf

uwsgi_params：

uwsgi_param  QUERY_STRING       $query_string;
uwsgi_param  REQUEST_METHOD     $request_method;
uwsgi_param  CONTENT_TYPE       $content_type;
uwsgi_param  CONTENT_LENGTH     $content_length;
uwsgi_param  REQUEST_URI        $request_uri;
uwsgi_param  PATH_INFO          $document_uri;
uwsgi_param  DOCUMENT_ROOT      $document_root;
uwsgi_param  SERVER_PROTOCOL    $server_protocol;
uwsgi_param  REQUEST_SCHEME     $scheme;
uwsgi_param  HTTPS              $https if_not_empty;
uwsgi_param  REMOTE_ADDR        $remote_addr;
uwsgi_param  REMOTE_PORT        $remote_port;
uwsgi_param  SERVER_PORT        $server_port;
uwsgi_param  SERVER_NAME        $server_name;

uwsgi.ini：

[uwsgi]
socket = /var/run/uwsgi/uwsgi.sock
master = true
# 步骤1中创建的wx_website项目的绝对路径
pythonpath = /data/website/wx_website
chdir = /data/website/wx_website
module = wx_website.wsgi
processes = 4
# 日志所在的目录一定要先创建好
daemonize = /var/log/uwsgi/uwsgi.log
plugins = python

wx_website_nginx.conf：

worker_processes  4;
# 日志和pid所在的目录一定要先创建好
error_log  /var/log/nginx/error.log;
pid        /var/run/nginx.pid;
events {
    worker_connections  1024;
}
http {
  include       /etc/nginx/mime.types;
  default_type  application/octet-stream;
  log_format   main '$remote_addr - $remote_user [$time_local]  $status '
    '"$request" $body_bytes_sent "$http_referer" '
    '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
    # 日志目录要先创建好
  access_log   /var/log/nginx/access.log  main;
  sendfile     on;
  upstream django {
      # 对应uwsgi.ini中配置的socket文件路径
    server unix:///var/run/uwsgi/uwsgi.sock;
    # server 127.0.0.1:8000;
  }
  server {
    listen      80;
    server_name 14.249.22.158;
    charset     utf-8;
    client_max_body_size 10M;
    location /media  {
        alias /data/website/wx_website/media;
    }
    location /static {
        alias /data/website/wx_website/static;
    }
    location / {
        uwsgi_pass  django;
        include     /data/website/wx_website/conf/uwsgi_params;
    }
  }
}

* 启动nginx

# step1：验证配置文件是否正确
nginx -t -c /data/website/wx_website/conf/wx_website_nginx.conf
# step2：步骤1显示successful后，启动nginx
nginx -t -c /data/website/wx_website/conf/wx_website_nginx.conf
# 后续修改nginx配置并验证成功后，用此命令使新配置生效
nginx -s reload

在op目录下创建uwsgiserver.sh文件如下：

#!/bin/bash
# 这里为上文中uwsgi.ini的全路径
uwsgi_ini_path=/data/website/wx_website/conf/uwsgi.ini
if [ ! -n "$1" ]
then
        echo "Usages: sh uwsgiserver.sh [start|stop|restart]"
        exit 0
fi
if [ $1 = start ]
then
        psid=`ps aux | grep "uwsgi" | grep -v "grep" | wc -l`
        echo "psid:"$psid
        if [ $psid -gt 4 ]
        then
                echo "uwsgi is running!"
                exit 0
        else
                uwsgi $uwsgi_ini_path
                echo "Start uwsgi service [OK]"
        fi
elif [ $1 = stop ];then
        killall -9 uwsgi
        echo "Stop uwsgi service [OK]"
elif [ $1 = restart ];then
        killall -9 uwsgi
        uwsgi $uwsgi_ini_path
        echo "Restart uwsgi service [OK]"
else
        echo "Usages: sh uwsgiserver.sh [start|stop|restart]"
fi

这个sh脚本用于uwsgi的启停，后续开发过程中，它的使用频率会非常高

修改django相关代码后，需要重启uwsgi使修改生效*
启动uwsgi

# 启动uwsgi
sh uwsgiserver.sh start
# 重启uwsgi
sh uwsgiserver.sh restart

最后，访问http://14.249.22.158/ 出现django欢迎页面，说明nginx+uwsgi+django配置成功

Tips：如果到最后一步，没有出现django欢迎页面，可以查看以下几个日志文件定位问题

/var/log/nginx/access.log
/var/log/nginx/error.log
/var/log/uwsgi/uwsgi.log

4.公众号django-app开发

下午茶消费如何记录和报销等逻辑（下图灰色部分），不具备普遍参考性，就不详细介绍了，这里主要介绍微信公众号交互相关的内容。

4.1、创建app
在项目根目录创建名字为happytea的app

python manage.py startapp happytea

将生成的happytea目录移动到wx_website/apps/目录下：

mv happytea/ apps/
ll /data/website/wx_website/apps/happytea
-rw-rw-r-- 1 root root     0 Jan 16 22:19 __init__.py
-rw-rw-r-- 1 root root   838 Feb 17 00:09 admin.py
-rw-rw-r-- 1 root root  1762 Feb 15 21:47 models.py
-rw-r--r-- 1 root root   162 Feb 12 13:25 urls.py
-rw-rw-r-- 1 root root 29199 Mar 24 22:10 views.py

在wx_website/wx_website/settings.py 中添加app

INSTALLED_APPS = (
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
    'django_crontab',
# 添加新创建的app
    'apps.happytea'
)

4.2、修改url路由配置
首先修改django的顶层url路由配置 wx_website/wx_website/urls.py

urlpatterns = [
    url(r'^$', views.web_root_index),
    url(?developer/article/1004612/r&)),
# 将/happytea/路径下请求路由到app的url定义文件中
    url(r'^happytea/', include('apps.happytea.urls', namespace="happytea")),
]

修改app的url路由配置 wx_website/apps/happytea/urls.py

urlpatterns = [
# 将/happytea/wxmp/路径下的消息路由到 views中wxmp函数处理
    url(r'^wxmp/$', views.wxmp, name='wxmp'),
]

4.3、引入wechat_sdk库

微信公众平台相关的逻辑，主要有3个方面的内容（上图红框部分）：

1. 公众号token的维护与更新

2. 验证消息是否鉴权通过

3. 微信xml消息解析与封装

通过微信公众平台的开发文档可以理解这些概念和协议，从而实现对应的处理逻辑。不过从开发效率上看，如果引入开源的wechat_sdk库，可以将我们从这些非主干业务的开发工作中解放出来，节省大量的开发工作；而且开源库经过大量实际项目的运行，可靠性也非常高。

这里给大家推荐wechat-python-sdk，文档清晰易懂，接口调用简单，按照示例能快速上手。以本项目为例：

定义用于存储/获取的“token”和“时间戳”的函数

# 保存新的token和过期时间，覆盖原来保存的
def set_wx_token_func(newtoken, expires_at):
    # 直接使用django的模型保存
    token.update_token(newtoken, expires_at)
#
# 获取当前保存的token和过期时间（之前通过set_wx_token_func中保存的）
def get_wx_token_func():
    last_token = token.get_token_by_wxid(wx_id)
    return (str(last_token.token), last_token.expires_at)

得到WechatBasic类实例，后面的公众平台相关操作都通过此实例完成

# 公众号的配置信息
# access_token_getfunc和access_token_setfunc为前一步定义的两个函数
conf = WechatConf(token=apptoken, appid=appid, appsecret=appsecret,
                  encrypt_mode='normal', encoding_aes_key=appaeskey,
                  access_token_getfunc=get_wx_token_func,
                  access_token_setfunc=set_wx_token_func,
                  access_token_refreshfunc=None)
wechat = WechatBasic(conf=conf)

验证微信消息

      # 1，解析3个请求鉴权参数
    signature = request.GET.get('signature')
    timestamp = request.GET.get('timestamp')
    nonce = request.GET.get('nonce')

    # 2、通过sdk提供的check_signature接口验证消息是否鉴权通过
    if not wechat.check_signature(signature, timestamp, nonce):
        logger.info('check_signature fail')
        return HttpResponseForbidden()

    # 3、如果是http-get方法，说明是平台配置验证，返回echostr参数的值即可；
    #    如果是http-post，则说明微信公众平台转发的用户命令消息，进一步处理
    if request.method == 'GET':
        echostr = request.GET.get('echostr')
        logger.info('wx reg succ')
        return HttpResponse(echostr)
    elif request.method == 'POST':
        return handler_wxmp_req(request.body)

* 解析微信转发的xml请求，提取发送用户id、消息类型、消息内容

# 1、解析xml消息
    try:
        wechat.parse_data(body)
    except ParseError:
        logger.error('parse wx_msg fail, msg: ' + body)
        return HttpResponseBadRequest()

    # 2、得到发送消息的用户id、消息类型、消息内容
    userid = wechat.message.source # 用户id
    msg = wechat.message 
    if isinstance(msg, TextMessage): # 消息类型
        txt = wechat.message.content   # 消息文本

* 将要回复的文本消息封装为微信公众号xml响应

# 解析命令文本，判断格式是否正确
   (ret, expinfo) = parse_add_expense(txt)
   if not ret:
        content = '您输入的格式有误'
                # 将返回的文本内容（content）封装为xml响应文本
                # response_text方法返回的是一个xml文本
                # 将此文本作为http-body返回给微信公众平台即可
        return wechat.response_text(content=content)

按照上面的方法，就可以很方便的完成与微信公众平台相关的逻辑处理了。

4.4、下午茶逻辑处理
如何进行django-app的开发，可以参考官方文档，非常全面，这也是选择django框架的优点之一。

这里仅仅截取一段简单‘用户状态查询’逻辑，便于理解下文的公众号操作示例

    # 得到用户发送的文本（已完成微信xml请求的解析）
    txt = wechat.message.content.strip()
    # 根据请求中的用户id查询用户信息
    user = User.get_user_by_openid(wechat.message.source)
    # 如果命令文本是‘2’，说明是要查询用户状态
    if txt == '2':
        # 得到用户的状态信息文本
        content = gen_user_info(user)
                # 将要返回给用户的文本结果封装为xml响应文本
        rspxml = wechat.response_text(content=content)
                # 将xml响应文本作为http响应的body返回给公众平台
                return HttpResponse(rspxml)

到这里，我们已经完成了服务器环境的搭建和公众号后台服务的开发。接下来就可以配置公众号，让搭建的后台服务来处理用户发送的命令了。

5.微信公众号配置

登录微信公众平台，进入‘开发’-‘基本配置’

url填入在django-app开发中配置的url，确保对应的view逻辑可以处理微信公众平台转发的消息
token需要与实例化wechat-python-sdk的WechatConf时传入的token参数相同
EncodingAESKey也是要与实例化WechatConf时传入的参数相同
加密方式选择‘明文模式’，便于调试
点击“提交”，公众号后台服务将收到来自公众平台的http-get请求。按照4.3中的处理逻辑，如果校验成功并返回了echostr，则公众号配置成功，后续用户在公众号中发送的消息，都会转发给我们的后台服务处理。
出现下图说明配置成功

在公众号中发送文本‘2’，验证功能是否正确

TIPS：如果提交公众号的基础配置未成功或发送命令后未返回结果，请检查django逻辑处理的日志来定位问题

6.使用COS云储存

6.1、登录腾讯云，进入COS控制台

6.2、创建一个Bucket，这里取名为‘happytea’
- 要使用cos云存储，必选先创建bucket
- 最终存储的文件，必须在某一个bucket下
- 可以认为bucket就是根目录，下面可以存放文件或者创建目录
- bucket的所属地域，最好与CVM的机房所在地域一致，以获得最快的上传、下载速度
6.3、参考COS-PYTHON-SDK文档进行安装

推荐pip方式

pip install qcloud_cos_v4

6.4、在云API密钥中查询appid、secretid、secretkey信息，调用cos-sdk的时候需要用到

6.5、在代码中调用sdk，完成文件的云存储（上传）

# 导入cos-sdk
from qcloud_cos import CosClient
from qcloud_cos import UploadFileRequest
# 通过appid、secretid、secretkey，cos-region（bucket的地域）
# 创建一个CosClient实例
os_client = CosClient(settings.COS_APPID, settings.COS_SECRET_ID,
                               settings.COS_SECRET_KEY, settings.COS_REGION)
# 创建一个上传文件请求，参数为：bucket名称、路径、文件路径
# 注意参数的类型为unicode，不是string
cos_upload_req = UploadFileRequest(
            u'happytea', u'/' + filename.decode('utf8'), file_path.decode('utf8'))
# 设置上传时如果存在同名同路径文件，是否允许覆盖
cos_upload_req.set_insert_only(0)
# 通过client完成上传，并得到上传响应对象
cos_upload_rsp = cos_client.upload_file(cos_upload_req)
# 判断响应（json对象）的‘code’值是否等于0
# 0：上传cos成功，非0：失败
if cos_upload_rsp['code'] != 0:
    raise Exception('cos upload fail, info:{}'.format(cos_upload_rsp['message']))