CentOS 下 Python 3 安装与多版本共存配置教程 – wiki基地

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CentOS 下 Python 3 安装与多版本共存终极配置指南

前言：为何在 CentOS 上管理 Python 版本如此重要？

CentOS（Community ENTerprise Operating System）作为 RHEL (Red Hat Enterprise Linux) 的下游分支，以其超凡的稳定性和长期支持（LTS）而闻名于世，成为企业级服务器操作系统的首选。然而，这种对稳定性的极致追求也带来了一个“甜蜜的烦恼”：系统内置的软件包版本往往较为保守。

对于 Python 而言，这一点尤为突出。例如，广泛使用的 CentOS 7 默认的系统 Python 版本是 2.7.x。这个版本在 Python 社区早已停止维护，但对于 CentOS 系统本身，它却是至关重要的。系统的核心工具，如 yum 包管理器、initial-setup 等，都深度依赖于这个旧版本的 Python。任何试图强行替换或删除系统默认 Python 的行为，都可能导致系统功能异常，甚至崩溃。

与此同时，现代化的软件开发、数据科学、人工智能、Web 应用等领域，几乎无一例外地要求使用 Python 3.6 以上的版本。Python 3 带来了大量的语法改进、性能优化和新的标准库，生态系统也已完全迁移。这就造成了一个典型的矛盾：系统稳定性要求保留 Python 2，而应用开发需求拥抱 Python 3。

因此，掌握如何在 CentOS 系统上安全地安装 Python 3，并实现 Python 2 与一个或多个 Python 3 版本和谐共存，是每一位 CentOS 用户和管理员必须具备的核心技能。本文将从基础准备工作开始，循序渐进，详细介绍三种主流的 Python 3 安装方法，并重点阐述如何利用 pyenv 这一现代化工具，优雅地实现多版本 Python 的无缝切换与管理，最终结合虚拟环境，打造一个干净、隔离、高效的 Python 开发环境。

第一章：基础准备：磨刀不误砍柴工

在开始安装之前，我们需要对系统进行一系列的检查和准备，确保后续过程顺利无误。

1.1 系统环境检查

首先，登录到你的 CentOS 服务器，确认系统版本和当前的 Python 环境。

查看 CentOS 版本：

bash
cat /etc/redhat-release

输出可能如下（以 CentOS 7 为例）：

CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)

查看系统默认 Python 版本：

“`bash
python -V

或者

python2 -V
“`

输出通常是：

Python 2.7.5

这个 python 命令链接到的 Python 2.7.5 就是我们绝对不能触碰的“系统 Python”。

1.2 更新系统并安装开发工具集

为了确保我们拥有最新的安全补丁和基础库，并为后续的编译安装做好准备，需要更新系统并安装必要的开发工具。

更新系统软件包：

bash
sudo yum update -y

安装开发工具集和依赖库：

编译 Python 源码需要一系列的工具和库，如 GCC 编译器、make 工具以及各种开发库文件（-devel 包）。yum 提供了 groupinstall 命令，可以方便地一次性安装一整套开发工具。

bash
sudo yum groupinstall "Development Tools" -y

接下来，安装编译 Python 时最常需要的依赖库。这些库提供了对 SSL 加密、zlib 压缩、SQLite 数据库、FFI（外部函数接口）等核心功能的支持。如果缺少这些库，新安装的 Python 将功能残缺，例如 pip 可能无法使用 HTTPS，或者无法安装某些需要 C 扩展的库。

bash
sudo yum install -y \
zlib-devel \
bzip2-devel \
openssl-devel \
ncurses-devel \
sqlite-devel \
readline-devel \
tk-devel \
gdbm-devel \
db4-devel \
libpcap-devel \
xz-devel \
libffi-devel

至此，我们的系统已经准备就绪，可以开始安装 Python 3 了。

第二章：Python 3 安装的三种主流方法

我们将介绍三种各具特色的安装方法，你可以根据自己的需求和场景选择最适合的一种。

方法一：使用 SCL (Software Collections Library) – 官方推荐，简单可靠

SCL 是一个由 CentOS/RHEL 官方维护的软件集，它允许你在系统上安装和使用多个版本的软件，而不会影响系统默认的包。这是一种非常安全和推荐的方式，尤其适合那些希望快速搭建环境而不想深入编译细节的用户。

1. 安装 SCL 管理工具：

bash
sudo yum install centos-release-scl -y

2. 安装指定的 Python 3 版本：

你可以使用 yum search 来查看 SCL 提供了哪些 Python 版本。

bash
yum search rh-python

假设我们选择安装 Python 3.8，其包名通常是 rh-python38。

bash
sudo yum install rh-python38 -y

3. 启用并使用 SCL 中的 Python 3：

SCL 的核心思想是“按需启用”。安装完成后，新安装的 Python 3 并不会直接覆盖系统命令。你需要通过 scl enable 命令来启动一个包含了新版 Python 环境的 shell。

bash
scl enable rh-python38 bash

执行此命令后，你将进入一个新的 bash 会话。在这个会话中，python 命令将指向 Python 3.8。

“`bash
[new_shell]$ python -V
Python 3.8.x

[new_shell]$ which python
/opt/rh/rh-python38/root/usr/bin/python
“`

退出这个 shell (exit) 后，你的环境会恢复原样，python -V 再次显示 2.7.5。

优点：
* 安全隔离：完全不影响系统原生环境。
* 官方支持：由 CentOS 官方维护，稳定可靠。
* 管理简单：安装和卸载都通过 yum 完成。

缺点：
* 版本有限：可能无法获取到最新版本的 Python。
* 使用稍繁琐：每次使用都需要 scl enable，或者需要修改 shell 配置文件（如 ~/.bashrc）来自动加载。

方法二：从源码编译安装 – 极致灵活，掌控一切

对于需要特定版本（包括最新版）或自定义编译选项的开发者来说，从源码编译安装是最佳选择。这种方法给予你最大的控制权。

关键原则： 永远不要覆盖系统 Python。我们将通过 --prefix 指定一个独立的安装目录，并使用 make altinstall 来避免创建 python 这个软链接。

1. 下载 Python 源码包：

前往 Python 官方网站（https://www.python.org/ftp/python/）找到你想要的版本。这里以 Python 3.10.7 为例。

“`bash

进入一个用于存放源码的目录，例如 /usr/src

cd /usr/src

下载源码包

sudo wget https://www.python.org/ftp/python/3.10.7/Python-3.10.7.tgz
“`

2. 解压源码包：

bash
sudo tar xzf Python-3.10.7.tgz

3. 配置、编译与安装：

进入解压后的目录，并执行配置、编译和安装三部曲。

bash
cd Python-3.10.7

配置 (configure): 这一步是整个过程的核心。
* --prefix=/usr/local/python3.10: 指定安装路径。将其安装到 /usr/local 目录下是一个好习惯，这能将其与系统自带的、由包管理器管理的软件（通常在 /usr/bin）区分开。
* --enable-optimizations: 启用性能优化。这会让编译过程变慢，但会通过运行性能分析测试（PGO）来提升最终生成二进制文件的执行效率。

bash
sudo ./configure --prefix=/usr/local/python3.10 --enable-optimizations

编译 (make): 使用 make 命令进行编译。-j 参数可以指定并行的任务数，通常设为 CPU 核心数，以加快编译速度。

“`bash

查看 CPU 核心数

nproc

假设有 4 个核心

sudo make -j 4
“`

安装 (make altinstall): 这是最关键的一步！
* make altinstall vs make install:
* make install 会创建 python、pip 等软链接，如果安装目录在 PATH 中，可能会覆盖系统默认的 python 命令，导致灾难。
* make altinstall 则只会创建带有版本号的命令，如 python3.10、pip3.10。这正是我们实现版本共存所需要的。

bash
sudo make altinstall

4. 验证安装：

安装完成后，新的 Python 可执行文件应该位于 /usr/local/python3.10/bin 目录下。

bash
/usr/local/python3.10/bin/python3.10 -V

输出应为：

Python 3.10.7

5. 创建软链接以便于访问 (可选但推荐):

为了方便在命令行直接使用 python3 和 pip3，可以手动创建软链接到 /usr/local/bin (或者 /usr/bin，但 /usr/local/bin 更符合规范)。

“`bash
sudo ln -s /usr/local/python3.10/bin/python3.10 /usr/local/bin/python3.10
sudo ln -s /usr/local/python3.10/bin/pip3.10 /usr/local/bin/pip3.10

如果希望 python3 命令指向这个版本

sudo ln -s /usr/local/python3.10/bin/python3.10 /usr/local/bin/python3
sudo ln -s /usr/local/python3.10/bin/pip3.10 /usr/local/bin/pip3
“`

现在，你可以直接使用 python3 -V 来验证了。

优点：
* 版本自由：可以安装任何版本的 Python。
* 高度定制：可以通过编译选项进行深度定制和优化。

缺点：
* 过程复杂：步骤较多，容易出错。
* 依赖管理：需要手动安装所有编译依赖。
* 升级维护：未来升级版本需要重复整个编译过程。

方法三：使用 pyenv – 现代化的 Python 版本管理大师

pyenv 是一个强大而优雅的 Python 版本管理工具。它允许你在用户级别轻松地安装、切换和管理多个 Python 版本，完全不触及系统 Python，也不会污染全局环境。这是目前社区最推崇的多版本管理方案。

pyenv 的工作原理是通过在 PATH 环境变量的开头注入一个“垫片”（shims）目录。当你执行 python 命令时，系统会首先找到 pyenv 的垫片脚本，该脚本会根据你当前的配置（全局、项目或当前 shell），决定将命令转发给哪个实际的 Python 解释器。

1. 安装 pyenv 及其依赖：

首先，安装 git 和其他编译 Python 所需的依赖（我们在第一章已经做过）。

bash
sudo yum install git -y

pyenv 官方提供了一个便捷的安装脚本：

bash
curl https://pyenv.run | bash

2. 配置环境变量：

安装脚本会在最后提示你需要将几行配置添加到你的 shell 启动文件中（通常是 ~/.bashrc 或 ~/.bash_profile）。

“`bash

对于 bash

echo ‘export PYENV_ROOT=”$HOME/.pyenv”‘ >> ~/.bashrc
echo ‘command -v pyenv >/dev/null || export PATH=”$PYENV_ROOT/bin:$PATH”‘ >> ~/.bashrc
echo ‘eval “$(pyenv init -)”‘ >> ~/.bashrc

使配置立即生效

source ~/.bashrc
“`

验证 pyenv 是否安装成功：

bash
pyenv --version

3. 使用 pyenv 安装 Python 版本：

现在，安装 Python 变得异常简单。

查看可安装的版本列表：

bash
pyenv install --list

安装一个或多个 Python 版本：
例如，我们安装 3.8.13 和 3.10.7。

bash
pyenv install 3.8.13
pyenv install 3.10.7

pyenv 会自动下载源码，并以最佳实践进行编译和安装，所有版本都存放在 ~/.pyenv/versions/ 目录下，与系统完全隔离。

4. pyenv 的核心：版本切换

pyenv 提供了三个维度的版本控制：global, local, 和 shell。

  • global：设置全局默认的 Python 版本。

    “`bash
    pyenv global 3.10.7
    python -V

    Python 3.10.7

    ``
    这个设置会写入    ~/.pyenv/version` 文件，对当前用户的所有会话生效。

  • local：设置当前目录及其子目录下的 Python 版本。这对于项目级别的版本锁定至关重要。

    “`bash
    mkdir my-project
    cd my-project
    pyenv local 3.8.13

    pyenv 会在当前目录创建一个 .python-version 文件

    cat .python-version

    3.8.13

    python -V

    Python 3.8.13

    离开这个目录，版本会恢复为 global 设置

    cd ..
    python -V

    Python 3.10.7

    “`

  • shell：仅为当前 shell 会话设置 Python 版本，优先级最高。

    “`bash
    pyenv shell 2.7.5 # 甚至可以切换回系统版本（如果 pyenv 已知）
    python -V

    Python 2.7.5

    “`

查看已安装和当前使用的版本：

bash
pyenv versions

输出会清晰地标出所有已安装版本，并用星号 * 标记当前激活的版本。

优点：
* 完美隔离：完全不影响系统环境，所有操作都在用户主目录下。
* 切换自如：global, local, shell 三种模式满足所有场景需求。
* 自动化管理：自动处理下载、编译、安装过程。
* 生态强大：可以与 pyenv-virtualenv 等插件无缝集成。

缺点：
* 初次设置：需要理解其工作原理并正确配置环境变量。

第三章：终极武器：pyenv + 虚拟环境

即使有了 pyenv 进行版本管理，我们仍然需要虚拟环境来隔离不同项目的依赖包。想象一下：项目 A 需要 requests==2.20.0，而项目 B 需要 requests==2.28.0。如果在全局环境中安装，这两个版本就会冲突。虚拟环境正是解决这个问题的利器。

Python 3.3+ 自带了 venv 模块，但 pyenv 有一个更强大的插件 pyenv-virtualenv，它将版本管理和环境管理完美结合。

1. 安装 pyenv-virtualenv 插件：

如果你的 pyenv 是通过 git 克隆安装的，可以这样安装插件：

bash
git clone https://github.com/pyenv/pyenv-virtualenv.git $(pyenv root)/plugins/pyenv-virtualenv

然后，在 ~/.bashrc 中添加一行配置：

bash
echo 'eval "$(pyenv virtualenv-init -)"' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

2. 创建和使用虚拟环境：

现在，你可以基于 pyenv 安装的任何 Python 版本来创建虚拟环境。

创建虚拟环境：
pyenv virtualenv <python_version> <environment_name>

“`bash

基于 Python 3.8.13 创建一个名为 “project-a-env” 的环境

pyenv virtualenv 3.8.13 project-a-env

基于 Python 3.10.7 创建一个名为 “data-science-env” 的环境

pyenv virtualenv 3.10.7 data-science-env
“`

激活虚拟环境：
最酷的功能是，你可以像设置 pyenv local 一样，将虚拟环境与项目目录绑定。

bash
mkdir project-a
cd project-a
pyenv local project-a-env

当你进入 project-a 目录时，pyenv 会自动激活 project-a-env 这个虚拟环境。你的命令提示符可能会发生变化，指示当前所处的环境。

“`bash
(project-a-env) user@host:~/project-a$ python -V
Python 3.8.13

(project-a-env) user@host:~/project-a$ which python
/home/user/.pyenv/versions/project-a-env/bin/python

(project-a-env) user@host:~/project-a$ pip install requests==2.20.0
…
“`

在这个环境下安装的所有包，都将被隔离在 ~/.pyenv/versions/project-a-env/ 目录下，不会影响其他任何项目或全局环境。

当你离开这个目录，虚拟环境会自动停用。

总结：最佳实践与选择建议

经过以上详细的介绍，我们来总结一下在 CentOS 上管理 Python 版本的最佳实践：

  1. 敬畏系统 Python：永远不要尝试修改、升级或删除 CentOS 自带的 Python 2.x。它是系统稳定的基石。

  2. 场景化选择安装方法：

    • 新手或求稳定：如果你只是需要一个能用的 Python 3，且对版本要求不高，SCL 是最安全、最省心的选择。
    • 高级用户或特定需求：如果你需要最新的 Python 版本，或需要开启特定的编译优化，从源码编译是你的不二之选，但务必使用 --prefix 和 make altinstall。
    • 专业开发者（强烈推荐）：如果你需要在多个 Python 版本之间频繁切换，或者需要为每个项目维护独立的环境，pyenv + pyenv-virtualenv 是当之无愧的黄金组合。它提供了无与伦比的灵活性和隔离性，是现代 Python 开发的标配。

  3. 拥抱虚拟环境：无论你使用哪种方法安装了 Python 3，始终为你的每一个项目创建独立的虚拟环境。这是避免“依赖地狱”的唯一有效途径，也是保持开发环境整洁专业的关键。

通过遵循本指南的步骤，你现在应该已经能够在你的 CentOS 服务器上，充满信心地安装和管理任何你需要的 Python 3 版本，同时确保系统稳定如初。这不仅让你能够跟上现代 Python 生态的步伐，也为你打造一个高效、可复现、无冲突的专业开发环境奠定了坚实的基础。

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