Einführung in die Architektur der Fraktale¶

Modularität und Mikro-Dienste¶

Mikro-Dienste sind ein wichtiges Design-Muster, das hilft, die Modularität der Anwendung zu erreichen. Die Trennung von logischen Applikationsfunktionen in unabhängige Dienste vereinfacht die Wartung und Wiederverwendung. Entkopplungskomponenten erleichtern auch die selektive Skalierung einzelner Komponenten nach Bedarf. Weiterhin ist die Anwendungsmodularität ein notwendiges Merkmal von Anwendungen, die gut skalieren und fehlertolerant sind.

Skalierbarkeit¶

Cloud-Anwendungen verwenden oft viele kleine Instanzen eher als ein paar große Instanzen. Vorausgesetzt, dass eine Anwendung ausreichend modular ist, können Sie problemlos Mikrodienste über möglichst viele Fälle verteilen. Diese Architektur ermöglicht es einer Anwendung, an der Grenze vorbei zu gehen, die durch die maximale Größe einer Instanz auferlegt wird. Es ist wie das Versuchen, eine große Anzahl von Menschen von einem Ort zum anderen zu bewegen; Es gibt nur so viele Leute, die man in den größten Bus setzen kann, aber man kann eine unbegrenzte Anzahl von Bussen oder Kleinwagen benutzen, die nur die Kapazität bieten, die man braucht - und nicht mehr.

Fehlertoleranz¶

In der Cloud-Programmierung gibt es eine bekannte Analogie, die als ‚Vieh vs Haustiere‘ bekannt ist. Wenn Sie es noch nicht gehört haben, geht es so:

Wenn Sie mit Haustieren umgehen, benennen und pflegen Sie sie. Wenn sie krank werden, pflegt man sie wieder gesund, was schwierig und sehr zeitraubend sein kann. Wenn Sie mit Vieh umgehen, fügen Sie ein nummeriertes Etikett ans Ohr. Wenn sie krank werden, machen Sie sie weg und ziehen weiter.

Das ist, wie es geschieht, die neue Realität der Programmierung. Anwendungen und Systeme wurden auf großen, teuren Servern erstellt, die von Betriebs-Mitarbeitern betreut wurden, um sie gesund zu halten. Wenn etwas mit einem dieser Server schief gegangen wäre, war die Aufgabe des Mitarbeiters zu tun, was notwendig ist, um sie wieder ganz zu machen und den Server und die Anwendung wiederherzustellen.

Bei der Cloud-Programmierung ist es ganz anders. Anstatt große, teure Server, haben Sie virtuelle Maschinen, die Einweg sind; Wenn etwas schief geht, fahren Sie den Server herunter und erzeugen einen neuen. Es gibt immer noch Betriebs-Mitarbeiter, aber anstatt einzelne Server zu pflegen und zu betreuen, ist es ihre Aufgabe, die Gesundheit des Gesamtsystems zu überwachen.

Es gibt definitive Vorteile für diese Architektur. Es ist leicht, einen ‚neuen‘ Server zu bekommen, ohne irgendwelche Probleme, die unweigerlich entstehen, wenn ein Server seit Monaten läuft oder sogar Jahre alt ist.

Wie bei der klassischen Infrastruktur sind Ausfälle der zugrunde liegenden Cloud-Infrastruktur (Hardware, Netzwerke und Software) unvermeidbar. Wenn Sie Ihre Cloud entwerfen, ist es entscheidend, dass Ihre Anwendung für eine Umgebung entworfen ist, in der Ausfälle jederzeit passieren können. Das klingt wie eine Drohung, aber es ist nicht; Durch die Gestaltung Ihrer Anwendung mit einem hohen Maß an Fehlertoleranz, machen Sie es auch belastbar und anpassungsfähiger, angesichts der Veränderung.

Fehlertoleranz ist für die Cloud-basierte Anwendung unerlässlich.

Automatisierung¶

Wenn eine Anwendung dazu gedacht ist, automatisch zu skalieren, um die Nachfrage zu erfüllen, ist es nicht möglich, manuelle Schritte in den Prozess der Bereitstellung einer Komponente anzuwenden. Automatisierung verringert auch die Zeit für die Wiederherstellung für Ihre Anwendung bei Komponentenausfällen, erhöht die Fehlertoleranz und die Widerstandsfähigkeit.

Programmatische Schnittstellen (APIs)¶

Wie viele Cloud-Anwendungen hat die Fractals-Anwendung eine ‚RESTful API‘ <http://en.wikipedia.org/wiki/Representational_state_transfer> `_. Sie können sich direkt mit ihr verbinden und Fraktale erzeugen, oder Sie können sie als Bestandteil einer größeren Anwendung integrieren. Jedes Mal, wenn eine Standardschnittstelle wie eine API verfügbar ist, wird automatisiertes Testen viel mehr machbar, wodurch die Softwarequalität erhöht wird.

Wie die Fractals-Anwendung mit OpenStack interagiert¶

Einführung in cloud-init¶

cloud-init <https://cloudinit.readthedocs.org/en/latest/> `_ ist ein Tool, das Instanz-Konfigurationsaufgaben während des Bootens einer Cloud-Instanz ausführt und auf den meisten Cloud-Abbildern installiert wird. :code:`ex_userdata, der an create_node übergeben wurde, sind die an cloud-init übergebenen Konfigurationsdaten.

In diesem Fall präsentieren wir ein Shell-Skript als userdata <https://cloudinit.readthedocs.org/en/latest/topics/format.html#user-data-script> `_. Wenn :code:`create_node die Instanz erstellt, wird cloud-init als Shell-Skript in der Variable userdata ausgeführt.

Wenn während der Instanzerstellung ein SSH-Public-Key zur Verfügung gestellt wird, installiert cloud-init diesen Schlüssel auf einem Benutzerkonto. (Der Benutzername variiert zwischen Cloud-Abbildern.) Siehe ‚Erhalten von Abbildern <https://docs.openstack.org/image-guide/obtain-images.html> `_ Abschnitt der Abbildanleitung zur Anleitung, welche Benutzernamen Sie verwenden sollten, wenn SSHen. Wenn Sie noch Probleme beim Anmelden haben, fragen Sie Ihren Cloud-Anbieter, um den Benutzernamen zu bestätigen.

userdata = '''#!/usr/bin/env bash
curl -L -s https://opendev.org/openstack/faafo/raw/contrib/install.sh | bash -s -- \
    -i messaging -i faafo -r api -r worker -r demo
'''

Nachdem die Instanz erstellt wurde, lädt Cloud-init ein Skript namens install.sh herunter und führt es aus. Dieses Skript installiert die Fractals-Anwendung. Cloud-init kann Bash-Scripts und eine Reihe von verschiedenen Arten von Daten verarbeiten. Sie können sogar mehrere Arten von Daten bereitstellen. Weitere Informationen über cloud-init finden Sie in der offiziellen Dokumentation <https://cloudinit.readthedocs.org/en/latest/> `_.

Einführung in Schlüsselpaare¶

Sicherheit ist wichtig, wenn es um Ihre Instanzen geht; es kann nicht jeder auf sie zugreifen. Um die Anmeldung in einer Instanz zu aktivieren, müssen Sie während der Instanzerstellung den öffentlichen Schlüssel eines SSH-Schlüsselpaars angeben. Im Abschnitt Eins haben Sie ein Schlüsselpaar zu OpenStack erstellt und hochgeladen und Cloud-init für das Benutzerkonto installiert.

Sogar mit einem installierten Schlüssel, müssen Sie jedoch die entsprechenden Sicherheitsgruppenregeln aktiviert haben, um auf Ihre Instanz zuzugreifen.

Einführung in Sicherheitsgruppen¶

Sicherheitsgruppen sind Sätze von Netzwerkzugriffsregeln, die auf die Vernetzung einer Instanz angewendet werden. Standardmäßig ist nur Austritt (ausgehender) Verkehr erlaubt. Sie müssen explizit den Eintritt (Eingang) des Netzwerkzugriffs aktivieren, indem Sie eine Sicherheitsgruppenregel erstellen.

Beginnen Sie mit dem Erstellen einer Sicherheitsgruppe für die All-in-One-Instanz und Hinzufügen der entsprechenden Regeln wie HTTP (TCP-Port 80) und SSH (TCP-Port 22):

all_in_one_security_group = conn.ex_create_security_group('all-in-one', 'network access for all-in-one application.')
conn.ex_create_security_group_rule(all_in_one_security_group, 'TCP', 80, 80)
conn.ex_create_security_group_rule(all_in_one_security_group, 'TCP', 22, 22)

Sie können verfügbare Sicherheitsgruppen mit:

conn.ex_list_security_groups()

Sobald Sie eine Regel oder Gruppe erstellt haben, können Sie sie auch löschen:

conn.ex_delete_security_group_rule(rule)
conn.ex_delete_security_group(security_group)

Um zu sehen, welche Sicherheitsgruppen für eine Instanz gelten, können Sie:

conn.ex_get_node_security_groups(testing_instance)

Sobald Sie Berechtigungen konfiguriert haben, müssen Sie wissen, wo Sie auf die Anwendung zugreifen können.

Einführung in Floating-IPs¶

Wie in der traditionellen IT werden Cloud-Instanzen über IP-Adressen angesprochen, die OpenStack zuweist. Wie dies tatsächlich geschieht, hängt vom Netzwerk-Setup für Ihre Cloud ab. In einigen Fällen erhalten Sie einfach eine Internet-Router-fähige IP-Adresse, die direkt Ihrer Instanz zugewiesen wurde.

Der häufigste Weg für OpenStack-Clouds, um Internet-Router-fähige IP-Adressen zu Instanzen zuzuordnen, ist jedoch durch die Verwendung von Floating-IPs. Eine Floating-IP ist eine Adresse, die als Entität für sich selbst existiert und einer bestimmten Instanznetzwerkschnittstelle zugeordnet werden kann. Wenn eine Floating-IP-Adresse einer Instanznetzwerkschnittstelle zugeordnet ist, leitet OpenStack den für diese Adresse verknüpften Verkehr an die Adresse der internen Netzwerkschnittstellenadresse der Instanz zurück. Ihr Cloud-Anbieter bietet in der Regel Pools von Floating-IPs für Ihren Einsatz.

Um eine Floating-IP zu verwenden, müssen Sie zuerst Ihr Projekt eine IP zuordnen und sie dann der Netzwerkschnittstelle Ihrer Instanz zuordnen.

unused_floating_ip = None
for floating_ip in conn.ex_list_floating_ips():
    if not floating_ip.node_id:
        unused_floating_ip = floating_ip
        print("Found an unused Floating IP: %s" % floating_ip)
        break

Wenn Sie keine frei Floating-IPs haben, die zuvor für Ihr Projekt reserviert wurden, wählen Sie zunächst einen Floating IP Pool, der von Ihrem Provider angeboten wird. In diesem Beispiel haben wir das erste ausgewählt und sind davon ausgegangen, dass es über IP-Adressen verfügt.

pool = conn.ex_list_floating_ip_pools()[0]

Bitte fordern Sie an, dass eine Adresse aus diesem Pool Ihrem Projekt zugewiesen wird.

unused_floating_ip = pool.create_floating_ip()

Nun, da Sie eine unbenutzte Floating-IP-Adresse für Ihr Projekt zugeordnet haben, fügen Sie es an eine Instanz.

conn.ex_attach_floating_ip_to_node(instance, unused_floating_ip)

Das bringt uns dahin, wo wir am Ende von / getting_started enden. Aber wohin gehen wir von hier