Docker và microservice
Kiến trúc microservice ngày càng trở nên phổ biến trong những năm gần đây vì nó mang lại những lợi ích đáng kể về khả năng mở rộng, tính linh hoạt và khả năng bảo trì cho các ứng dụng phần mềm. Về cốt lõi, microservices là một mẫu kiến trúc trong đó một ứng dụng duy nhất bao gồm một tập hợp các dịch vụ nhỏ, độc lập, mỗi dịch vụ chịu trách nhiệm về một chức năng cụ thể và giao tiếp với nhau thông qua API . Tính mô-đun này cho phép phát triển, triển khai nhanh chóng, thử nghiệm dễ dàng hơn và mở rộng ứng dụng thuận tiện.
Trong bối cảnh này, Docker nổi lên như một công cụ mạnh mẽ để làm việc với microservice. Docker là một nền tảng nguồn mở hỗ trợ phát triển, triển khai và quản lý ứng dụng thông qua quá trình container hóa. Nó cho phép các nhà phát triển đóng gói các ứng dụng và phần phụ thuộc của chúng vào các thùng chứa nhẹ, di động, đảm bảo rằng các ứng dụng chạy nhất quán trên các môi trường và giai đoạn phát triển khác nhau. Bằng cách tận dụng Docker, các nhà phát triển có thể hợp lý hóa quá trình xây dựng, quản lý và mở rộng quy mô các dịch vụ siêu nhỏ một cách hiệu quả.
Tại sao nên sử dụng Docker cho kiến trúc Microservices?
Docker và microservices là sự phù hợp tự nhiên vì một số lý do chính.
Môi trường chuẩn hóa
Docker cho phép các nhà phát triển tạo một môi trường ứng dụng tiêu chuẩn hóa bằng cách đóng gói tất cả các thành phần cần thiết, bao gồm chính ứng dụng, thư viện và các phần phụ thuộc, vào một đơn vị độc lập duy nhất được gọi là vùng chứa. Tiêu chuẩn hóa này giúp giảm rủi ro về sự không nhất quán về môi trường có thể xảy ra giữa các môi trường phát triển, dàn dựng và sản xuất, đảm bảo rằng các dịch vụ siêu nhỏ luôn hoạt động như mong đợi.
Tăng tốc phát triển
Sử dụng bộ chứa Docker tăng tốc đáng kể quá trình phát triển cho microservice. Vì mỗi vùng chứa là một môi trường riêng biệt, các nhà phát triển có thể làm việc trên các dịch vụ riêng lẻ mà không phải lo lắng về các thư viện hoặc phụ thuộc xung đột. Hơn nữa, hình ảnh Docker có thể dễ dàng chia sẻ giữa các thành viên trong nhóm, cho phép họ nhanh chóng triển khai và chạy các ứng dụng trên máy cục bộ của mình, tăng tốc phát triển và cộng tác.
Tính di động nâng cao
Các thùng chứa được tạo bằng Docker có tính di động cao, cho phép các nhà phát triển di chuyển ứng dụng giữa các môi trường và nền tảng khác nhau một cách dễ dàng. Tính di động này đảm bảo rằng các dịch vụ siêu nhỏ có thể được triển khai và chạy nhất quán trên các hệ thống khác nhau, bất kể cơ sở hạ tầng bên dưới. Do đó, các nhóm phát triển có thể tập trung vào việc xây dựng các ứng dụng tốt nhất có thể mà không phải lo lắng về các sắc thái cụ thể của hệ thống.
Giảm sử dụng tài nguyên hệ thống
Kiến trúc vi dịch vụ có khả năng dẫn đến tăng mức tiêu thụ tài nguyên vì mỗi dịch vụ có thể chạy trên các máy riêng biệt, làm phát sinh chi phí tài nguyên hệ thống. Docker giải quyết vấn đề này bằng cách tạo các thùng chứa nhẹ chia sẻ tài nguyên cơ bản của hệ thống máy chủ, giảm mức tiêu thụ tài nguyên tổng thể so với việc chạy nhiều máy ảo.
Quản lý microservice đơn giản hóa
Docker đơn giản hóa việc quản lý và giám sát các vi dịch vụ bằng cách cung cấp một môi trường nhất quán để triển khai và chạy các vùng chứa. Các nhà phát triển có thể sử dụng các công cụ như Docker Compose để xác định toàn bộ ngăn xếp ứng dụng, bao gồm các dịch vụ siêu nhỏ riêng lẻ và phần phụ thuộc của chúng, giúp dễ dàng triển khai và quản lý các dịch vụ một cách mạch lạc.
Container hóa microservice với Docker
Containerizing microservices với Docker liên quan đến việc tạo Dockerfile chứa các hướng dẫn để xây dựng hình ảnh Docker. Phần này sẽ hướng dẫn bạn quy trình chứa một vi dịch vụ mẫu bằng Docker.
Tạo một Dockerfile
Dockerfile là một tập lệnh chứa các hướng dẫn để xây dựng hình ảnh Docker. Dockerfile xác định hình ảnh cơ sở, mã nguồn của ứng dụng, các phần phụ thuộc và cấu hình cần thiết để dịch vụ chạy. Tạo một tệp mới có tên `Dockerfile` trong thư mục gốc của microservice của bạn.
Xác định hình ảnh cơ sở
Chỉ định hình ảnh cơ sở cho microservice của bạn bằng cách thêm lệnh `FROM` vào Dockerfile của bạn. Hình ảnh cơ sở là nền tảng cho vùng chứa của bạn, cung cấp môi trường thời gian chạy cần thiết. Việc chọn một hình ảnh cơ sở phù hợp cho vi dịch vụ của bạn là điều cần thiết, chẳng hạn như một hình ảnh chính thức, tối thiểu do Docker cung cấp hoặc một hình ảnh tùy chỉnh phù hợp với nhu cầu của bạn. Ví dụ: nếu vi dịch vụ của bạn được phát triển bằng Node.js, thì bạn có thể sử dụng dòng sau trong Dockerfile của mình:
FROM node:14Đặt thư mục làm việc
Đặt thư mục làm việc của bộ chứa bằng lệnh `WORKDIR`. Thư mục này sẽ được sử dụng để lưu trữ mã nguồn và các phụ thuộc của ứng dụng.
WORKDIR /appSao chép mã nguồn và phụ thuộc
Sao chép mã nguồn và mọi tệp được yêu cầu từ máy cục bộ vào bộ chứa bằng cách sử dụng lệnh `COPY`. Ngoài ra, hãy cài đặt các phụ thuộc cần thiết bằng trình quản lý gói như npm, pip hoặc Maven.
COPY package*.json ./ RUN npm install COPY . .Hiển thị cổng dịch vụ
Hiển thị cổng mà microservice sẽ có thể truy cập được bằng cách sử dụng lệnh `EXPOSE`. Điều này sẽ cho phép giao tiếp với microservice từ các vùng chứa khác hoặc các dịch vụ bên ngoài.
EXPOSE 8080Chạy ứng dụng
Khởi động microservice bằng lệnh `CMD`, chỉ định lệnh cần thiết để thực thi ứng dụng.
CMD ["npm", "start"]Sau khi tạo Dockerfile, hãy xây dựng hình ảnh Docker bằng cách chạy lệnh sau trong cùng thư mục với Dockerfile:
docker build -t your-image-name .Cuối cùng, chạy bộ chứa Docker bằng hình ảnh mới được tạo:
docker run -p 8080:8080 your-image-nameDịch vụ siêu nhỏ của bạn hiện đã được chứa trong vùng chứa và đang chạy trong vùng chứa Docker. Quy trình này có thể được lặp lại cho từng vi dịch vụ trong ứng dụng của bạn, cho phép bạn phát triển, thử nghiệm và triển khai các vi dịch vụ của mình một cách hợp lý, hiệu quả và nhất quán.
Triển khai và sắp xếp Docker Container
Triển khai và sắp xếp các bộ chứa Docker là một phần thiết yếu trong việc quản lý kiến trúc vi dịch vụ. Các công cụ điều phối vùng chứa tự động hóa việc triển khai, quản lý và thay đổi quy mô của từng vùng chứa, đảm bảo rằng các dịch vụ siêu nhỏ hoạt động cùng nhau một cách hiệu quả. Hai nền tảng điều phối vùng chứa phổ biến là Kubernetes và Docker Swarm.
Kubernetes
Kubernetes là một nền tảng điều phối vùng chứa nguồn mở giúp tự động hóa việc triển khai, mở rộng quy mô và quản lý các ứng dụng được chứa trong vùng chứa. Nó được áp dụng rộng rãi nhờ các tính năng mạnh mẽ và hệ sinh thái mạnh mẽ. Một số lợi ích chính của Kubernetes bao gồm:
- Khả năng mở rộng: Kubernetes sử dụng cấu hình khai báo để quản lý thay đổi quy mô vùng chứa, giúp dễ dàng mở rộng quy mô ứng dụng dựa trên nhu cầu.
- Tính sẵn sàng cao: Kubernetes đảm bảo tính sẵn sàng cao bằng cách phân phối vùng chứa trên các nút khác nhau và tự động quản lý việc khởi động lại vùng chứa trong trường hợp xảy ra lỗi.
- Cân bằng tải: Kubernetes có thể cân bằng các yêu cầu giữa nhiều phiên bản của một microservice, nâng cao hiệu suất và khả năng chịu lỗi.
- Ghi nhật ký và giám sát: Kubernetes tích hợp với nhiều công cụ ghi nhật ký và giám sát khác nhau, giúp đơn giản hóa việc theo dõi tình trạng và hiệu suất của ứng dụng.
Bầy Docker
Docker Swarm là một giải pháp phân cụm và điều phối riêng cho các bộ chứa Docker. Nó được tích hợp trực tiếp vào nền tảng Docker, làm cho nó trở thành một lựa chọn đơn giản và trực quan cho người dùng Docker. Docker Swarm cung cấp các ưu điểm sau:
- Dễ dàng thiết lập: Docker Swarm không yêu cầu cài đặt hoặc cấu hình rộng rãi. Nó hoạt động liền mạch với Docker CLI và API, giúp việc triển khai và quản lý các vùng chứa trở nên đơn giản.
- Chia tỷ lệ: Docker Swarm cho phép người dùng mở rộng quy mô dịch vụ một cách nhanh chóng và hiệu quả bằng cách điều chỉnh số lượng bản sao vùng chứa cho từng dịch vụ.
- Cân bằng tải: Docker Swarm tự động phân phối các yêu cầu giữa các vùng chứa, cải thiện hiệu suất và khả năng phục hồi của ứng dụng.
- Khám phá dịch vụ: Docker Swarm bao gồm một máy chủ DNS nhúng để khám phá dịch vụ, cho phép các vùng chứa khám phá và giao tiếp với nhau.
Nguồn hình ảnh: Tài liệu Docker
Cả Kubernetes và Docker Swarm đều là những công cụ điều phối phổ biến để quản lý bộ chứa Docker trong kiến trúc vi dịch vụ. Việc chọn công cụ thích hợp tùy thuộc vào các yêu cầu cụ thể của ứng dụng của bạn cũng như cơ sở hạ tầng hiện có và chuyên môn của nhóm.
Tạo ứng dụng Dockerized Microservices
Hãy xem qua các bước để tạo ứng dụng vi dịch vụ Dockerized:
- Dịch vụ vi mô thiết kế: Chia nhỏ ứng dụng của bạn thành nhiều dịch vụ nhỏ, mô-đun có thể được phát triển, triển khai và mở rộng độc lập. Mỗi microservice phải có trách nhiệm được xác định rõ ràng và giao tiếp với những người khác thông qua API hoặc hàng đợi nhắn tin.
- Tạo Dockerfiles: Đối với mỗi vi dịch vụ, hãy tạo Dockerfile chỉ định hình ảnh cơ sở, mã ứng dụng, phần phụ thuộc và cấu hình cần thiết để tạo hình ảnh Docker. Hình ảnh này được sử dụng để triển khai microservice dưới dạng vùng chứa.
- Xây dựng hình ảnh Docker: Chạy lệnh xây dựng Docker để tạo hình ảnh Docker cho mỗi vi dịch vụ, làm theo hướng dẫn được xác định trong Dockerfiles tương ứng.
- Tạo mạng: Thiết lập mạng giữa các vùng chứa để cho phép giao tiếp giữa các dịch vụ siêu nhỏ. Việc kết nối mạng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng Docker Compose hoặc công cụ điều phối vùng chứa như Kubernetes hoặc Docker Swarm.
- Định cấu hình cân bằng tải: Thiết lập bộ cân bằng tải để phân phối yêu cầu giữa các phiên bản vi dịch vụ, đảm bảo hiệu suất tối ưu và khả năng chịu lỗi. Sử dụng các công cụ như cân bằng tải tích hợp sẵn của Kubernetes Ingress hoặc Docker Swarm.
- Triển khai vi dịch vụ: Triển khai vi dịch vụ của bạn dưới dạng bộ chứa Docker bằng nền tảng điều phối bộ chứa mà bạn chọn. Điều này sẽ tạo ra một môi trường nơi các dịch vụ siêu nhỏ có thể chạy, giao tiếp với nhau và mở rộng quy mô theo yêu cầu.
Sau khi hoàn thành tất cả các bước này, ứng dụng vi dịch vụ sẽ được thiết lập và chạy, với mỗi dịch vụ vi mô được triển khai dưới dạng bộ chứa Docker.
Giám sát và nhân rộng Dockerized Microservices
Giám sát và thay đổi quy mô là điều cần thiết để đảm bảo hiệu suất, độ tin cậy và hiệu quả của ứng dụng vi dịch vụ Dockerized. Dưới đây là một số chiến lược chính cần xem xét:
Giám sát
Các công cụ giám sát giúp theo dõi tình trạng và hiệu suất của bộ chứa Docker, đảm bảo rằng các vi dịch vụ của bạn đang chạy một cách tối ưu. Một số công cụ giám sát phổ biến bao gồm:
- Prometheus : Bộ công cụ cảnh báo và giám sát nguồn mở mạnh mẽ cho các môi trường được chứa, bao gồm tích hợp với Grafana để trực quan hóa và cảnh báo.
- Datadog : Một nền tảng quan sát toàn diện có thể tổng hợp số liệu vùng chứa, nhật ký và dấu vết, cung cấp thông tin chi tiết theo thời gian thực về hiệu suất ứng dụng.
- ELK Stack : Một sự kết hợp của Elaticsearch, Logstash và Kibana, được sử dụng để tìm kiếm tập trung, phân tích và trực quan hóa nhật ký từ các bộ chứa Docker.
Đảm bảo rằng thiết lập giám sát của bạn thu thập các chỉ số, nhật ký và dữ liệu hiệu suất có liên quan để xác định các sự cố tiềm ẩn và khắc phục chúng một cách hiệu quả.
chia tỷ lệ
Thay đổi quy mô các vi dịch vụ do Dockerized bao gồm việc điều chỉnh số lượng vùng chứa đang chạy từng dịch vụ để thích ứng với các khối lượng công việc và nhu cầu khác nhau. Các nền tảng điều phối vùng chứa như Kubernetes và Docker Swarm tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng quy mô tự động, cho phép bạn tập trung vào việc nâng cao chức năng của ứng dụng.
- Chia tỷ lệ theo chiều ngang: Chia tỷ lệ theo chiều ngang liên quan đến việc tăng hoặc giảm số lượng phiên bản cho từng dịch vụ siêu nhỏ dựa trên nhu cầu. Điều này có thể đạt được bằng cách điều chỉnh các bản sao mong muốn cho từng dịch vụ trong cấu hình của nền tảng điều phối.
- Chia tỷ lệ theo chiều dọc: Chia tỷ lệ theo chiều dọc đòi hỏi phải điều chỉnh các tài nguyên được phân bổ cho các vùng chứa riêng lẻ, chẳng hạn như giới hạn CPU và bộ nhớ. Điều này đảm bảo sử dụng tài nguyên tối ưu và có thể được quản lý thông qua cấu hình của nền tảng điều phối.
Bằng cách giám sát và thay đổi quy mô hiệu quả các ứng dụng vi dịch vụ Dockerized, bạn có thể tối đa hóa hiệu quả và đảm bảo tính khả dụng, hiệu suất và khả năng phục hồi cao.
Thực tiễn tốt nhất cho Docker và Microservices
Sử dụng Docker trong kiến trúc vi dịch vụ mang lại nhiều lợi ích, nhưng để tối đa hóa tiềm năng của nó và đảm bảo quá trình triển khai và phát triển liền mạch, bạn cần tuân theo một số phương pháp hay nhất:
- Giảm thiểu kích thước hình ảnh Docker: Giữ cho hình ảnh Docker nhỏ giúp giảm thời gian xây dựng và mức tiêu thụ tài nguyên, điều này đặc biệt quan trọng trong kiến trúc microservice. Sử dụng các bản dựng nhiều giai đoạn, sử dụng các hình ảnh cơ sở nhỏ và phù hợp, đồng thời xóa mọi tệp không cần thiết khỏi hình ảnh cuối cùng.
- Kiến trúc phân lớp cho hình ảnh Docker: Cấu trúc hình ảnh Docker của bạn bằng cách sử dụng kiến trúc phân lớp để tăng tốc thời gian xây dựng. Các lớp được Docker lưu vào bộ đệm trong quá trình xây dựng, nghĩa là nếu nội dung của một lớp không thay đổi, thì nó sẽ không được xây dựng lại. Sắp xếp Dockerfile của bạn để tận dụng tính năng này, đặt các lớp được thay đổi thường xuyên ở cuối tệp.
- Gắn thẻ và lập phiên bản hình ảnh nhất quán: Gắn thẻ và lập phiên bản hình ảnh của bạn một cách thích hợp để dễ dàng theo dõi các thay đổi và quay lại các phiên bản trước nếu cần. Điều này giúp duy trì sự ổn định của ứng dụng và đơn giản hóa việc khắc phục sự cố.
- Triển khai ghi nhật ký và giám sát: Kết hợp các giải pháp ghi nhật ký và giám sát để quản lý và giám sát hiệu quả các vi dịch vụ được chứa trong vùng chứa của bạn. Docker cung cấp trình điều khiển ghi nhật ký riêng, nhưng bạn cũng có thể tích hợp các công cụ của bên thứ ba được thiết kế cho kiến trúc vi dịch vụ, chẳng hạn như Elaticsearch, Logstash và Kibana (ELK Stack) hoặc Prometheus.
- Áp dụng các nền tảng điều phối vùng chứa: Sử dụng các công cụ điều phối vùng chứa như Kubernetes hoặc Docker Swarm để tự động hóa các tác vụ triển khai, mở rộng quy mô và quản lý. Những công cụ này xử lý các tác vụ phức tạp như cân bằng tải, cập nhật luân phiên và tự động thay đổi quy mô, đảm bảo vi dịch vụ của bạn hoạt động hiệu quả.
- Tăng cường bảo mật: Cải thiện tính bảo mật của các vi dịch vụ được chứa trong bộ chứa của bạn bằng cách áp dụng nguyên tắc đặc quyền tối thiểu, sử dụng hình ảnh cơ sở an toàn và giảm thiểu bề mặt tấn công bằng cách giới hạn số lượng gói được cài đặt. Cho phép phân đoạn mạng giữa các dịch vụ và quét các lỗ hổng trong hình ảnh Docker của bạn.
- Sử dụng các biến môi trường để cấu hình: Tách cấu hình khỏi hình ảnh Docker và sử dụng các biến môi trường để phân tách các mối quan tâm tốt hơn. Điều này đảm bảo rằng một hình ảnh Docker duy nhất có thể được định cấu hình khác nhau cho các môi trường khác nhau, nâng cao tính linh hoạt và giảm trùng lặp.
Phần kết luận
Việc sử dụng Docker trong kiến trúc vi dịch vụ cho phép các nhà phát triển và tổ chức thu được toàn bộ lợi ích của quá trình vùng chứa, dẫn đến các ứng dụng nhanh nhẹn, hiệu quả và có thể mở rộng hơn. Bằng cách làm theo các phương pháp hay nhất được nêu ở trên, bạn có thể tích hợp liền mạch Docker vào quy trình phát triển và triển khai của mình trong kiến trúc vi dịch vụ, chuyển đổi cách bạn xây dựng và duy trì ứng dụng của mình.
Ngoài ra, việc tích hợp Docker với các nền tảng không có mã như AppMaster có thể giúp nâng cao trải nghiệm phát triển ứng dụng của bạn. AppMaster cho phép người dùng tạo các ứng dụng web, di động và phụ trợ một cách trực quan, đồng thời mã nguồn được tạo có thể được chứa và quản lý bằng Docker để triển khai trơn tru và có thể mở rộng. Việc kết hợp sức mạnh của Docker và AppMaster có thể nâng cao đáng kể quy trình phát triển ứng dụng, giúp quá trình này trở nên hiệu quả hơn, tiết kiệm chi phí và nhanh hơn bao giờ hết.
