Architectures Orientées Micro-Services

Dans ce projet, nous avons étudié les architectures micro-services que ce soit niveau théorique, ou niveau pratique (via Docker).

Dans la théorie

Introduction

Le terme d'architectures micro-services est apparu aux alentours de 2011 lors d'un workshop sur les différentes architectures logicielles.

Lors de leur invention, cela fut une révolution dans la création des services, les rendant plus rapides et plus économes à grande échelle que les architectures orientées services.

Architecture logicielle

• Voir "Architecture Logicielle" sur wikipédia.

Une architecture logicielle décrit l'organisation globale d'un réseau, que ce soit les échanges ou la taille des entités.

Architecture orientée micro-services

Une architecture orientée micro-services se base sur l'architecture du Web, dans le sens où il n'y a pas de serveur centralisé. Chaque micro-service est un serveur, que l'on nomme conteneur, et ces conteneurs communiquent entre-eux, afin d'aboutir à ce que l'on recherche.

Cette architecture permet un travail à équipe réduite, car l'on assigne une équipe à un micro-service, qui ne nécessite pas de connaître tous les langages, mais uniquement les langages du micro-service sur lequel elle travaille.

De plus, une mise à jour d'une fonctionnalité ne nécessite que la mise à jour du conteneur en question, et non de toute l’infrastructure comme sur une architecture monolithique.

Enfin, si une surcharge se produit sur un micro-service car beaucoup d'utilisateurs le demande, l'application peut dupliquer ce service sans modifier l'architecture, car les conteneurs prennent source sur le même micro-service et donc gardent en mémoire les conteneurs où les informations sont stockées.

Utilisation en entreprise

• Entreprises de vente de masse (Amazon)
• Sites de Streaming Vidéo ou Audio (Netflix ou Deezer)
• Sites d'information utilisateur dans le domaine du transport (comme la SNCF ou Air France)
• Applications qui vendent des services en général (comme Uber ou Google Maps)

Comparatif avec les architectures les plus communes

Architectures	Monolithique	Orientée Services	Orientée Micro-Services
Forme	Une seule grosse application contenant toutes les fonctions	Une application par type de fonction	Une application par fonction
Nombres de langages	Un seul pour toute l'application afin de faciliter la communication	Un nombre défini lors de la création du réseau	Autant de langages que l'on veut
Moyen de communication	Par les données	Par les services	Par les services
Force du couplage	Fort	Moyen	Faible

Monolithique	Micro-services

Dans la Pratique (Docker)

Prérequis

• Avoir un système d'exploitation linux (soit une machine virtuelle avec ubuntu de préférence, soit physique)
• Avoir des connaissances de base en bash et en python

Installation

Pour installer Docker, il faut :

1. Ouvrir le terminal de commandes
2. Entrer cette commande :

   sudo apt-get update && sudo apt-get install \ apt-transport-https \ ca-certificates \ curl \ gnupg-agent \ software-properties-common && curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

Installer un conteneur depuis DockerHub

Pour installer un conteneur depuis DockerHub sur notre machine via Docker, il faut :

1. Ouvrir le terminal de commandes
2. Entrer la commande suivante :

   docker pull NOM_DU_CONTENEUR

Exemple :

 docker pull romain22222/friendlyhello:Test

permet de télécharger le conteneur romain22222/friendlyhello:Test

Utiliser un conteneur

1. Ouvrir le terminal de commandes
2. Entrer la commande suivante :

   docker run -d -p NumPort NOM_IMAGE

Ici, run permet de lancer un conteneur à partir d'une image.

-d permet de faire tourner le conteneur en arrière plan.

-p NumPort permet de définir le port de votre machine sur lequel le conteneur est relié. Le port est de la forme #A:#B où #A correspond au port de la machine, et #B le port que Docker écoute.

Créer un conteneur

Pour créer un conteneur, il faut :

1. Choisir un dossier ou l'on va créer l'image pour ce conteneur
2. Créer un fichier nommé Dockerfile (Voir comment créer un fichier Dockerfile en-dessous)
3. Créer votre projet dans le dossier
4. Ajouter un fichier requirements.txt dans lequel vous devez mettre tous les librairies non-natives pour python (au moins mettre Redis et Flask)
5. Sauvegarder vos fichiers
6. Lancer la commande suivante :

   docker build -t NOM_DU_CONTENEUR CHEMIN

   , où -t permet de spécifier le nom du conteneur (par défaut, le conteneur aura un nom aléatoire de la forme adjective_knownScientist, exemple : bold_einstein)

Exemple de fichier Dockerfile :

FROM ubuntu:16.04
RUN apt-get update -y && \
	apt-get install -y python3-pip python3-dev
COPY ./requirements.txt /app/requirements.txt
WORKDIR /app
RUN pip3 install -r requirements.txt
COPY . /app
ENTRYPOINT [ "python3" ]
CMD [ "app.py" ]

• FROM NOM_IMAGE_BASE permet de partir d'une image docker existante (sur la machine ou sur dockerhub)
• RUN COMMANDE permet de faire les mises à jour nécessaires et les installations hors python afin de faire tourner le conteneur
• COPY CHEMIN1 CHEMIN2 fait une copie d'un fichier ou dossier vers un autre emplacement
• WORKDIR CHEMIN donne le nom du chemin où va travailler la machine
• EXPOSE NOM_PORT permet d'ouvrir un port de votre machine afin que le conteneur puisse communiquer (généralement 5000 pour Docker)
• ENTRYPOINT [ "PREFIX" ] permet d'exécuter les prochaines CMD avec le préfix en argument
• CMD [ "NOM_FICHIER_PRINCIPAL.py" ] fait tourner python3 avec le fichier de lancement de votre conteneur.

---

Exemple de fichier python pour une page web :

#!/bin/env python3
from flask import Flask
from redis import Redis, RedisError
import os
import socket

redis = Redis(host="redis", db=0, socket_connect_timeout=2, socket_timeout=2)

#définition de l'application
app = Flask(__name__)
@app.route('/')
def hello():
	try:
		visits = redis.incr("counter")
	except RedisError:
		visits = "<i>Erreur<i>"

	html = "<h3>Hello {name}!<h3>" \
		"<b>Hostname:</b> {hostname}<br/>" \
		"<b>Visits:</b> {visits}"
	html+="<ul>"
	for i in range(10):
		html+="<li>{patate} "+str((i/5)**2)+"</li>"
	html+=("</ul>")
	return html.format(name=os.getenv("NAME","world"),hostname=socket.gethostname(),visits=visits,patate="test")



#lancement de l'application
if __name__ == "__main__":
	app.run(host='0.0.0.0',port=5000, debug=False)
#host = adresse d'écoute (si 0.0.0.0, écoute tous les canaux)
#port = port de connexion sur la machine hôte (laisser à 5000 pour les premiers tests)
#debug = permet d'activer ou non le mode debug

Publier une image

Pour publier une image sur DockerHub, il faut tout d'abord :

• Créer un compte sur DockerHub et s'y connecter via le terminal
• Mettre en route l'image sur un conteneur sur la machine

Suite à cela, la commande à entrer est la suivante :

docker push NOM_IMAGE

Il y a cependant une restriction pour le nom de l'image, il doit être de la forme VotrePseudoDocker/NomImage:Tag sans majuscules.

Faire communiquer deux conteneurs

Pour faire communiquer deux conteneurs afin d'échanger des informations (comme un texte, un identifiant, etc.), il faut tout d'abord créer un réseau afin de relier les deux conteneurs.

Pour cela, il faut entrer la commande suivante :

docker network create --driver bridge NOM_RESEAU

où --driver bridge permet de calquer le réseau sur le driver nommé bridge

Ensuite, pour connecter un conteneur au réseau, il faut entrer

docker network connect NOM_RESEAU NOM_CONTENEUR

A cause d'un crash prématuré de la machine virtuelle, nous n'avons pas pu finir cette partie.

Commandes utiles

• docker login permet de se connecter à DockerHub via le terminal (il faut se créer un compte au préalable sur le site DockerHub)

• docker ps permet de lister les conteneurs créés sur la machine (mettre -la va lister tous les conteneurs ayant existés au moins une fois sur la machine).
• docker images permet de lister les images qui ont été utilisés sur la machine et celles qui sont en cours d'utilisation par les conteneurs allumés.

• docker rename OLD_NAME NEW_NAME permet de renommer une image docker.
• docker tag image NomImage:NewTag permet de changer le tag d'une image docker (par défaut le tag est latest)

• docker rm NOM_CONTENEUR permet de supprimer un conteneur (il faut que le conteneur soit à l'arrêt pour effectuer la commande)
• docker system prune supprime les images, les conteneurs et réseaux non-utilisés de la machine.
• docker stop NOM_CONTENEUR permet d'arrêter un conteneur.

• docker run -t NOM_CONTENEUR --network NOM_RESEAU NOM_IMAGE permet de démarrer un conteneur et de le connecter sur le réseau en argument.
• docker network stop NOM_RESEAU arrête le réseau en argument.
• docker network disconnect NOM_RESEAU NOM_CONTENEUR déconnecte un conteneur d'un réseau.
• docker network rm NOM_RESEAU supprime un réseau de la machine.
• docker network inspect NOM_RESEAU affiche les caractéristiques d'un réseau docker, dont les conteneurs connectés dessus ou encore son adresse ip.
• docker network ls liste les réseaux accessibles via la machine (par défaut, il y a docker0,host et bridge.

Problèmes rencontrés

Durant ce projet, des problèmes sont survenus :

• Si vous rencontrez un manque d'autorisation, rajoutez sudo devant vos commandes pour que docker ait les autorisations nécessaires.
• Si vous n'arrivez pas à ouvrir la page, essayez les choses suivantes :
  • Echangez les ports dans votre commande docker run
  • Vérifier que vous avez rentré la bonne adresse dans la barre de recherche

Liens utiles

• Diaporama de cours sur les architectures micro-services
• Docker Site officiel
• lien vers une vidéo (pour le php) d'un tutoriel pour Docker
• Documentation Docker Complète
• Communication entre conteneurs basique