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COVID-19 网络应用程序

全球大流行的冠状病毒 COVID-19（也称为 SARS-CoV-2）已经影响了全世界数百万人。 COVID-19 Web 应用程序是用 Python 和 Flask 开发的云应用程序原型，可提供受 COVID-19 影响的病例的全球统计数据。该应用程序利用 REST API 服务来获取 COVID-19 的每日统计数据，并且该应用程序部署在 AWS EC2 实例中。

该应用程序包含以下功能：

动态生成REST API，API具有针对所选应用程序域的一组服务，REST API响应符合REST标准（响应代码）。
该应用程序利用外部 REST 服务来补充其功能：已使用适用于 COVID 19 https://api.covid19api.com/ 的 REST API。
该应用程序使用 Apache Cassandra Cloud 数据库来访问持久信息。
用于应用程序部署的 Kubernetes 负载均衡服务。
支持云可扩展性，部署在容器环境中。
云安全措施通过使用自签名证书通过 HTTPS 为应用程序提供服务。
使用 HATEOAS 请求后续编排。

与 Web 应用程序交互

外部API

GET @app.route('/external')

获取所有国家和全球统计数据的摘要。

GET @app.route('/summary/countrylist')

获取所有国家/地区的列表以及名称和国家/地区代码详细信息。

GET , PUT @app.route('/LoadDatabase')

这将使用外部 API“https://api.covid19api.com/summary”加载包含 COVID 19 国家/地区统计数据的数据库

基于REST的服务接口

GET @app.route('/')

主页显示了 COVID 19 的全球统计数据以及用于查看国家/地区统计数据以及与外部 REST API 交互的链接。可以使用curl命令：

GET @app.route('/summary/country')

从数据库中获取所有国家的统计数据。可以使用以下curl命令执行：

 curl -i -k https://0.0.0.0/summary/country

GET @app.route('/summary/global')

从数据库中获取全局统计数据。可以使用以下curl命令执行：

 curl -i -k https://0.0.0.0/summary/global

GET @app.route('/summary/country/')

从数据库中获取特定国家/地区的统计数据。可以使用以下curl命令执行：

 curl -i -k https://0.0.0.0/summary/country/TestCountry

POST @app.route('/summary/country')

将新国家/地区添加到数据库中。用户必须提供以下信息：

国家
新确认
已确认总数
新死亡人数
总死亡人数
新恢复
总恢复量

这是一个POST请求，可以使用以下curl命令来执行：

 curl -i -k -H "Content-Type: application/json" -X POST -d '{"NewConfirmed":2,"TotalConfirmed":3,"NewDeaths":3,"TotalDeaths":3,"NewRecovered":3,"TotalRecovered":3,"Country":"TestCountry"}' https://0.0.0.0/summary/country

PUT @app.route('/summary/country')

将现有国家/地区更新到数据库。用户必须提供以下信息：

国家
新确认
已确认总数
新死亡人数
总死亡人数
新恢复
总恢复量

这是一个 PUT 请求，可以使用以下curl 命令执行：

 curl -i -k -H "Content-Type: application/json" -X PUT -d '{"NewConfirmed":999,"TotalConfirmed":3,"NewDeaths":3,"TotalDeaths":3,"NewRecovered":3,"TotalRecovered":3,"Country":"TestCountry"}' https://0.0.0.0/summary/country

删除@app.route('/summary/country')

从数据库中删除国家/地区记录。用户必须提供以下信息：

国家

这是一个 DELETE 请求，可以使用以下curl命令执行：

 curl -i -k -H "Content-Type: application/json" -X DELETE -d '{"Country":"TestCountry"}' https://0.0.0.0/summary/country

POST @app.route('/summary/global')

将全局统计信息添加到数据库中。用户必须提供以下信息：

钥匙
新确认
已确认总数
新死亡人数
总死亡人数
新恢复
总恢复量

这里的“key”指的是值“Global”。这是一个 POST 请求，可以使用以下命令执行：

 curl -i -k -H "Content-Type: application/json" -X POST -d '{"NewConfirmed":9,"TotalConfirmed":3,"NewDeaths":3,"TotalDeaths":3,"NewRecovered":3,"TotalRecovered":3,"Key":"TestGlobal"}' https://0.0.0.0/summary/global

PUT @app.route('/summary/global')

将全局统计数据更新到数据库。用户必须提供以下信息：

钥匙
新确认
已确认总数
新死亡人数
总死亡人数
新恢复
总恢复量

这里的“key”指的是值“Global”。这是一个 PUT 请求，可以使用以下命令执行：

 curl -i -k -H "Content-Type: application/json" -X PUT -d '{"NewConfirmed":1,"TotalConfirmed":10,"NewDeaths":3,"TotalDeaths":3,"NewRecovered":3,"TotalRecovered":3,"Key":"TestGlobal"}' https://0.0.0.0/summary/global

删除@app.route('/summary/global')

从数据库中删除全局统计记录。用户必须提供以下信息：

*钥匙

这里的“key”指的是值“Global”。这是一个 DELETE 请求，可以使用以下命令执行：

 curl -i -k -H "Content-Type: application/json" -X DELETE -d '{"Key":"TestGlobal"}' https://0.0.0.0/summary/global

Apache Cassandra 数据库设置

初始步骤

 sudo apt update
sudo apt install docker.io
sudo docker pull cassandra:latest

在 Docker 中运行 Cassandra 并导出端口 9042：

 sudo docker run --name cassandra-test -p 9042:9042 -d cassandra:latest

下载country.csv和global.csv文件

 wget https://raw.githubusercontent.com/niranjanganesan/ECS781P_Cloud_Computing_Mini_Project/master/country.csv
wget https://raw.githubusercontent.com/niranjanganesan/ECS781P_Cloud_Computing_Mini_Project/master/global.csv

将数据加载到 Cassandra 数据库中

 sudo docker cp country.csv cassandra-test:/home/country.csv
sudo docker cp global.csv cassandra-test:/home/global.csv

以交互模式访问 Cassandra

 sudo docker exec -it cassandra-test cqlsh

在 cassandra 内为 COVID 19 数据库创建一个密钥空间

 cqlsh> CREATE KEYSPACE COVID19 WITH REPLICATION = {'class': 'SimpleStrategy', 'replication_factor': '1'};

创建国家统计数据的数据库表：

 cqlsh> CREATE TABLE COVID19.summary (Country text PRIMARY KEY,NewConfirmed int, 
       TotalConfirmed int, NewDeaths int, TotalDeaths int, NewRecovered int, 
       TotalRecovered int);

创建全局统计数据的数据库表：

 cqlsh> CREATE TABLE COVID19.global (Key text PRIMARY KEY,NewConfirmed int, 
       TotalConfirmed int, NewDeaths int, TotalDeaths int, NewRecovered int, 
       TotalRecovered int, TimeStamp text);

将country.csv和global.csv的内容分别复制到COVID19.summary和COVID19.global表中。

 cqlsh> COPY COVID19.summary(Country, NewConfirmed, TotalConfirmed, NewDeaths, TotalDeaths, NewRecovered, TotalRecovered)
       FROM '/home/country.csv' WITH HEADER=TRUE;

cqlsh> COPY COVID19.global(Key, NewConfirmed, TotalConfirmed, NewDeaths, TotalDeaths, NewRecovered, TotalRecovered)
       FROM '/home/global.csv' WITH HEADER=TRUE;

云安全 - HTTPS 实施

该应用程序通过设置自签名证书通过 https 提供服务，如下所示：

在您的项目文件夹中运行

 $ openssl req -x509 -newkey rsa:4096 -nodes -out cert.pem -keyout key.pem -days 365

配置证书如下图：

 Generating a RSA private key
.....................................++++
....................................................................................++++
writing new private key to 'key.pem'
-----
You are about to be asked to enter information that will be incorporated
into your certificate request.
What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
There are quite a few fields but you can leave some blank
For some fields there will be a default value,
If you enter '.', the field will be left blank.
-----
Country Name (2 letter code) [AU]:UK
State or Province Name (full name) [Some-State]:England
Locality Name (eg, city) []:London
Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:QMUL 
Organizational Unit Name (eg, section) []:
Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:localhost
Email Address []:[email protected]

结果是创建两个文件 cret.pem 和 key.pem。将这两个文件包含在app_flask.py程序文件中，如下所示：

 if __name__ == "__main__":
    context = ('cert.pem','key.pem')
    app.run(host='0.0.0.0',port=443,ssl_context=context)

添加证书将通过 https 为应用程序提供服务

Kubernetes 部署

以下是在 kubernetes 中构建 docker 镜像和部署应用程序的步骤

使用以下命令安装 Kubernetes：

 sudo snap install microk8s --classic

对于私有 Docker 镜像，必须将 docker 镜像注册到内置注册表才能正常运行。使用以下命令安装注册表：

 sudo microk8s enable registry

在项目目录中配置deployment.yaml文件，如下所示：

 apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: covidapp-deployment
  labels:
    app: covidapp
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: covidapp
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: covidapp
    spec:
      containers:
      - name: covidapp
        image: localhost:32000/covidapp:registry
        ports:
        - containerPort: 443

构建 cassandra docker 映像并将其标记到注册表。

 sudo docker build . -t localhost:32000/covidapp:registry

将其推送到注册表

 sudo docker push localhost:32000/covidapp:registry

在某些版本的 Docker 中，推送到此不安全的注册表可能会失败，除非将守护进程显式配置为信任此注册表。为了解决这个问题，我们需要编辑 /etc/docker/daemon.json 并添加：

 {
  "insecure-registries" : ["localhost:32000"]
}

注意：此步骤是可选的，只有在 docker Push 失败时才必须执行。

新配置应通过 Docker 守护进程重新启动来加载：

 sudo systemectl restart docker

现在我们已经重新启动了 docker 守护进程，所有容器实例都将停止运行。这意味着 cassandra 数据库 docker 容器“cassandra-test”已停止运行。使用以下命令重新启动同一容器实例：

 sudo docker start cassandra-test

使用配置的deployment.yaml 文件部署注册表中存在的 docker conatiner 映像“covidapp:registry”：

 sudo microk8s.kubectl apply -f ./deployment.yaml

we应用程序现已部署在kubernetes中

检查部署状态

 sudo microk8s.kubectl get deployment

检查 Pod 状态

 sudo microk8s.kubectl get pods

创建服务并将部署公开到互联网

 sudo microk8s.kubectl expose deployment covidapp-deployment --port=443 --type=LoadBalancer

检查服务状态

 sudo microk8s.kubectl get services

以下是服务的状态示例：

 NAME                            TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
service/covidappv3-deployment   LoadBalancer   10.152.183.77   <pending>     443:30873/TCP   17h
service/kubernetes              ClusterIP      10.152.183.1    <none>        443/TCP         9d

在这里我们可以看到部署的 Web 应用程序暴露给 Nodeport“30873”。默认情况下，kubernetes 服务分配“30000-32767”范围内的端口。

最后，使用 AWS EC2 帐户的公共 DNS 以及以“30xxx”开头的 Nodeport 在浏览器中查看 Web 应用程序。

清理

使用以下命令删除 Kubernetes 部署和 LoadBalancer 服务：

 sudo microk8s.kubectl delete deployment covidapp-deployment
sudo microk8s.kubectl delete service covidapp-deployment

通过以下方式删除 Cassandra 数据库实例：

 sudo docker rm cassandra-test

COVID 19 Web 应用程序使用以下内容构建：

Cassandra - 使用的数据库
Flask - 使用的 Web 框架
冠状病毒 COVID19 API - 使用外部 API
Kubernetes - 负载平衡和扩展
加密和安全 - 使用“adhoc”SSL 的 TLS 协议

作者

尼兰詹·加内桑- 尼兰詹

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COVID-19 网络应用程序

该应用程序包含以下功能：

与 Web 应用程序交互

外部API

GET @app.route('/external')

GET @app.route('/summary/countrylist')

GET , PUT @app.route('/LoadDatabase')

基于REST的服务接口

GET @app.route('/')

GET @app.route('/summary/country')

GET @app.route('/summary/global')

GET @app.route('/summary/country/')

POST @app.route('/summary/country')

PUT @app.route('/summary/country')

删除@app.route('/summary/country')

POST @app.route('/summary/global')

PUT @app.route('/summary/global')

删除@app.route('/summary/global')

Apache Cassandra 数据库设置

云安全 - HTTPS 实施

Kubernetes 部署

清理

COVID 19 Web 应用程序使用以下内容构建：

作者

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