ECS781P_Cloud_Computing_Mini_Project下載 - ECS781P_Cloud_Computing_Mini

COVID-19 網路應用程式

全球大流行的冠狀病毒 COVID-19（也稱為 SARS-CoV-2）已經影響了全世界數百萬人。 COVID-19 Web 應用程式是使用 Python 和 Flask 開發的雲端應用程式原型，可提供受 COVID-19 影響的病例的全球統計數據。該應用程式利用 REST API 服務來獲取 COVID-19 的每日統計數據，並且該應用程式部署在 AWS EC2 執行個體中。

該應用程式包含以下功能：

動態產生REST API，API具有針對所選應用程式網域的一組服務，REST API回應符合REST標準（響應程式碼）。
該應用程式利用外部 REST 服務來補充其功能：已使用適用於 COVID 19 https://api.covid19api.com/ 的 REST API。
該應用程式使用 Apache Cassandra Cloud 資料庫來存取持久性資訊。
用於應用程式部署的 Kubernetes 負載平衡服務。
支援雲端可擴充性，部署在容器環境中。
雲端安全措施透過使用自簽名憑證透過 HTTPS 為應用程式提供服務。
使用 HATEOAS 請求後續編排。

與 Web 應用程式交互

外部API

GET @app.route('/external')

取得所有國家和全球統計數據的摘要。

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

取得所有國家/地區的清單以及名稱和國家/地區代碼詳細資訊。

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

這將使用外部 API「https://api.covid19api.com/summary」載入包含 COVID 19 國家統計資料的資料庫

基於REST的服務接口

GET @app.route('/')

主頁顯示了 COVID 19 的全球統計數據以及用於查看國家/地區統計數據以及與外部 REST API 互動的連結。可以使用curl指令：

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

從資料庫中取得所有國家的統計資料。可以使用以下curl指令執行：

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

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

從資料庫中取得全域統計資料。可以使用以下curl指令執行：

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

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

從資料庫中取得特定國家/地區的統計資料。可以使用以下curl指令執行：

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

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

將新國家/地區新增至資料庫。使用者必須提供以下資訊：

國家
新確認
已確認總數
新死亡人數
總死亡人數
新恢復
總恢復量

這是一個POST請求，可以使用以下curl指令來執行：

 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')

將現有國家更新到資料庫。使用者必須提供以下資訊：

國家
新確認
已確認總數
新死亡人數
總死亡人數
新恢復
總恢復量

這是一個 PUT 請求，可以使用以下curl 指令執行：

 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

刪除@app.route('/summary/country')

從資料庫中刪除國家/地區記錄。使用者必須提供以下資訊：

國家

這是一個 DELETE 請求，可以使用以下curl指令執行：

 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')

將全域統計資訊新增至資料庫。使用者必須提供以下資訊：

鑰匙
新確認
已確認總數
新死亡人數
總死亡人數
新恢復
總恢復量

這裡的「key」指的是值「Global」。這是一個 POST 請求，可以使用以下命令執行：

 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')

將全域統計資料更新到資料庫。使用者必須提供以下資訊：

鑰匙
新確認
已確認總數
新死亡人數
總死亡人數
新恢復
總恢復量

這裡的「key」指的是值「Global」。這是一個 PUT 請求，可以使用以下命令執行：

 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

刪除@app.route('/summary/global')

從資料庫中刪除全域統計記錄。使用者必須提供以下資訊：

*鑰匙

這裡的「key」指的是值「Global」。這是一個 DELETE 請求，可以使用下列命令執行：

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

Apache Cassandra 資料庫設置

初步步驟

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

在 Docker 中執行 Cassandra 並匯出連接埠 9042：

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

下載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

將資料載入到 Cassandra 資料庫中

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

以互動模式存取 Cassandra

 sudo docker exec -it cassandra-test cqlsh

在 cassandra 內為 COVID 19 資料庫建立一個金鑰空間

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

建立國家統計資料的資料庫表：

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

建立全域統計資料的資料庫表：

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

將country.csv和global.csv的內容分別複製到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;

雲端安全 - HTTPS 實作

該應用程式透過設定自簽名憑證透過 https 提供服務，如下所示：

在您的專案資料夾中運行

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

配置證書如下圖：

 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]

結果是建立兩個檔案 cret.pem 和 key.pem。將這兩個檔案包含在app_flask.py程式檔案中，如下所示：

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

新增證書將透過 https 為應用程式提供服務

Kubernetes 部署

以下是在 kubernetes 中建置 docker 映像和部署應用程式的步驟

使用以下命令安裝 Kubernetes：

 sudo snap install microk8s --classic

對於私有 Docker 映像，必須將 docker 映像註冊到內建註冊表才能正常運作。使用以下命令安裝註冊表：

 sudo microk8s enable registry

在專案目錄中配置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

建立 cassandra docker 映像並將其標記到註冊表。

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

將其推送到註冊表

 sudo docker push localhost:32000/covidapp:registry

在某些版本的 Docker 中，推送到此不安全的註冊表可能會失敗，除非將守護程序明確配置為信任此註冊表。為了解決這個問題，我們需要編輯 /etc/docker/daemon.json 並新增：

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

注意：此步驟是可選的，只有在 docker Push 失敗時才必須執行。

新配置應透過 Docker 守護程序重新啟動來載入：

 sudo systemectl restart docker

現在我們已經重新啟動了 docker 守護進程，所有容器實例都將停止運作。這意味著 cassandra 資料庫 docker 容器「cassandra-test」已停止運作。使用下列命令重新啟動相同容器實例：

 sudo docker start cassandra-test

使用設定的deployment.yaml 檔案部署登錄中存在的 docker conatiner 映像「covidapp:registry」：

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

we應用程式現已部署在kubernetes中

檢查部署狀態

 sudo microk8s.kubectl get deployment

檢查 Pod 狀態

 sudo microk8s.kubectl get pods

建立服務並將部署公開到互聯網

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

檢查服務狀態

 sudo microk8s.kubectl get services

以下是服務的狀態範例：

 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

在這裡我們可以看到部署的 Web 應用程式暴露給 Nodeport「30873」。預設情況下，kubernetes 服務會指派「30000-32767」範圍內的連接埠。

最後，使用 AWS EC2 帳戶的公共 DNS 以及以「30xxx」開頭的 Nodeport 在瀏覽器中查看 Web 應用程式。

清理

使用以下命令刪除 Kubernetes 部署和 LoadBalancer 服務：

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

透過以下方式刪除 Cassandra 資料庫執行個體：

 sudo docker rm cassandra-test

COVID 19 Web 應用程式使用以下內容建構：

Cassandra - 使用的資料庫
Flask - 使用的 Web 框架
冠狀病毒 COVID19 API - 使用外部 API
Kubernetes - 負載平衡與擴展
加密和安全性 - 使用“adhoc”SSL 的 TLS 協議

作者

尼蘭詹·加內桑- 尼蘭詹

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COVID-19 網路應用程式

該應用程式包含以下功能：

與 Web 應用程式交互

外部API

GET @app.route('/external')

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

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

基於REST的服務接口

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')

刪除@app.route('/summary/country')

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

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

刪除@app.route('/summary/global')

Apache Cassandra 資料庫設置

雲端安全 - HTTPS 實作

Kubernetes 部署

清理

COVID 19 Web 應用程式使用以下內容建構：

作者

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