Soluzione multi-nodo per applicazioni web

Soluzione multi-nodo per applicazioni web

Introduzione

Un servizio online se invocato da un numero molto alto di richieste sull'unità di tempo può "andare in sofferenza" e dare tempi di risposta troppo alti. In questo caso si può intervenire a livello sistemistico per ottimizzare le risorse coinvolte o aumentarle. Se ciò non dovesse bastare si possono accendere più istanze del servizio in modo che il carico di lavoro venga ripartito su queste e non su una singola istanza. Ogni istanza viene detta "nodo".

Architettura

Lo scenario con una singola istanza di una classica applicazione web composta da Gateway (GW - front-end), Servizio (SR - back-end) e Database (Db):

Lo scenario con un Servizio (SR) replicato in più nodi ma con il Database (DB) ed il Gateway (GW) in comune, quello che punto a costruire:

Implementazione

Per l'implementazione prevediamo che le componenti del sistema siano tutte dockerizzate e supponiamo che siano le seguenti:

- Gateway = Nginx

- Servizio = Pspdfkit

- Database = Postgres

Il docker-compose di questo stack sarebbe questo:

version: "3"

services:
  db:
    image: postgres:latest
    environment:
      POSTGRES_USER: pspdfkit
      POSTGRES_PASSWORD: password
      # ... other environment variables
  pspdfkit:
    image: "pspdfkit/pspdfkit:latest"

    environment:
      PGUSER: pspdfkit
      PGPASSWORD: password
      # ... other environment variables
    depends_on:
      - db
    ports:
      - "5000:5000"

Se provassimo a lanciarlo avremmo la porta 5000 che espone il servizio fornito da PdfDfKit.

Se questo servizio è utilizzato da tantissime applicazioni per unità di tempo e va in sofferenza potremmo usare l'opzione "--scale" di docker che consente di creare più istanze di un servizio "scalandolo". "Scale" prevede, a livello di sintassi il nome del servizio che si intende scalare e il numero di istanze che si intende ottenere:

$ docker-compose up --scale pspdfkit=3

Lanciando questo comando otterremmo lo start del primo nodo e poi un errore per conflitto di porta già occupata dagli altri due nodi che non partirebbero (trovando la 5000 occupata dal primo nodo).

La soluzione prevede una modifica al docker-compose con la quale dichiamo di esporre la porta 5000 interna su una porta a caso dell'host, con l'opzione "ports: - 5000":

version: "3"

services:
  db:
    image: postgres:latest
    environment:
      POSTGRES_USER: pspdfkit
      POSTGRES_PASSWORD: password
      # ... other environment variables
  pspdfkit:
    image: "pspdfkit/pspdfkit:latest"

    environment:
      PGUSER: pspdfkit
      PGPASSWORD: password
      # ... other environment variables
    depends_on:
      - db
    ports:
      - "5000"

Lanciando ora:

$ docker-compose up --scale pspdfkit=3

Si otterrà la partenza dei tre nodi. Per capire su quale porta stanno girando i servizi basterà chiederlo a docker:

$ docker ps 

Capite bene che così il servizio è difficilmente utilizzabile e quindi chiediamo aiuto al proxy-pass costituito da Nginx. Basterà creare un file "nginx.conf" , nella stessa directory del docker-compose.yml, con il quale diciamo a Nginx di dirottare tutte le richieste che arrivano alla porta 4000 verso il servizio pspdfkit sulla porta 5000:

user  nginx;

events {
    worker_connections   1000;
}
http {
        server {
              listen 4000;
              location / {
                proxy_pass http://pspdfkit:5000;
              }
        }
}

e poi chiederemo a docker di esporre la porta 4000:

version: "3"

services:
  db:
    image: postgres:latest
    environment:
      POSTGRES_USER: pspdfkit
      POSTGRES_PASSWORD: password
      # ... other environment variables
  pspdfkit:
    image: "pspdfkit/pspdfkit:latest"

    environment:
      PGUSER: pspdfkit
      PGPASSWORD: password
      # ... other environment variables
    depends_on:
      - db
    expose:
      - "5000"
  nginx:
    image: nginx:latest
    volumes:
      - ./nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf:ro
    depends_on:
      - pspdfkit
    ports:
      - "4000:4000"

Nginx gestirà le richieste che arriveranno sulla porta 4000 dirottandole alle istanze di pspdfkit disponibili con una logica "round robin" e quindi potremo lanciare:

$ docker-compose up --scale pspdfkit=3

Fonti:

https://pspdfkit.com/blog/2018/how-to-use-docker-compose-to-run-multiple-instances-of-a-service-in-development/

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