Thiết kế ứng dụng logistic dựa trên kiến trúc Microservices (P.2) - Kubernetes (K8s)

Khi triển khai kiến trúc Microservices trên Kubernetes (K8s), chúng ta cần thiết kế cấu trúc sao cho các dịch vụ có thể hoạt động độc lập, dễ dàng mở rộng và quản lý. Dưới đây là thiết kế cấu trúc Microservices cho ứng dụng logistics dựa trên Kubernetes:

1. Cấu trúc tổng quan

Namespace: Tạo các namespace để nhóm các dịch vụ liên quan (ví dụ: logistics, monitoring, logging).
Deployment: Mỗi microservice sẽ được triển khai dưới dạng một Deployment.
Service: Mỗi Deployment sẽ có một Service để expose ra các endpoint.
ConfigMap & Secret: Quản lý cấu hình và thông tin nhạy cảm (database credentials, API keys).
Ingress: Sử dụng Ingress để định tuyến các yêu cầu từ bên ngoài vào các dịch vụ.
Persistent Volume (PV) & Persistent Volume Claim (PVC): Quản lý lưu trữ dữ liệu cho các dịch vụ cần lưu trữ dữ liệu (database, file storage).

2. Cấu trúc chi tiết

Namespace

logistics: Chứa tất cả các microservices của ứng dụng logistics.
monitoring: Chứa các công cụ giám sát (Prometheus, Grafana).
logging: Chứa các công cụ logging (ELK Stack).

Microservices Deployment

Mỗi microservice sẽ được triển khai dưới dạng một Deployment và Service trong namespace logistics.

Order Service

Deployment: order-service
Service: order-service (ClusterIP)
Database: PostgreSQL (Deployment + Service)
ConfigMap: order-service-config (cấu hình kết nối database, gRPC port)
Secret: order-service-secret (database credentials)

Inventory Service

Deployment: inventory-service
Service: inventory-service (ClusterIP)
Database: MongoDB (Deployment + Service)
ConfigMap: inventory-service-config
Secret: inventory-service-secret

Shipping Service

Deployment: shipping-service
Service: shipping-service (ClusterIP)
Database: Cassandra (StatefulSet + Service)
ConfigMap: shipping-service-config
Secret: shipping-service-secret

Tracking Service

Deployment: tracking-service
Service: tracking-service (ClusterIP)
Database: Elasticsearch (StatefulSet + Service)
ConfigMap: tracking-service-config
Secret: tracking-service-secret

Payment Service

Deployment: payment-service
Service: payment-service (ClusterIP)
Database: PostgreSQL (Deployment + Service)
ConfigMap: payment-service-config
Secret: payment-service-secret

Customer Service

Deployment: customer-service
Service: customer-service (ClusterIP)
Database: MySQL (Deployment + Service)
ConfigMap: customer-service-config
Secret: customer-service-secret

API Gateway

Deployment: api-gateway (Envoy hoặc Kong)
Service: api-gateway (LoadBalancer hoặc NodePort)
Ingress: logistics-ingress (định tuyến các yêu cầu từ bên ngoài vào api-gateway)

Service Discovery

Consul:
- Deployment: consul-server (StatefulSet)
- Service: consul (ClusterIP)
Envoy Sidecar: Mỗi microservice có thể sử dụng Envoy sidecar để giao tiếp với Consul.

Message Broker

Kafka:
- StatefulSet: kafka-broker
- Service: kafka (ClusterIP)
Zookeeper:
- StatefulSet: zookeeper
- Service: zookeeper (ClusterIP)

Monitoring & Logging

Prometheus:
- Deployment: prometheus-server
- Service: prometheus (ClusterIP)
Grafana:
- Deployment: grafana
- Service: grafana (ClusterIP)
ELK Stack:
- Elasticsearch: StatefulSet + Service
- Logstash: Deployment + Service
- Kibana: Deployment + Service

Authentication & Authorization

Keycloak:
- Deployment: keycloak
- Service: keycloak (ClusterIP)

Persistent Storage

Persistent Volume (PV): Tạo các PV để lưu trữ dữ liệu cho database (PostgreSQL, MongoDB, Cassandra, Elasticsearch).
Persistent Volume Claim (PVC): Mỗi database sẽ có một PVC để request storage từ PV.

3. Giao tiếp giữa các dịch vụ

gRPC: Các dịch vụ giao tiếp với nhau qua gRPC.
Service Mesh: Sử dụng Istio hoặc Linkerd để quản lý giao tiếp giữa các dịch vụ (mTLS, retries, timeouts, circuit breaking).
Envoy Proxy: Mỗi dịch vụ có thể sử dụng Envoy sidecar để giao tiếp với các dịch vụ khác.

4. Triển khai và quản lý

Helm Charts: Sử dụng Helm để quản lý các bản triển khai (deployments, services, configmaps, secrets).
CI/CD Pipeline:
- Jenkins hoặc GitLab CI/CD: Tự động hóa quy trình build, test, và deploy lên Kubernetes.
Auto-scaling: Sử dụng Horizontal Pod Autoscaler (HPA) để tự động mở rộng các dịch vụ dựa trên tải.

5. Ví dụ về file cấu hình Kubernetes

Deployment (Order Service)

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: order-service
  namespace: logistics
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: order-service
  template:
    metadata:
      labels:
        app: order-service
    spec:
      containers:
      - name: order-service
        image: your-registry/order-service:latest
        ports:
        - containerPort: 50051
        env:
        - name: DB_HOST
          valueFrom:
            configMapKeyRef:
              name: order-service-config
              key: db_host
        - name: DB_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: order-service-secret
              key: db_password

Service (Order Service)

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: order-service
  namespace: logistics
spec:
  selector:
    app: order-service
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 50051
    targetPort: 50051
  type: ClusterIP

Ingress (API Gateway)

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: logistics-ingress
  namespace: logistics
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "true"
spec:
  rules:
  - host: logistics.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: api-gateway
            port:
              number: 80

6. Kết luận

Với thiết kế này, chúng ta có thể triển khai ứng dụng logistics dựa trên kiến trúc Microservices trên Kubernetes một cách hiệu quả. Kubernetes cung cấp các công cụ mạnh mẽ để quản lý, mở rộng và giám sát các dịch vụ, giúp hệ thống của chúng ta trở nên linh hoạt và đáng tin cậy.

Thiết kế ứng dụng logistic dựa trên kiến trúc Microservices (P.2) – Kubernetes (K8s)