HIỆU QUẢ CHI PHÍ CHO VIỆC CẢI THIỆN TÍNH SẴN SÀNG CHO ỨNG DỤNG THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ TRÊN đám MÂY

Đồ án tốt nghiệp ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Đào Đình Công HIỆU QUẢ CHI PHÍ CHO VIỆC CẢI THIỆN TÍNH SẴN SÀNG CHO ỨNG DỤNG THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ TRÊN ĐÁM MÂY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ - Đào Đình Cơng HIỆU QUẢ CHI PHÍ CHO VIỆC CẢI THIỆN TÍNH SẴN SÀNG CHO ỨNG DỤNG THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ TRÊN ĐÁM MÂY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Mạng máy tính truyền thơng liệu Hà Nội - 2022 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ - Đào Đình Cơng HIỆU QUẢ CHI PHÍ CHO VIỆC CẢI THIỆN TÍNH SẴN SÀNG CHO ỨNG DỤNG THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ TRÊN ĐÁM MÂY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Mạng máy tính truyền thơng liệu Cán hướng dẫn: TS Phạm Mạnh Linh Hà Nội - 2022 TÓM TẮT Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin ứng dụng đời sống, máy tính điện tử khơng thứ phương tiện lạ lẫm người mà dần trở thành cơng cụ làm việc giải trí thơng dụng hữu ích chúng ta, khơng cơng sở mà cịn gia đình Trong cách mạng cơng nghiệp lần thứ tư nay, thương mại điện tử đóng vai trị khơng thể thiếu đời sống Tuy nhiên để đảm bảo hài lịng người dùng, khơng dừng lại việc phát triển tính Việc đảm bảo chất lượng hệ thống, đặc biệt lượng người dùng đột ngột tăng cao, tính liên tục phát triển Để phát triển triển khai ứng dụng thương mại điện tử có nhiều cách Tuy nhiên, thách thức lớn ứng dụng chủ sở hữu liên tục quản lý việc triển khai ứng dụng để đáp ứng yêu cầu hiệu suất đảm bảo tính sẵn sàng Đồ án đưa phương pháp để cải thiện tính sẵn sàng cho ứng dụng thương mại điện tử trình vận hành phát triển, đồng thời hiệu mặt chi phí cho tính sẵn sàng triển khai mơi trường đám mây Kết việc triển khai giúp nhà phát triển ứng dụng đảm bảo hiệu tính sẵn sàng cho trang thương mại điện tử Từ khóa: Thương mại điện tử, đám mây, hiệu chi phí, container, kubernetes LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến giảng viên hướng dẫn TS Phạm Mạnh Linh, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án Đồng thời, em cảm ơn trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, tạo điều kiện thuận lợi cho em học tập nghiên cứu Những kiến thức mà em nhận giảng đường đại học hành trang giúp em vững bước tương lai Em xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án “Hiệu chi phí cho việc cải thiện tính sẵn sàng cho ứng dụng thương mại điện tử đám mây” là thành của em dưới sự hướng dẫn của TS Phạm Mạnh Linh Những phần sử dụng tài liệu tham khảo dự án đã được nêu rõ phần tài liệu tham khảo Em cam kết những nội dung tham khảo nằm giới hạn cho phép của nhà trường Nếu phát hiện bất kỳ sự gian lận nào, em xin nhận hoàn toàn trách nhiệm chịu mọi hình thức kỷ luật của khoa và nhà trường Tác giả đồ án: Đào Đình Cơng MỤC LỤC TĨM TẮT LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH 10 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 13 MỞ ĐẦU 15 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ 17 1.1 Cơng nghệ xây dựng web 17 1.1.1 FrontEnd 17 1.1.2 BackEnd 17 1.1.3 Database 18 1.2 Cơng nghệ microservices 21 1.3 Cơng nghệ điện tốn đám mây 21 1.4 Container 25 1.4.1 Khái niệm 25 1.4.2 Docker 26 1.5 Kubernetes 27 1.5.1 Các khái niệm kubernetes 28 1.5.2 Tính tự động scale up scale down 30 1.5.3 Tính self healing 34 1.6 Tích hợp triển khai liên tục 36 1.7 Mạng phân phối nội dung (Content Delivery Network - CDN) 39 1.8 GitLab 41 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG 43 2.1 Phân tích chức ứng dụng web 43 2.1.1 Đối tượng sử dụng website 43 2.1.2 Sơ đồ phân rã website 43 2.1.3 Thiết kế sở liệu 44 2.2 Mơ hình triển khai dự án thương mại điện tử 46 2.2.1 Tổng quát 46 2.2.2 Container hóa tất service 47 2.2.3 Thiết kế tính sẵn sàng việc tích hợp triển khai liên tục 48 2.2.4 Kiến trúc triển khai service sử dụng kubernetes làm container orchestration 49 2.2.4 Thiết kế autoscale 50 2.2.5 Thiết kế self healing 51 CHƯƠNG 3: TRIỂN KHAI CÀI ĐẶT 52 3.1 Mã nguồn thương mại điện tử môi trường lưu mã nguồn 52 3.2 Triển khai môi trường đám mây 52 3.2.1 Môi trường triển khai google cloud 52 3.2.2 Triển khai database mongo Cloud 53 3.3 Triển khai tính sẵn sàng với kubernetes 54 3.3.1 Triển khai tính tự động scale up scale down 59 3.3.2 Triển khai tính self healing cho pod 61 3.4 Triển khai tính sẵn sàng với gitlab cicd 62 3.5 Triển khai tên miền mạng phân phối nội dung (Content Delivery Network - CDN) Cloudflare 65 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ 67 4.1 Đánh giá tính giao diện trang web 67 4.2 Đánh giá quy trình tích hợp triển khai liên tục 67 4.3 Đánh giá tính sẵn sàng trình vận hành 68 4.4 Hiệu chi phí triển khai tính sẵn sàng đám mây 72 4.4.1 Hiệu triển khai lên đám mây 72 4.4.2 Hiệu sử dụng tính sẵn sàng đám mây 73 KẾT LUẬN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC 76 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hình ảnh mơ tả tổng quan database mongoDB 19 Hình 1.2 Hình ảnh mơ tả lợi ích mongoDB Atlas 20 Hình 1.3 Hình ảnh mô tả dịch vụ môi trường google cloud 24 Hình 1.4 Hình ảnh mơ tả kiến trúc container chạy docker 25 Hình 1.5 Hình ảnh mơ tả Docker Hub: trang web giúp cho lập trình viên upload, chia sẻ chương trình đóng gói thành container download từ lập trình viên khác 27 Hình 1.6 Hình ảnh mơ tả cụm kubernetes 28 Hình 1.7 Hình ảnh mơ tả cơng cụ co dãn theo chiều ngang kubernetes 31 Hình 1.8 Hình ảnh mơ tả cơng cụ co dãn theo chiều dọc kubernetes 32 Hình 1.9 Hình ảnh mơ tả Cluster Autoscaler GKE 33 Hình 1.10 Hình ảnh mơ tả hoạt động Healthcheck Probes pod lifecycle 35 Hình 1.11 Hình ảnh mơ tả quy trình tích hợp triển khai liên tục 37 Hình 1.12 Hình ảnh mô tả phần mạng phân phối nội dung 40 Hình 1.13 Hình ảnh mơ tả luồng hoạt động mạng phân phối nội dung cloudflare 41 Hình 2.1 Sơ đồ phân rã cho ứng dụng thương mại điện tử 44 Hình 2.2 Database models 45 Hình 2.3 Mơ hình cho ứng dụng web thương mại điện tử triển khai 46 Hình 2.4 Hình ảnh mơ tả q trình container hóa service 48 Hình 2.5 Hình ảnh mơ tả q trình tích hợp triển khai liên tục 49 Hình 2.6 Hình ảnh mơ tả tổng quan kiến trúc triển khai dự án 50 Hình 3.1 Hình ảnh minh họa project trang web lưu gitlab 52 Hình 3.2 Hình ảnh minh họa việc tạo tài khoản project google cloud 53 Hình 3.3 Hình ảnh minh họa việc tạo thành cơng kubernetes google cloud 53 Hình 3.4 Hình ảnh database triển khai nodes 54 Hình 3.5 Hình ảnh mơ tả file yaml để tạo deployment GKE 55 Hình 3.6 Hình ảnh mơ tả file yaml để tạo service GKE 56 Hình 3.7 Hình ảnh mơ tả file yaml để tạo ConfigMap GKE 57 Hình 3.8 Hình ảnh mơ tả deployment, service service-external cho frontend GKE 58 Hình 3.9 Hình ảnh mơ tả service pod k8s thực tế 59 Hình 3.10 Hình ảnh mơ tả config cho tính autoscale service 60 Hình 3.11 Hình ảnh mơ tả HPA tạo để đảm bảo việc scale up, scale down 60 Hình 3.12 Hình ảnh mơ tả config PodDisruptionBudget phục vụ cho CA 61 Hình 3.13 Hình ảnh mơ tả node pool phục vụ cho CA 61 Hình 3.14 Hình ảnh mơ tả cách cấu hình readiness liveness cho pod chạy cluster 62 Hình 3.15 Hình ảnh mơ tả dockerfile cho project backend 63 Hình 3.16 Hình ảnh mơ tả file gitlab-ci.yml cho project backend 64 Hình 3.17 Hình ảnh mơ tả pipeline cho project backend sau chạy thành công 65 Hình 3.18 Hình ảnh mơ tả tên miền đăng ký cloudflare 65 Hình 3.19 Hình ảnh mơ tả DNS đăng ký cloudflare 66 Hình 4.1 Hình ảnh mơ tả trang web accomerce.cf truy cập 67 Hình 4.2 Hình ảnh mơ tả pod hoạt động trước commit code 68 Hình 4.3 Hình ảnh mơ tả pod hoạt động sau commit code 68 Hình 4.4 Hình ảnh mơ tả danh sách pod hoạt động 69 Hình 3.15 Hình ảnh mô tả dockerfile cho project backend - Bước 2: Viết stage file gitlab-ci.yml (Hình 3.16) Nội dung stage build yêu cầu : - Lấy image pull - Tiến hành build image - Đẩy image lên docker Nội dung stage test yêu cầu : - Lấy image Chạy image Chạy unit test Chạy test cổng dịch vụ Nội dung stage release yêu cầu : - Lấy image - Gắn tag latest cho image - Đẩy image lên docker hub Nội dung stage deploy yêu cầu : - Thực việc lấy image google-sdk - Xác thực thông tin project - Update image mơi trường chạy 61 Hình 3.16 Hình ảnh mơ tả file gitlab-ci.yml cho project backend - Bước 3: Tạo biến môi trường cho trình CI/CD 62 - Bước 4: Tiến hành push code để kích hoạt q trình CI/CD Kết pipeline thành cơng mơ tả Hình 3.17 Hình 3.17 Hình ảnh mơ tả pipeline cho project backend sau chạy thành công 3.5 Triển khai tên miền mạng phân phối nội dung (Content Delivery Network - CDN) Cloudflare Bước 1: Đăng ký tài khoản Cloudflare, thuê tên miền sử dụng nameservers Cloudflare (Hình 3.18) Hình 3.18 Hình ảnh mơ tả tên miền đăng ký cloudflare Bước 2: Cấu hình tên miền trỏ đến IP GKE (Hình 3.19) Với địa IP ta đăng ký dịch vụ loadbalancer Google Cloud Ta chọn Type A để đăng ký cho tên miền Tại tên miền trỏ đến DNS Name cloudflare 63 Hình 3.19 Hình ảnh mơ tả DNS đăng ký cloudflare 64 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ Website triển khai thực tế google cloud truy cập trực tiếp thơng qua đường dẫn https://accommerce.cf/ 4.1 Đánh giá tính giao diện trang web Giao diện trực tiếp xuất domain truy cập ứng dụng web (Hình 4.1) Đánh giá tính năng: - Các tính trang giao diện thực thành cơng Các tính trang giao diện dành cho người mua hàng thành cơng Các tính trang giao diện dành cho người bán hàng thành cơng Các tính trang giao diện dành cho người quản trị thành cơng Hình 4.1 Hình ảnh mơ tả trang web accomerce.cf truy cập 4.2 Đánh giá quy trình tích hợp triển khai liên tục Kiểm tra service common-service: 65 - Hiện trạng pod trước tiến hành cập nhật code Image triển khai với tag latest Hình 4.2 Hình ảnh mơ tả pod hoạt động trước commit code - Hiện trạng pod sau cập nhật code Image triển khai với tag commit-id Kiểm tra tương tự với giao diện, có thay đổi (Hình 3.22) Quy trình thành cơng Hình 4.3 Hình ảnh mơ tả pod hoạt động sau commit code 4.3 Đánh giá tính sẵn sàng q trình vận hành Kiểm tra tính sẵn sàng đảm bảo số lượng việc xóa gây lỗi pod Số lượng pod cho deployment admin để Bây ta xóa pod xem thử hệ thống phản ứng 66 - Theo Hình 3.23 số lượng pod admin chạy Hình 4.4 Hình ảnh mô tả danh sách pod hoạt động - Sau chạy câu lệnh : “kubectl delete pod/admin-service-b7c47b54f-95ffc” Ngay hệ thống tạo lại pod (Hình 3.24) Hình 4.5 Hình ảnh mơ tả pod tạo sau có pod bị xóa Kiểm tra hoạt động health check pod - Ta tiến hành đọc logs pod frontend với câu lệnh sau “kubectl logs pod/frontend-9b4c5f764-8psb5 -f” Kết hình 4.3.3 Vậy tính health check hoạt động (Hình 3.25) 67 Hình 4.6 Hình ảnh mơ tả logs pod Kiểm tra tính co dãn pod q trình lượng truy cập tăng cao giảm trở lại - Vì lượng người dùng truy cập vào hệ thống chưa đủ nhiều, để kiểm tính ta tạo request liên tục đến trang web giảm target xuống để đảm bảo tính hoạt động q trình kiểm tra - Ta chạy câu lệnh sau để tạo request cho ứng dụng web: “kubectl run -it rm restart=Never loadgenerator image=busybox sh -c "while true; wget -O - -q https://accommerce.cf; done"” - Sau xem lượng tài nguyên cpu mà pod sử dụng vượt qua yêu cầu Ngay số lượng pod tăng lên (Hình 3.26) 68 Hình 4.7 Hình ảnh mơ tả q trình scale up pod - Khi ta khơng chạy lệnh số lượng truy cập giảm xuống Lúc số pod giảm trở lại theo giá trị pods ban đầu (Hình 3.27) Hình 4.8 Hình ảnh mơ tả q trình scale down pod Kiểm tra tính co dãn node trình lượng pod tăng cao giảm trở lại - Ta tăng số lượng pod lên nhiều để xem khả scale up Kết node tăng lên để đảm bảo đủ tài nguyên cung cấp cho cluster chạy pod (Hình 3.28) 69 Hình 4.9 Hình ảnh mơ tả q trình scale up node - Khi pod giảm ban đầu số node giảm ban đầu (Hình 3.29) Hình 4.10 Hình ảnh mơ tả q trình scale down node 4.4 Hiệu chi phí triển khai tính sẵn sàng đám mây 4.4.1 Hiệu triển khai lên đám mây Những lợi ích mặt chi phí mà triển khai ứng dụng đám mây đem lại: - Cơ sở hạ tầng chi phí bảo trì: Máy chủ chỗ khơng u cầu đầu tư vào sở hạ tầng CNTT mà sở hạ tầng vật lý, bao gồm không gian văn phòng, bảo hiểm, điện thiết bị làm mát 70 - Chi phí bảo trì: Việc nâng cấp máy tính, nhớ lưu trữ tính đến nói đến máy chủ chỗ, làm phần cứng vài năm lần lâu - Chi phí lưu lượng mạng: Điều đáng kể máy chủ chỗ giá phải đám mây - Chi phí lượng: Ngồi u cầu thiết bị lượng, chi phí lượng chỗ cao nhà cung cấp dịch vụ đám mây thường giảm giá hàng loạt cho việc sử dụng lượng - Chi phí lao động: Cần đầu tư đáng kể vào nhân đào tạo cho máy chủ chỗ, không nhiều máy chủ đám mây 4.4.2 Hiệu sử dụng tính sẵn sàng đám mây - Lợi ích lớn từ tính sẵn sàng tăng trải nghiệm khách hàng sử dụng dịch vụ Từ tăng lượng người dùng sử dụng dịch vụ trở lại tăng doanh thu cho chủ sở hữu ứng dụng - Lợi ích từ việc có quy trình phát triển triển khai liên tục giúp nhà sở hữu ứng dụng có lợi phát triển tính đưa lên sản phẩm nhanh Điều giúp tạo lợi cạnh tranh kinh doanh 71 KẾT LUẬN Qua trình làm đồ án em học nhiều kỹ kiến thức như: - Tư để triển khai trang thương mại điện tử Cách thức để triển khai dự án lên môi trường thực tế Phân tích vấn đề mà người dùng mắc phải sử dụng dịch vụ Phân tích vấn đề xảy trình vận hành triển khai ứng dụng web Ngồi ra, cơng nghệ thơng tin ngày phát triển nhu cầu người dùng theo tăng cao hơn, nhu cầu áp dụng công nghệ thông tin để cải thiện chất lượng sống Đặc biệt đại dịch Covid-19, giới thay đổi nhiều, việc triển khai trang thương mại điện tử đáp ứng nhu cầu cho người mua người bán thực cần thiết Chính việc mở rộng service triển khai nhanh chóng, dễ dàng, gọn nhẹ xu hướng tất yếu tương lai Trải nghiệm người dùng tốt đóng góp phần khơng nhỏ vào việc kinh doanh có thành cơng hay khơng Hướng phát triển đồ án liên tục tìm kiếm cách để cải thiện hiệu cho tính sẵn sàng cao áp dụng hiệu vào mơi trường thực tế, giúp ích cho khách hàng sử dụng sản phẩm Tiếp tục khái qt hóa mơ hình để đưa chuẩn việc triển khai đưa công thức chung cho hiệu chi phí trường hợp tương tự muốn áp dụng mơ hình triển khai lên môi trường đám mây 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nikos Parlavantzas, Linh Manh Pham, Arnab Sinha, Christine Morin : Cost-effective Reconfiguration for Multi-cloud Applications [2] Stéphanie Challita, Faiez Zalila, Christophe Gourdin, Philippe Merle: A Precise Model for Google Cloud Platform [3] Stef Verreydt, Emad Heydari Beni, Eddy Truyen, Bert Lagaisse, Wouter Joosen: Leveraging Kubernetes for adaptive and cost-efficient resource management [4] “CloudFlare” document https://www.cloudflare.com/ from official CloudFlare website: [5] “Google Cloud Platform” document from official Google Cloud website: https://cloud.google.com/ [6] “Kubernetes Engine” document from official Google Cloud website: https://cloud.google.com/ [7] “Mongodb Atlas” document from official Mongodb Cloud website: https://cloud.mongodb.com/ 73 PHỤ LỤC Danh sách API hệ thống Service Tên chức (API) Đăng ký Đăng nhập user-service Đổi mật Lấy thông tin user đăng nhập Thay đổi thông tin user đăng nhập Lấy danh sách user (admin) Lấy thông tin user cụ thể (admin) Thay đổi trạng thái active user (admin) Xóa user (admin) Duyệt u cầu mở shop Tìm kiếm shop admin-service Thay đổi trạng thái active shop Xóa shop Tạo discount Sửa discount Lấy danh sách discount Lấy thơng tin discount cụ thể Xóa discount Đăng ký làm seller seller-service Đăng ký mở shop Lấy danh sách shop quản lý Thêm sản phẩm 74 Sửa sản phẩm Xóa (hoặc nhiều) sản phẩm Lấy danh sách đơn hàng Hủy/xác nhận đơn hàng Thêm sản phẩm vào giỏ hàng Sửa sản phẩm giỏ Lấy thông tin giỏ hàng Xóa sản phẩm giỏ customer-service Đặt hàng Lấy danh sách đơn hàng Hủy đơn hàng / đánh dấu nhận Bình luận sản phẩm mua Sửa bình luận Xóa bình luận Tìm kiếm sản phẩm Lấy thông tin sản phẩm Common-service Lấy danh sách sản phẩm shop (không cần đăng nhập) Lấy thông tin shop Lấy danh sách bình luận sản phẩm Thống kê biến động giá sản phẩm Thống kê chi tiêu customer statistics-service Thống kê doanh thu seller Thống kê doanh thu shop Thống kê giá trị giao dịch toàn sàn 75 ... phục vụ cho CA 61 Hình 3.13 Hình ảnh mơ tả node pool phục vụ cho CA 61 Hình 3.14 Hình ảnh mơ tả cách cấu hình readiness liveness cho pod chạy cluster 62 Hình 3.15 Hình ảnh mơ tả dockerfile cho project... service - IaaS) cung cấp cho người dùng phiên máy chủ (Virtual Machine) phục vụ cho công việc tính tốn - Google App Engine, tảng dịch vụ (Platform as a service - PaaS) cung cấp cho nhà phát triển phần... án “Hiệu chi phí cho việc cải thiện tính sẵn sàng cho ứng dụng thương mại điện tử đám mây” là thành của em dưới sự hướng dẫn của TS Phạm Mạnh Linh Những phần sử dụng tài liệu tham