Xây Dựng và Triển Khai Ứng Dụng FastAPI Đám Mây với MongoDB, Kubernetes và GitOps

Giới thiệu

Trong thế giới phát triển phần mềm hiện đại, việc xây dựng ứng dụng đám mây hiệu quả là một yêu cầu thiết yếu. Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn cách xây dựng và triển khai ứng dụng Student Tracker dựa trên FastAPI với MongoDB, sử dụng Kubernetes và GitOps. Dự án này không chỉ cung cấp cho bạn kiến thức về DevOps mà còn giúp bạn áp dụng các công nghệ hiện đại một cách thực tiễn.

Yêu cầu trước khi bắt đầu

Một trình soạn thảo mã (Tôi dùng VS Code).
Một terminal.
Có thể cần một nhà cung cấp đám mây để cung cấp một phiên bản.
Kiến thức về Docker và Kubernetes.

Thuật ngữ và thành phần chính

Docker: Công cụ được sử dụng để xây dựng, kiểm tra và triển khai ứng dụng.
Kubernetes: Tự động hóa việc triển khai, mở rộng và quản lý các ứng dụng container.
Ingress: Tài nguyên cho phép định tuyến lưu lượng HTTP và HTTPS vào cụm qua một điểm vào duy nhất.
Helm: Trình quản lý gói cho Kubernetes, dùng để quản lý các ứng dụng Kubernetes.
GitOps: Khung quản lý hạ tầng và ứng dụng đám mây bằng cách sử dụng Git làm nguồn duy nhất của sự thật.
ArgoCD: Nền tảng triển khai cho Kubernetes, theo dõi tình trạng hoạt động và so sánh với trạng thái mong muốn.
Giám sát và Quan sát: Theo dõi các chỉ số hệ thống và hiểu rõ hơn về trạng thái nội bộ của hệ thống.
Vault Server: Công cụ quản lý bí mật an toàn.

Quá trình từng bước

1. Kiểm tra ứng dụng cục bộ

Cài đặt các công cụ cần thiết như git, docker, kubectl, helm, kind.
Tạo môi trường ảo Python và cài đặt các phụ thuộc từ requirements.txt.
Chạy ứng dụng với uvicorn và truy cập qua trình duyệt.

2. Container hóa ứng dụng và đẩy lên Dockerhub

Tạo Dockerfile, xây dựng hình ảnh và đẩy lên Dockerhub.

3. Thiết lập cụm Kubernetes (sử dụng Kind)

Tạo cụm Kind và cấu hình để triển khai ứng dụng.

4. Triển khai ứng dụng lên cụm Kubernetes

Tạo các tệp manifest và cấu hình ingress controller.

5. Triển khai ứng dụng với Helm

Tạo Helm chart từ đầu và triển khai ứng dụng với các cấu hình đã chỉnh sửa.

6. Thực hiện CI/CD với GitHub Actions

Tạo workflow CI/CD để tự động triển khai ứng dụng.

7. Thực hiện GitOps với ArgoCD

Cài đặt ArgoCD và cấu hình để theo dõi trạng thái ứng dụng.

8. Triển khai giám sát với LGTP stack

Sử dụng Prometheus và Grafana để theo dõi hệ thống.

Thực hành tốt nhất

Giữ mã nguồn sạch: Sử dụng quy tắc đặt tên hợp lý và tổ chức mã nguồn.
Tài liệu hóa quy trình: Ghi chú lại từng bước và cấu hình để dễ dàng theo dõi.
Kiểm thử thường xuyên: Thực hiện kiểm tra liên tục để phát hiện lỗi sớm.

Những cạm bẫy thường gặp

Lỗi mạng: Kiểm tra cổng và cấu hình mạng.
Cài đặt sai phiên bản: Đảm bảo phiên bản Docker, Kubernetes và các công cụ khác tương thích.

Mẹo hiệu suất

Sử dụng image tối ưu hóa cho Docker.
Tối ưu hóa các quy trình CI/CD để giảm thời gian triển khai.

Khắc phục sự cố

Lỗi truy cập ứng dụng: Kiểm tra cổng và cấu hình firewall.
Lỗi không tìm thấy mô-đun: Đảm bảo đường dẫn đúng trong Dockerfile.

Kết luận

Dự án này là bước ngoặt trong hành trình DevOps của tôi. Bằng cách xây dựng ứng dụng FastAPI Student Tracker và triển khai với Docker, Kubernetes, Helm, CI/CD và GitOps, tôi đã có được kinh nghiệm thực tế về quy trình DevOps đầy đủ.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Tôi cần những gì để bắt đầu?
Bạn cần kiến thức cơ bản về Docker và Kubernetes cùng với một trình soạn thảo mã và terminal.

2. Có thể triển khai trên nền tảng nào?
Bạn có thể sử dụng AWS, Azure hoặc Google Cloud.

3. Làm thế nào để kiểm tra ứng dụng?
Sử dụng uvicorn để chạy ứng dụng cục bộ trước khi triển khai.

4. ArgoCD có thể giúp gì?
Nó giúp tự động hóa quản lý và triển khai ứng dụng với Git như là nguồn duy nhất.

5. Tôi có thể học hỏi thêm ở đâu?
Tài liệu chính thức của FastAPI, Kubernetes và Docker là nguồn tài nguyên tuyệt vời.

Xây Dựng và Triển Khai Ứng Dụng FastAPI Đám Mây Với MongoDB