Este proyecto consiste en un juego de preguntas y respuestas, que se ejecuta en forma de página web, con soporte para varios jugadores en paralelo.
La página web muestra un pequeño formulario, donde se nos preguntará el resultado de una operación matemática y nuestro nombre de usuario. Si acertamos, nos muestra un mensaje de "Resultado correcto", si fallamos otro de "Resultado incorrecto".
La aplicación cuenta con un ranking en el que se muestran los usuarios registrados y su puntuación. Las respuestas correctas suman 5 puntos, las incorrectas 0.
Accediendo a otra página podemos ver el ranking con la lista de usuarios y sus puntuaciones, ordenados de mayor a menor.
Para crear el cluster debemos activar Kubernetes Engine API en nuestro proyecto. Dentro de la sección "Clusteres de Kubernetes" pulsamos en "Crear"
Seleccionamos "Estandar"
Y rellenamos el formulario con los datos del cluster
Esto nos creará el cluster preconfigurado para añadir los servicios
Para implementar la aplicación hemos utilizado Flask, combinado con plantillas HTML. Los datos de los usuarios y sus partidas se almacenan en una base de datos MySQL, accesible desde la aplicación.
A su vez, debido a que en cada carga de la web se resetean los números, los operandos de la pregunta se almacenan temporalmente en un almacenamiento Redis, del cual se recuperan al pulsar para comprobar la respuesta.
Los ficheros de cada nodo son los siguientes;
-
Juego: almacenado en webgame.py
-
Ranking: almacenanado en check_results.py
-
Base de datos: Basada en el script test.sql
La estructura de la aplicación es la siguiente
Antes de desplegar el cluster en Kubernetes, preparamos la infraestructura desde Docker
Para crear las imágenes, utilizamos los Dockerfile asociados a cada contenedor.
sudo docker build mariadb/ -t gamedb
sudo docker build python-webgame/ -t gameapp
sudo docker build python-ranking/ -t gameranking
Esto generará las imágenes de los tres contenedores. El contenedor de redis se desplegará desde su imagen oficial
Las imágenes se llamarán gamedb para la base de datos, gameapp para el juego, y gameranking para el ranking
La imagen de la base de datos tendrá las siguientes credenciales:
- Base de datos: GameDB
- Usuario: gameusr
- Contraseña: game
A su vez, las imágenes del juego y el ranking requerirán del parámetro MYSQL_HOST para indicar el host de la base de datos
Una vez generadas las imágenes, las subimos a Docker Hub
Para subir la imagen de la base de datos, utilizamos la siguiente secuencia de comandos
sudo docker tag gamedb almuhs/gamedb:v1
sudo docker push almuhs/gamedb:v1
Esto subirá la imagen en el repositorio almuhs/gamedb
Para subir la imagen del juego, utilizamos los siguientes comandos
sudo docker tag gameapp almuhs/gameapp:v1
sudo docker push almuhs/gameapp:v1
Esto subirá la imagen en el repositorio almuhs/gameapp
Para subir la imagen del ranking, utilizamos los siguientes comandos
sudo docker tag gameranking almuhs/gameranking:v1
sudo docker push almuhs/gameranking:v1
Esto subirá la imagen en el repositorio almuhs/gameranking
Para probar que todo funcione, montamos la infraestructura en local con Docker Compose. El fichero docker-compose.yml se encuentra en la raíz del repositorio, así que podemos ejecutarlo simplemente con
sudo docker-compose up -d
Si todo ha ido bien, veremos algo como esto:
almu@debian:~/Practicas_CC/Tarea7$ sudo docker-compose up -d
Creating network "tarea7_mynet" with driver "bridge"
Creating mariagame ... done
Creating redis ... done
Creating webgame ... done
Creating ranking ... done
Para probar la aplicación, abrimos las URL
http://localhost:8080 para el juego http://localhost:8081 para el ranking
En el juego veremos una página como esta
Introducimos un nombre de usuario, y la respuesta a la pregunta
Si el resultado es correcto, veremos esta pantalla
Si el resultado es incorrecto, veremos esta otra
Finalmente, si entramos en el ranking veremos una pantalla como esta
Para desplegar la aplicación en Kubernetes, creamos varios ficheros Yaml correspondientes a los nodos que queremos crear.
Para cada nodo creamos un fichero de despliegue, que definirá la infraestructura (red, volumen y contenedor); y otro fichero de servicio, que definirá el tipo de nodo a crear y la salida al exterior del mismo
La colección de ficheros se encuentra aquí
Los servicios web, del juego y del ranking, se definirán como tipo LoadBalancer, con una sola réplica cada uno. Por contra, los servicios de Redis y de la base de datos se definirán como ClusterIP.
A los servicios web se les asignará la variable MYSQL_HOST con el nombre del pod donde se aloja la base de datos (en este caso, db). Esto permitirá su conexión con el pod de la base de datos.
Para desplegarlo en GCP, hacemos uso del SDK de Google, que lo instalamos siguiendo los pasos de la documentación oficial para Debian y Ubuntu.
Añadimos el repositorio oficial de GCP a nuestro fichero sources.list
echo "deb [signed-by=/usr/share/keyrings/cloud.google.gpg] https://packages.cloud.google.com/apt cloud-sdk main" | sudo tee -a /etc/apt/sources.list.d/google-cloud-sdk.list
Instalamos algunos paquetes necesarios para los repositorios https
sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates gnupg
Importamos la clave pública del repositorio
curl https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key --keyring /usr/share/keyrings/cloud.google.gpg add -
Finalmente, con el repositorio ya añadido, actualizamos los índices de apt e instalamos el SDK
sudo apt-get update && sudo apt-get install google-cloud-sdk
Una vez instalado el SDK, iniciamos sesión en nuestro proyecto de Google
Para inicializar la configuración, utilizamos el comando
gcloud init
Esto nos preguntará sobre nuestra zona horaria, y algunos datos mas, e inicializará la sesión
Realizado este paso inicial, nos autenticamos utilizando el comando
gcloud auth login
Este nos mostrará un enlace en la terminal. Lo abrimos desde el navegador
Pulsamos en "Permitir". Esto realizará la autenticación en GCP
Finalmente, nos conectamos al cluster con el comando
gcloud container clusters get-credentials [nombre-cluster] --zone [zona-horaria] --project [nombre-proyecto]
Sustituyendo cada dato por el correspondiente a nuestro cluster y proyecto
Una vez conectados a GCP, desplegamos la aplicación en el cluster de Kubernetes que creamos en nuestro proyecto
Para poder realizar el despliegue, necesitamos el comando kubectl. En Debian, podemos instalarlo con el paquete kubernetes-client
sudo apt install kubernetes-client
Finalmente, desplegamos la aplicación con los comandos
kubectl create -f kubernetes/
kubectl apply -f kubernetes/
Si todo va bien, veremos algo como esto:
deployment.apps/db created
service/db created
deployment.apps/game created
service/game created
deployment.apps/ranking created
service/ranking created
deployment.apps/redis created
service/redis created
Para comprobar si el cluster se ha desplegado correctamente, entramos a la web de GCP, y revisamos el Kubernetes Engine
Revisamos las cargas de trabajo. Vemos los 4 nodos que hemos desplegado en el cluster
Revisamos los servicios
Vemos que los servicios se han activado correctamente. Además, en "game" y "ranking", vemos las IP públicas asociadas a los mismos.
En este caso son:
http://34.118.68.46/ para el juego
http://34.118.6.41/ para el ranking
Tras jugar un rato, vemos que las conexiones funcionan correctamente