ogioldat/wasm-on-cloud

Kubernetes cluster running WebAssembly workloads

Projekt inżynierski

Klaster Kubernetes uruchamiający aplikacje serwerowe skompilowane do formatu WebAssembly.

Wymagania systemowe

System operacyjny: Linux, MacOS lub Windows

Stos technologiczny

• Kubernetes
• Docker
• WebAssembly i WebAssembly System Interface
• k3d -- lekka dystrybucja Kubernetes, pozwala na stworzenie większej ilości węzłów niż 1 jak w przypadku Docker for Desktop
• Rust
• spin -- to narzędzie dostarczające zestaw funkcji do rozwijania oprogramowania (SDK Software Development Kit) w dla technologii WebAssembly

Wymagane narzędzia

1. Docker for Desktop
   1. instalacja
   2. Wybranie ponizszych opcji konfiguracyjnych

2. k3d instalacja
3. Rust
   1. instalacja
   2. Dodanie formatu kompilacji dla WASI rustup target add wasm32-unknown-unknown
4. Klient HTTP, np. curl

Architektura aplikacji

Narzędzie spin pozwala na tworzenie komponentów aplikacji działających w technologii WebAssembly. W poniższym projekcie, wymienione narzędzi pozwoliło na przyjmowanie zapytań HTTP oraz nasłuchiwanie na zdarzenia wysyłane przez bazę danych Redis.

• Restaurant -- komponent HTTP, odpowiada za
  • Zwracanie listy pozycji menu
  • Składanie zamówienia
  • Sprawdzanie statusu zamówienia
• Kitchen -- komponent nasłuchujący na zdarzenia Redisa
  • Po przyjęciu zdarzenia zamówienia nowej pozycji menu, oznacza wygenerowane zamówienie jako gotowe po upłynięciu określonej ilości sekund

Architektura klastra

Klaster posiada 2 węzły

• k3d-bachelors-project-server-0 -- standardowy węzeł z domyślnym środowiskiem uruchomienioym, działa na nim baza danych Redis
• k3d-bachelors-project-worker-0 -- przygotowany do uruchamiania aplikacji w formacie WebAssembly

Struktura projektu

• k8s -- pliki konfiguracyjne klastra
  • auth.yaml -- konfiguracja dla konta administratora klastra
  • ingress.yaml -- konfiguracja reguł wejścia ruchu sieciowego oraz routingu klastra
  • k3d.yaml -- konfiguracja narzędzia k3d
  • redis.yaml -- konfiguracja bazy danych Redis
  • runtime.yaml -- konfiguracja klasy uruchomieniowej (RuntimeClass) dla środowiska uruchomieniowego WebAssembly
• kitchen -- pliki serwisu kitchen
  • src -- pliki źródłowe aplikacji
  • Cargo.lock -- plik zawierający informacje o wymaganych wersjach zewnętrznych pakietów
  • Cargo.toml -- plik konfiguracyjny dla programu w języku Rust
  • deploy.yaml -- plik konfiguracyjny wdrożenia do klastra Kubernetes
  • spin.toml -- plik konfiguracyjny dla narzędzia spin, więcej informacji link
• restaurant -- ta sama struktura jak dla kitchen
• dashboard.sh -- pomocniczy skrypt uruchamiający interfejs graficzny Kubernetesa

Uruchomienie klastra od zera

Zakładając, ze zainstalowane zostały wszystkie wymagane narzędzia w odpowiedni sposób, poniższe kroki stworzą klaster Kubernetes

1. Stworzenie klastra z balanserem ruchu sieciowego

k3d cluster create bachelors-project --port "8088:80@loadbalancer"

2. Stworzenie węzła roboczego, uruchamiającego aplikacje w technologii WebAssembly

k3d node create bachelors-project-worker -c bachelors-project --image="ghcr.io/deislabs/
containerd-wasm-shims/examples/k3d:latest"

3. Oznaczenie węzła roboczego etykietą

kubectl label nodes k3d-bachelors-project-worker-0 wasm=yes spin=yes

4. Wczytanie konfiguracji do klastra
   • kubectl -rf k8s -- zaapliokuje konfigurację dla wszystkich plików z katalogu k8s
   • kubectl -f kitchen/deploy.yaml
   • kubectl -f restaurant/deploy.yaml

Aplikacja akceptuje zapytania HTTP pod adresem:

http://localhost:8088

Lista obsługiwanych zapytań

1. Odczytanie listy pozycji menu GET http://localhost:8088/menu
2. Złożenie zamówienia, np. pizzy POST http://localhost:8088/order/PIZZA
3. Odczytanie statusu zamówienia np. pizzy GET http://localhost:8088/order/PIZZA