FIVAN - Manual técnico

Esquema

Para realizar este proyecto, utilizaremos la forma más simple de equilibrar la carga del tráfico de red a varios servidores es usar el balanceador de carga de capa 4 (capa de transporte). De esta manera reenviará el tráfico del usuario en función del rango de IP y el puerto.

El usuario accede al balanceador de carga, que reenvía la solicitud del usuario al grupo de servidores back-end web-backend. Cualquiera que sea el servidor de back-end seleccionado, responderá directamente a la solicitud del usuario. En general, todos los servidores en el servidor web deben servir contenido idéntico; de lo contrario, el usuario podría recibir contenido incoherente. Ambos servidores web se conectan al mismo servidor de base de datos.

Hardware

Antes de empezar indicaremos que hardware hemos utilizado para llevarlo a cabo.

4 Raspberry Pi 3	4 Micro SD 16GB	1 Hard Drive 500GB

Instalación OS

Una vez tenemos montadas las Raspberry, lo primero que debemos hacer para trabajar con ellas es instalar un sistema operativo en cada una de ellas. En nuestro caso hemos utilizado Raspbian Stretch Lite. Raspbian Stretch Lite es un sistema operativo Debian sin interfaz gráfica. La ventaja que ofrece no tener interfaz, es que estas máquinas, al tener 1GB de RAM, podemos aprovechar más espacio de memoria que si tuviésemos un sistema operativo con interfaz y así poder evitarnos posibles sobrecargas.

Empezaremos descargando la imagen. (Download Raspbian for Raspberry Pi)

Al mismo tiempo tendremos que descargar también Etcher. Este programa nos permite grabar una imagen en un sistema de almacenamiento para utilizarlo como arranque y cargar así nuestro OS. (Download Etcher)

Una vez tengamos todo en nuestro sistema, empezaremos el proceso para poder trabajar en la Raspberry:

1. Abriremos Etcher e introduciremos la microSD en nuestro equipo.
2. Agregaremos la iso y le daremos a Flash para empezar el proceso.

3. Una vez finalizado, extraeremos la microSD y la introduciremos en nuestra Raspberry para empezar a trabajar en nuestro sistema operativo Raspbian.

Para acceder, utilizamos el usuario pi que viene por defecto con password raspberry.

Por defecto, la distribución de teclado nos vendrá en Inglés. Para cambiarla deberemos usar la siguiente comanda y configurar la distribución de nuestro teclado en Español.

sudo dpkg-reconfigure keyboard-configuration

Habilitar servicio SSH

SSH (Secure SHell, en español: intérprete de órdenes seguro) es el nombre de un protocolo y del programa que lo implementa, y sirve para acceder servidores privados a través de una puerta trasera o backdoor. Permite manejar por completo el servidor mediante un intérprete de comandos. Se le asigna por defecto el puerto TCP 22.

El servicio SSH viene instalado ya por defecto, por lo tanto solo deberemos activarlo.

Activamos servicio SSH:

sudo systemctl enable ssh

Una vez activado lo iniciamos:

sudo service ssh start

Conexión cliente-servidor

Una vez habilitado el servicio, para conectarnos a nuestra Raspberry utilizaremos la siguiente comanda:

ssh -l pi direccion_ip

Load Balancer

Ahora nos centraremos en la implementación específica de cada Raspberry. Empezaremos con la que se encarga del balanceo de carga (en inglés, Load Balancer) y la alta disponibilidad.

Para ello, utilizaremos el software HAProxy, ya que incorpora las utilidades nombras anteriormente y necesarias para nuestro proyecto. (Más información clic aquí)

HAProxy

HAProxy es una solución popular de software de fuente abierta TCP / HTTP Load Balancer y proxy que se puede ejecutar en Linux, Solaris y FreeBSD. Su uso más común es mejorar el rendimiento y la confiabilidad de un entorno de servidor mediante la distribución de la carga de trabajo en varios servidores (por ejemplo, web, aplicación, base de datos).

Instalación

Para instalar HAProxy, utilizaremos el siguiente comando:

sudo apt update
sudo apt install haproxy

Configuración

Empezaremos a configurar HAProxy para conseguir tener el balanceo de carga y la alta disponibilidad. Para ello debemos ir al archivo /etc/haproxy/haproxy.cfg y modificar las siguientes líneas.

sudo nano /etc/haproxy/haproxy.cfg

frontend http_front
   bind *:80
   stats uri /haproxy?stats
   default_backend http_back

backend http_back
   balance roundrobin 
   server <server1 name> <private IP 1>:80 check
   server <server2 name> <private IP 2>:80 check

Sesiones

Algunas aplicaciones requieren que un usuario continúe conectándose al mismo servidor back-end. Esta persistencia se logra a través de sesiones adhesivas. Cambiaremos algunos parámetros de nuestro archivo para conseguir que un usuario no pierda la sesión. Lo modificamos del siguiente modo:

frontend http_front
  bind *:80
  stats uri /haproxy?stats
  default_backend http_back

backend http_back
  balance leastconn
  cookie JSESSIONID prefix nocache
  server <server1 name> <private IP 1>:80 check cookie <server1 name>
  server <server2 name> <private IP 2>:80 check cookie <server2 name>

Los parámetros más utilizados para el balancear la carga son los siguientes:

roundrobin	Round Robin selecciona servidores por turnos, es decir, va alternando un servidor con otro repartiendo uno a uno cada conexión.
leastconn	Selecciona el servidor con la menor cantidad de conexiones: se recomienda para sesiones más largas. Los servidores en el mismo back-end también se rotan de manera round-robin.
source	Esto selecciona qué servidor usar basado en un hash de la IP de origen, es decir, la dirección IP de su usuario. Este es un método para garantizar que un usuario se conecte al mismo servidor.

Web-Backend

Esta parte se referirá a toda la instalación y configuración que se haga sobre las dos Raspberry. Contendrán en ellas la web de la tienda online. Esta tienda será implementada en Wordpress dentro de un docker, conectada a una base de datos externa que ya comentaremos más adelante. Elegimos hacerlo en docker ya que la infraestructura es más sencilla y básicamente tiene un despliegue rápido. La gran ventaja es que si esto en algún momento falla, podremos volver a levantar con facilidad de nuevo todo nuestro servidor de una manera rápida y sencilla.

Docker

La idea detrás de Docker es crear contenedores ligeros y portables para las aplicaciones software que puedan ejecutarse en cualquier máquina con Docker instalado, independientemente del sistema operativo que la máquina tenga por debajo, facilitando así también los despliegues.

Instalación Docker CE

Podemos instalar Docker CE de diferentes formas, según sus necesidades:

• La mayoría de los usuarios configuran repositorios de Docker e instalan desde ellos, para facilitar la instalación y las tareas de actualización. Este es el enfoque recomendado.
• Algunos usuarios descargan el paquete DEB, lo instalan manualmente y administran las actualizaciones de forma completamente manual. Esto es útil en situaciones como la instalación de Docker en sistemas de espacio aéreo sin acceso a Internet.
• En entornos de prueba y desarrollo, algunos usuarios optan por utilizar scripts automatizados de conveniencia para instalar Docker. Este es actualmente el único enfoque para Raspbian.

A pesar de las distintas formas que hay para instalar el docker-ce, nosotros usaremos los repositorios, ya es que es la más recomendada.

INSTALAR USANDO EL REPOSITORIO

Antes de instalar Docker CE por primera vez en una máquina host nueva, debe configurar el repositorio Docker. Después, puede instalar y actualizar Docker desde el repositorio.

Configurar el repositorio

1. Actualice el aptíndice del paquete:
sudo apt-get update
2. Instalar paquetes para permitir el aptuso de un repositorio a través de HTTPS:
sudo apt-get install \ apt-transport-https \ ca-certificates \ curl \ gnupg2 \ software-properties-common
3. Agregue la clave GPG oficial de Docker:
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/debian/gpg | sudo apt-key add - Verifique que ahora tiene la clave con la huella digital 9DC8 5822 9FC7 DD38 854A E2D8 8D81 803C 0EBF CD88, buscando los últimos 8 caracteres de la huella digital. sudo apt-key fingerprint 0EBFCD88

pub   4096R/0EBFCD88 2017-02-22
      Key fingerprint = 9DC8 5822 9FC7 DD38 854A  E2D8 8D81 803C 0EBF CD88
uid                  Docker Release (CE deb) <[email protected]>
sub   4096R/F273FCD8 2017-02-22

4. Use el siguiente comando para configurar el repositorio estable . Siempre necesita el repositorio estable , incluso si desea instalar compilaciones desde el borde o repositorios de prueba . Para agregar el repositorio de borde o prueba , agregue la palabra edgeo test(o ambos) después de la palabra stableen los comandos a continuación.
echo "deb [arch=armhf] https://download.docker.com/linux/debian \ $(lsb_release -cs) stable" | \ sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list

Instalar docker ce

1. Actualiza el aptíndice del paquete.
sudo apt-get update
2. Instale la última versión de Docker CE, o vaya al siguiente paso para instalar una versión específica:
sudo apt-get install docker-ce
3. Verifique que Docker CE esté instalado correctamente ejecutando la hello-world imagen.
sudo docker run hello-world

Despliegue WordPress

Ahora ya solo queda levantar nuestro contenedor. Para ello nos descargaremos la imagen de WordPress para que sea compatible con arquitectura Raspberry Pi. Utilizaremos el comando docker pull.

docker pull arm32v7/wordpress

Ahora desplegaremos nuestro contenedor con docker run. Abrimos los puertos 80 y 3306 para la conexión a nuestra base de datos y para poder ver nuestro WordPress a través de un servidor web. También con el parámetro -v crearemos volúmenes, es imporatante ya que esto nos permitirán trabajar con nuestro contenedor de docker pero teniendo siempre los archivos en local para si en algún momento falla, poder borrar el docker y volverlo a levantar con facilidad y sin perder nada.

docker run -it -p 3306:3306 -p 80:80 -v ~/html:/var/www/html -d arm32v7/wordpress

Samba Client

Antes de acabar de configurar WordPress, cuando tengamos los archivos extraídos de un docker a local (con el parámetro -v en el docker run), necesitamos que nuestros contenedores carguen sus archivos a partir de una carpeta compartida para que tengamos sincronizada la información y los dos servidores actúen como uno. Para ello, antes de seguir esta parte del tutorial, deberemos instalar un servidor samba. (Clic aquí para ver)

Una vez tengamos todo configurado en el servidor, montaremos un disco que contendrá la carpeta compartida de nuestro servidor.

Instalación Samba Client

Para empezar, instalaremos samba client.

sudo apt install smbclient

Configuración fichero fstab

Una vez instalado, montaremos la carpeta en nuestro servidor y copiaremos los archivos extraídos del docker a esta carpeta. Para ello, montaremos primero la carpeta en el fichero /etc/fstab de la siguiente manera.

sudo nano /etc/fstab

Creamos la carpeta donde queramos montar para compartir.

sudo mkdir /home/pi/html

Por último añadiremos la última línea a nuestro fichero.

proc            /proc           proc    defaults          0       0
PARTUUID=548eb786-01  /boot           vfat    defaults          0       2
PARTUUID=548eb786-02  /               ext4    defaults,noatime  0       1
# a swapfile is not a swap partition, no line here
#   use  dphys-swapfile swap[on|off]  for that

//ip_servidor/wordpress   /home/pi/html    cifs  rw,user,username=pi,password=raspberry 0 0

Ahora podremos ver dentro de /home/pi/html en el cliente como tenemos la carpeta compartida y podremos meter los archivos.

Por último, antes de acabar de configurar WordPress, tendremos quedesplegar el docker que falta con el mismo comando que en el punto anterior. Con esto conseguimos trabajar con los mismos ficheros en los dos dockers y tenerlo todo sincronizado.

WordPress

Una vez llegados a este punto, WordPress nos permite crear nuestra tienda de manera sencilla a través de sus herramientas que ya analizaremos más adelante. Ahora terminaremos de configurarlo a través de la interfaz gráfica.

Configuración por interfaz

Para acabar de configurar WordPress necesitaremos introducir la IP de nuestra Raspberry en la URL del navegador y seguir los pasos.

http://direccion_ip/wordpress

• Selección lenguaje
  Ahora seleccionaremos el lenguaje de nuestro WordPress y continuamos.
  
  
  
• Connectar con database
  Ahora necesitaremos conectarlo con nuestra base de datos creada previamente. (Haz clic aquí para ver como crear la base de datos)
  
  
  
  
  
• Empezar
  Ahora empezaremos a instalar WordPress y sus archivos. Clicaremos en Ejecutar la instalación.
  
  
  
  
  
• Información WordPress
  Ahora le daremos un titulo a nuestra página de WordPress y unos datos de usuario para poder acceder. Al finalizar instalamos WordPress.
  
  
  
  
  
• Login
  Una vez finalizada la instalación ya podremos acceder con nuestro usuario creado anteriormente y empezar a utilizar WordPress.
  
  
  

Database

Esta Raspberry contendrá un servidor MySQL con un cliente para poder introducir la base de datos de wordpress y crear usuarios. Esta base de datos estará conectada externamente al docker de WordPress.

MySQL Server

MySQL es la base de datos de código abierto más popular del mundo. Con su rendimiento comprobado, fiabilidad y facilidad de uso, MySQL se ha convertido en la principal opción de base de datos para aplicaciones basadas en web.

Instalación MySQL Server

Ahora comenzaremos a instalar el servicio MySQL. Será tan sencillo como introducir la siguiente comanda.

sudo apt install mysql-server

Configuración fichero

Para conectarnos desde otra maquina debemos tener el puerto 3306 por defecto abierto. Debemos permitir conexiones externas, para ello iremos al archivo /etc/mysql/mariadb.conf.d/50-server.cnf y modificaremos el bind-address.

sudo nano /etc/mysql/mariadb.conf.d/50-server.cnf

Modificaremos la siguiente linea e introduciremos la IP de nuestra red interna para poder conectarnos solo los equipos que están en esta red.

# Instead of skip-networking the default is now to listen 
only on
# localhost which is more compatible and is not less secure.
bind-address            = 0.0.0.0

Instalación cliente MySQL

Para conectarnos a nuestro servidor necesitaremos un cliente, para ello instalaremos el cliente de MySQL y así poder realizar conexiones para crear la base de datos y los usuarios.

sudo apt install mysql-client

Acceso base de datos

Una vez instalado cliente y servidor (docker), necesitaremos acceder a MySQL a través del cliente. Para ello escribimos el siguiente comando con el usuario root y sin contraseña por defecto.

 mysql -u root -p

Ahora ya podremos trabajar dentro de nuestro servidor.

Creación base de datos y usuario

Una vez hemos accedido, ya podremos empezar a crear base de datos y agregar usuario/s en ella. Aquí veremos un ejemplo de lo que nosotros hemos creado para nuestro WordPress.

Empezaremos creando le nombre de la base de datos. Nosotros no nos hemos complicado mucho y le hemos puesto wordpress.

mysql> CREATE DATABASE wordpress DEFAULT CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_unicode_ci;

Una vez creada la base de datos, crearemos un usuario con una contraseña (se recomienda utilizar una segura) y le daremos privilegios.

mysql> GRANT ALL ON wordpress.* TO 'user'@'%' IDENTIFIED BY 'password';

Ahora deberemos incluir lo siguiente para que se apliquen los cambios.

mysql> FLUSH PRIVILEGES;

Si ya hemos terminado y deseamos salir:

mysql> exit;

Samba Server

Samba permite a PCs que utilizan Linux, conectarse a carpetas compartidas en PCs con Windows y compartir carpetas como si de un sistema Windows se tratara. Gracias a samba, en una red podemos tener PCs con Windows y PCs con Linux de forma que puedan intercambiar información en carpetas compartidas de la misma forma que se haría si todos los PCs fueran Windows.

Para que la información entre las páginas web este sincronizada y sea igual en los dos servidores, montaremos un servicio samba para compartir la carpeta de archivos de configuración y a partir de ahí usar estos archivos en los dos dockers de los web-backend.

Instalación Samba Server

Para instalar Samba Server haremos:

sudo apt install samba

Configuración fichero

Una vez tengamos samba instalado, procederemos a configurar el archivo /etc/samba/smb.conf para compartir la carpeta de nuestros ficheros WordPress y poder trabajar desde esa carpeta.

sudo nano /etc/samba/smb.conf

Una vez dentro, iremos al final del archivo y añadiremos los siguientes parámetros:

 [wordpress]
 path = /home/pi/html/
 public = yes
 writable = yes
 comment = smb share
 guest ok = yes

Le pondremos nombre, en nuestro caso wordpress, y los parámetros se refieren a lo siguiente:

path	Nos indica la ruta de la carpeta que queremos compartir.
public	Este parámetro es para compartir la carpeta.
writeable	En el caso que sea yes, tendremos permisos de escritura sobre la carpeta.
comment	Para poner un comentario o algo descriptivo sobre la carpeta.
guest ok	Indica que cualquier usuario sin contraseña tiene permiso de acceso.

Ahora reiniciamos el servicio y ya tendremos nuestra carpeta compartida.

sudo service smbd restart

Annexos

Una vez finalizado nuestro proyecto, algo interesante es que podamos compartir nuestra tienda a través de Internet. Para ello, lo que haremos será, conectar nuestras raspberrys a la red interna de nuestra casa y asignar a nuestros servidores IP estáticas para poder hacer un port-forwarding, es decir, abrir los puertos para permitir conexiones externas y re dirigirlas a puertos internos y a una IP privada de nuestro router. Con esto conseguimos poder compartir la tienda y darle sentido a lo de "tienda-online". Hemos utilizado un router Movistar, así que el tutorial se basará en este.

Cómo crear DNS?

Primero de todo nos tendremos que crear una cuenta