HỆ THỐNG QUẢN TRỊ CÁC ỨNG DỤNG WEB VỚI KIẾN TRÚC MICROSERVICES.

Abstract

Trong bối cảnh phát triển phần mềm hiện đại, việc triển khai ứng dụng web lên môi trường sản xuất đòi hỏi nhiều kiến thức về quản trị hệ thống mà không phải Developer nào cũng có điều kiện tìm hiểu. Các nền tảng PaaS thương mại như Heroku hay Vercel giải quyết vấn đề này nhưng đi kèm sự phụ thuộc vào nhà cung cấp và kiểm soát hạ tầng hạn chế. Trong khi đó, các giải pháp PaaS tự lưu trữ mã nguồn mở hiện tại chủ yếu dựa trên Docker Engine, bộc lộ hạn chế về cân bằng tải, phân bổ tài nguyên đa máy chủ và tự phục hồi khi gặp sự cố. Đề tài xây dựng một nền tảng PaaS tự lưu trữ dựa trên K3s, là bản phân phối Kubernetes nhẹ, kết hợp giao diện web trực quan để che giấu sự phức tạp của Kubernetes bên dưới. Nền tảng phục vụ hai nhóm đối tượng: Developer có thể triển khai ứng dụng từ Docker Image, mã nguồn GitHub (tự động build qua Cloud Native Buildpacks không cần Dockerfile), hoặc khởi tạo nhanh dự án Microservices từ Blueprint có sẵn qua giao diện web; Admin/DevOps có thể quản trị cụm K3s, thêm node, cài đặt hạ tầng và quản lý tài nguyên Kubernetes thông qua giao diện đồ họa thay vì dòng lệnh. Hệ thống được thiết kế theo kiến trúc bốn tầng với Backend NestJS, Frontend Next.js, cụm K3s và các dịch vụ hỗ trợ. Các tác vụ triển khai nặng được xử lý bất đồng bộ qua hàng đợi BullMQ kết hợp cấu trúc DAG để điều phối tác vụ có quan hệ phụ thuộc. Hệ thống được triển khai thực nghiệm trên môi trường cục bộ gồm một máy chủ vật lý chạy Linux Mint 22 và hai máy ảo VirtualBox chạy Debian, kết nối qua mạng host-only. In modern software development, deploying web applications to production environments requires substantial system administration knowledge that not every developer possesses. Commercial PaaS platforms such as Heroku and Vercel address this challenge but introduce vendor lock-in and limited infrastructure control. Meanwhile, existing open-source self-hosted PaaS solutions built on Docker Engine exhibit limitations in load balancing, multi-node resource allocation, and self-healing capabilities. This thesis develops a self-hosted PaaS platform based on K3s, a lightweight Kubernetes distribution, combined with an intuitive web interface that abstracts away Kubernetes complexity. The platform serves two user groups: Developers can deploy applications from Docker Images, GitHub source code (automatically built via Cloud Native Buildpacks without requiring a Dockerfile), or rapidly scaffold Microservices projects from predefined Blueprints all through a web interface; Admins/DevOps can manage the K3s cluster, add nodes, install infrastructure components, and manage Kubernetes resources through a graphical interface instead of command-line tools. The system follows a four-layer architecture with a NestJS backend, Next.js frontend, K3s cluster, and supporting services. Resource-intensive deployment tasks are processed asynchronously through BullMQ job queues combined with DAG structures for orchestrating dependent tasks. The system was experimentally deployed on a local environment consisting of one physical host machine running Linux Mint 22 and two VirtualBox virtual machines running Debian, connected via a host-only network.