Instructivo: Implementa una VM existente en un clúster de Anthos mediante Anthos VM Runtime

En este documento, se proporciona una guía paso a paso para implementar una carga de trabajo basada en máquinas virtuales (VM) en clústeres de Anthos en equipos físicos con Anthos VM Runtime. La carga de trabajo que se usa en esta guía es la aplicación de muestra del punto de venta. Esta aplicación representa una terminal de punto de venta típica que se ejecuta en el hardware local en una tienda minorista.

En este documento, migrarás esta aplicación de una VM a unos clústeres de Anthos en clúster de equipos físicos y accederás al frontend web de la aplicación. Para migrar una VM existente al clúster, primero se debe crear una imagen de disco de esa VM. Luego, la imagen debe estar alojada en un repositorio al que pueda acceder el clúster. Por último, la URL de esa imagen se puede usar para crear la VM. El entorno de ejecución de la VM de Anthos espera que las imágenes estén en formato qcow2. Si proporcionas un tipo de imagen diferente, se convierte automáticamente al formato qcow2. Para evitar la conversión repetitiva y habilitar la reutilización, puedes convertir una imagen de disco virtual y alojar la imagen qcow2.

En este documento, se usa una imagen ya preparada de una instancia de VM de Compute Engine en la que la carga de trabajo se ejecuta como un servicio systemd. Puedes seguir estos mismos pasos para implementar tu propia aplicación.

Objetivos

Antes de comenzar

Para completar este documento, necesitas los siguientes recursos:

  • Acceso a un clúster de Anthos alojado en Bare Metal versión 1.12.0 o superior que se creó mediante la guía Ejecuta clústeres de Anthos en Bare Metal en VM de Compute Engine con el balanceador de cargas manual En este documento, se configuran los recursos de herramientas de redes para que puedas acceder a la carga de trabajo que se ejecuta dentro de la VM a través de un navegador. Si no necesitas ese comportamiento, puedes seguir este documento con cualquier clústeres de Anthos en Bare Metal.
  • Una estación de trabajo que cumpla con los siguientes requisitos:
    • Tiene acceso a tu clúster con la CLI bmctl.
    • Tiene acceso a tu clúster con la CLI de kubectl.

Habilita el entorno de ejecución de VM de Anthos y, luego, instala el complemento virtctl

La definición de recursos personalizados (CRD) del entorno de ejecución de VM de Anthos es parte de todos los clústeres de Anthos en clústeres de equipos físicos desde la versión 1.10. Una instancia del recurso personalizado VMRuntime ya se crea en la instalación. Sin embargo, está inhabilitado de forma predeterminada.

  1. Habilita el entorno de ejecución de VM de Anthos:

    sudo bmctl enable vmruntime --kubeconfig KUBECONFIG_PATH
    • KUBECONFIG_PATH: La ruta de acceso al archivo de configuración de Kubernetes del clúster de usuario de Anthos

  2. Verifica que VMRuntime esté habilitado:

    kubectl wait --for=jsonpath='{.status.ready}'=true --timeout=300s vmruntime vmruntime

    Es posible que VMRuntime tarde algunos minutos en estar listo. Si aún no está lista, revísala algunas veces con pocas demoras. En el siguiente resultado de ejemplo, se muestra que VMRuntime está listo:

    vmruntime.vm.cluster.gke.io/vmruntime condition met

  3. Instala el complemento virtctl en kubectl:

    sudo -E bmctl install virtctl

    En el siguiente resultado de ejemplo, se muestra que el proceso de instalación del complemento virtctl está completo:

    Please check the logs at bmctl-workspace/log/install-virtctl-20220831-182135/install-virtctl.log
[2022-08-31 18:21:35+0000] Install virtctl succeeded

  4. Verifica la instalación del complemento virtctl:

    kubectl virt

    En el siguiente resultado de ejemplo, se muestra que el complemento virtctl está disponible para usar con kubectl:

    Available Commands:
  addvolume         add a volume to a running VM
  completion        generate the autocompletion script for the specified shell
  config            Config subcommands.
  console           Connect to a console of a virtual machine instance.
  create            Create subcommands.
  delete            Delete  subcommands.
...

Implementa la carga de trabajo basada en VM

Cuando implementas una VM en clústeres de Anthos en equipos físicos, el entorno de ejecución de VM de Anthos espera una imagen de VM. Esta imagen sirve como disco de arranque para la VM implementada.

En este instructivo, migras una carga de trabajo basada en VM de Compute Engine a unos clústeres de Anthos en un clúster de equipos físicos. Esta VM de Compute Engine se creó y la aplicación de punto de venta (PoS) de muestra se configuró para ejecutarse como un servicio systemd. Se creó una imagen de disco de esta VM junto con la carga de trabajo de la aplicación de PoS en Google Cloud. Esta imagen se exportó a un depósito de Cloud Storage como una imagen qcow2. Usa esta imagen de qcow2 ya preparada en los siguientes pasos.

El código fuente de este documento está disponible en el repositorio de GitHub anthos-samples. Usa los recursos de este repositorio para completar los pasos siguientes.

  1. Implementa un StatefulSet de MySQL. La aplicación del punto de venta espera conectarse a una base de datos MySQL para almacenar información de inventario y pagos. El repositorio del punto de venta tiene un manifiesto de muestra que implementa un StatefulSet de MySQL, configura un ConfigMap asociado y un Service de Kubernetes. ConfigMap define las credenciales para la instancia de MySQL, que son las mismas credenciales que se pasaron a la aplicación del punto de venta.

    kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/point-of-sale/main/k8-manifests/common/mysql-db.yaml

  2. Implementa la carga de trabajo de VM con la imagen de qcow2 ya preparada:

    kubectl virt create vm pos-vm \
    --boot-disk-size=80Gi \
    --memory=4Gi \
    --vcpu=2 \
    --image=https://storage.googleapis.com/pos-vm-images/pos-vm.qcow2

    Este comando crea un archivo YAML que lleva el nombre de la VM (google-virtctl/pos-vm.yaml). Puedes inspeccionar el archivo para ver la definición de VirtualMachine y VirtualMachineDisk. En lugar de usar el complemento virtctl, podrías haber implementado la carga de trabajo de VM mediante las definiciones del modelo de recursos de Kubernetes (KRM), como se ve en el archivo YAML creado.

    Cuando el comando se ejecuta de forma correcta, se produce un resultado como el del siguiente ejemplo, en el que se explican los diferentes recursos que se crearon:

    Constructing manifest for vm "pos-vm":
Manifest for vm "pos-vm" is saved to /home/tfadmin/google-virtctl/pos-vm.yaml
Applying manifest for vm "pos-vm"
Created gvm "pos-vm"

  3. Verifica el estado de creación de la VM.

    El recurso VirtualMachine se identifica mediante el recurso vm.cluster.gke.io/v1.VirtualMachine en el entorno de ejecución de VM de Anthos. La forma abreviada es gvm.

    Cuando creas una VM, se crean los dos recursos siguientes:

    • Un VirtualMachineDisk es el disco persistente en el que se importa el contenido de la imagen de VM.
    • Una VirtualMachine es la instancia de VM. El DataVolume se activa en la VirtualMachine antes de que se inicie la VM.

    Verifica el estado de VirtualMachineDisk. VirtualMachineDisk crea un recurso DataVolume de forma interna. La imagen de VM se importa al DataVolume que se activa en la VM:

    kubectl get datavolume

    En el siguiente resultado de ejemplo, se muestra el inicio de la importación de imágenes:

    NAME              PHASE             PROGRESS   RESTARTS   AGE
pos-vm-boot-dv    ImportScheduled   N/A                   8s

  4. Verifica el estado de VirtualMachine. El VirtualMachine estará en el estado Provisioning hasta que DataVolume se importe por completo:

    kubectl get gvm

    En el siguiente resultado de ejemplo, se muestra el aprovisionamiento de VirtualMachine:

    NAME      STATUS         AGE     IP
pos-vm    Provisioning   1m

  5. Espera a que la imagen de VM se importe por completo a DataVolume. Sigue observando el progreso mientras se importa la imagen:

    kubectl get datavolume -w

    En el siguiente resultado de ejemplo, se muestra la imagen de disco que se importa:

    NAME              PHASE              PROGRESS   RESTARTS   AGE
pos-vm-boot-dv   ImportInProgress   0.00%                 14s
...
...
pos-vm-boot-dv   ImportInProgress   0.00%                 31s
pos-vm-boot-dv   ImportInProgress   1.02%                 33s
pos-vm-boot-dv   ImportInProgress   1.02%                 35s
...

    Cuando se completa la importación y se crea el DataVolume, el siguiente resultado de ejemplo muestra el PHASE de Succeeded:

    kubectl get datavolume

    NAME              PHASE             PROGRESS   RESTARTS   AGE
pos-vm-boot-dv    Succeeded         100.0%                14m18s

  6. Confirma que VirtualMachine se creó de forma correcta:

    kubectl get gvm

    Si la creación se realizó de forma correcta, STATUS muestra RUNNING, como se muestra en el siguiente ejemplo, junto con la dirección IP de la VM:

    NAME      STATUS    AGE     IP
pos-vm    Running   40m     192.168.3.250

Conéctate a la VM y verifica el estado de la aplicación

La imagen que se usa para la VM incluye la aplicación de muestra del punto de venta. La aplicación está configurada para iniciarse de forma automática en el inicio como un servicio systemd. Puedes ver los archivos de configuración de los sistemas systemd en el directorio pos-systemd-services.

  1. Conéctate a la consola de VM. Ejecuta el siguiente comando y presiona Intro⏎ cuando veas el mensaje Successfully connected to pos-vm…:

    kubectl virt console pos-vm

    Este comando produce el siguiente resultado de ejemplo que te solicita que ingreses los detalles de acceso:

    Successfully connected to pos-vm console. The escape sequence is ^]

pos-from-public-image login:

    Usa la siguiente cuenta de usuario y contraseña. Esta cuenta se configuró dentro de la VM original a partir de la cual se creó la imagen para la máquina virtual de entorno de ejecución de Anthos.

    • Nombre de usuario de acceso: abmuser
    • Contraseña: abmworks

  2. Verifica el estado de los servicios de aplicación del punto de venta. La aplicación del punto de venta incluye tres servicios: API, inventario y pagos. Todos estos servicios se ejecutan como servicios del sistema.

    Los tres servicios se conectan entre sí a través de localhost. Sin embargo, la aplicación se conecta a la base de datos de MySQL mediante un servicio de Kubernetes de mysql-db que se creó en el paso anterior. Este comportamiento significa que la VM se conecta de forma automática a la misma red que Pods y Services, lo que permite una comunicación fluida entre las cargas de trabajo de la VM y otras aplicaciones en contenedores. No tienes que hacer nada más para que el Services de Kubernetes sea accesible desde las VM implementadas mediante el entorno de ejecución de VM de Anthos.

    sudo systemctl status pos*

    En el siguiente resultado de ejemplo, se muestra el estado de los tres servicios y el servicio raíz del sistema, pos.service:

    ● pos_payments.service - Payments service of the Point of Sale Application
    Loaded: loaded (/etc/systemd/system/pos_payments.service; enabled; vendor >
    Active: active (running) since Tue 2022-06-21 18:55:30 UTC; 1h 10min ago
  Main PID: 750 (payments.sh)
      Tasks: 27 (limit: 4664)
    Memory: 295.1M
    CGroup: /system.slice/pos_payments.service
            ├─750 /bin/sh /pos/scripts/payments.sh
            └─760 java -jar /pos/jars/payments.jar --server.port=8083

● pos_inventory.service - Inventory service of the Point of Sale Application
    Loaded: loaded (/etc/systemd/system/pos_inventory.service; enabled; vendor>
    Active: active (running) since Tue 2022-06-21 18:55:30 UTC; 1h 10min ago
  Main PID: 749 (inventory.sh)
      Tasks: 27 (limit: 4664)
    Memory: 272.6M
    CGroup: /system.slice/pos_inventory.service
            ├─749 /bin/sh /pos/scripts/inventory.sh
            └─759 java -jar /pos/jars/inventory.jar --server.port=8082

● pos.service - Point of Sale Application
    Loaded: loaded (/etc/systemd/system/pos.service; enabled; vendor preset: e>
    Active: active (exited) since Tue 2022-06-21 18:55:30 UTC; 1h 10min ago
  Main PID: 743 (code=exited, status=0/SUCCESS)
      Tasks: 0 (limit: 4664)
    Memory: 0B
    CGroup: /system.slice/pos.service

Jun 21 18:55:30 pos-vm systemd[1]: Starting Point of Sale Application...
Jun 21 18:55:30 pos-vm systemd[1]: Finished Point of Sale Application.

● pos_apiserver.service - API Server of the Point of Sale Application
    Loaded: loaded (/etc/systemd/system/pos_apiserver.service; enabled; vendor>
    Active: active (running) since Tue 2022-06-21 18:55:31 UTC; 1h 10min ago
  Main PID: 751 (api-server.sh)
      Tasks: 26 (limit: 4664)
    Memory: 203.1M
    CGroup: /system.slice/pos_apiserver.service
            ├─751 /bin/sh /pos/scripts/api-server.sh
            └─755 java -jar /pos/jars/api-server.jar --server.port=8081

  3. Sal de la VM. Para salir de la conexión de la consola, usa la secuencia de escape ^] presionando Ctrl + ].

Accede a la carga de trabajo basada en VM

Si tu clúster se configuró según la guía Ejecuta clústeres de Anthos en equipos físicos en las VM de Compute Engine con un balanceador de cargas manual, ya tiene un recurso Ingress llamado pos-ingress. Este recurso enruta el tráfico desde la dirección IP pública del balanceador de cargas de Ingress al servicio del servidor de la API de la aplicación de muestra del punto de venta.

  1. Si tu clúster no tiene este recurso Ingress, aplica el siguiente manifiesto para crearlo:

    kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/anthos-samples/main/anthos-bm-gcp-terraform/resources/manifests/pos-ingress.yaml
    anthos-bm-gcp-terraform/resources/manifests/pos-ingress.yaml 
    apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: pos-ingress
spec:
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: api-server-svc
            port:
              number: 8080

  2. Crea un Service de Kubernetes que enrute el tráfico a la VM. El recurso Ingress enruta el tráfico a este Service:

    kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/anthos-samples/main/anthos-vmruntime/pos-service.yaml

    El siguiente resultado de ejemplo confirma la creación de un servicio:

    service/api-server-svc created
    anthos-vmruntime/pos-service.yaml 
    apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: api-server-svc
spec:
  selector:
    kubevirt/vm: pos-vm
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 8080
    targetPort: 8081

  3. Obtén la dirección IP pública del balanceador de cargas Ingress. El balanceador de cargas Ingress enruta el tráfico según las reglas de recurso Ingress. Ya tienes una regla pos-ingress para reenviar solicitudes al servidor de la API Service. Esta Service reenvía las solicitudes a la VM:

    INGRESS_IP=$(kubectl get ingress/pos-ingress -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}')
echo $INGRESS_IP

    En el siguiente resultado de ejemplo, se muestra la dirección IP del balanceador de cargas Ingress:

    172.29.249.159 # you might have a different IP address

  4. Accede a la aplicación mediante la dirección IP del balanceador de cargas de Ingress en un navegador. En las siguientes capturas de pantalla de ejemplo, se muestra el kiosco de punto de venta simple con dos artículos. Puedes hacer clic en los elementos más de una vez si deseas ordenar varios de ellos y realizar un pedido con el botón Pagar. En esta experiencia, se muestra que implementaste de forma correcta una carga de trabajo tradicional basada en VM en un clúster de Anthos mediante Anthos VM Runtime.

IU de la aplicación del punto de venta
IU de la aplicación del punto de venta (haz clic en la imagen para ampliar)

Realiza una limpieza

Puedes borrar todos los recursos creados en este instructivo o solo la VM y conservar los recursos reutilizables. En Borra una VM en clústeres de Anthos en equipos físicos, se explican las opciones disponibles en detalle.

Eliminar todos

  • Borra el entorno de ejecución de VM de Anthos VirtualMachine junto con todos los recursos:

    kubectl virt delete vm pos-vm --all

    En el siguiente resultado de ejemplo, se confirma la eliminación:

    vm "pos-vm" used the following resources:
    gvm: pos-vm
    VirtualMachineDisk: pos-vm-boot-dv
Start deleting the resources:
    Deleted gvm "pos-vm".
    Deleted VirtualMachineDisk "pos-vm-boot-dv".

Borrar solo VM

  • Si borras solo la VM, se conserva la VirtualMachineDisk que se crea. Esto permite la reutilización de esta imagen de VM y ahorra el tiempo dedicado a importar la imagen cuando se crea una VM nueva.

    kubectl virt delete vm pos-vm

    En el siguiente resultado de ejemplo, se confirma la eliminación:

    vm "pos-vm" used the following resources:
    gvm: pos-vm
    VirtualMachineDisk: pos-vm-boot-dv
Start deleting the resources:
    Deleted gvm "pos-vm".

¿Qué sigue?

  • La VM original que se usa en esta guía es una instancia de Compute Engine que ejecuta Ubuntu 20.04 LTS. Se puede acceder públicamente a la imagen de esta VM a través del bucket pos-vm-images de Cloud Storage. Para obtener más información sobre cómo se configuró la VM y cómo se creó su imagen, consulta las instrucciones en el repositorio del punto de venta.
  • Cuando creas una VM en un clúster de Anthos mediante el comando kubectl virt create vm pos-vm, se crea un archivo YAML que lleva el nombre de la VM (google-virtctl/pos-vm.yaml). Puedes inspeccionar el archivo para ver la definición de VirtualMachine y VirtualMachineDisk. En lugar de usar el complemento virtctl, puedes implementar una VM mediante definiciones de KRM como se ve en el archivo YAML que se creó.