Deployment di un'applicazione web containerizzata

Autopilot Standard

Questo tutorial mostra come pacchettizzare un'applicazione web in un'immagine container Docker ed eseguire quell'immagine container su un cluster Google Kubernetes Engine (GKE). Poi, esegui il deployment dell'applicazione web come set di repliche con bilanciamento del carico in grado di scalare in base alle esigenze degli utenti.

Obiettivi

Pacchettizzare un'applicazione web di esempio in un'immagine Docker.
Caricare l'immagine Docker su Artifact Registry.
Creare un cluster GKE.
Eseguire il deployment dell'app di esempio nel cluster.
Gestire la scalabilità automatica per il deployment.
Esporre l'app di esempio su Internet.
Eseguire il deployment di una nuova versione dell'app di esempio.

Costi

In questo documento vengono utilizzati i seguenti componenti fatturabili di Google Cloud:

Per generare una stima dei costi in base all'utilizzo previsto, utilizza il Calcolatore prezzi. I nuovi utenti di Google Cloud possono essere idonei a una prova senza costi aggiuntivi.

Una volta completate le attività descritte in questo documento, puoi evitare la fatturazione continua eliminando le risorse che hai creato. Per ulteriori informazioni, consulta la pagina Pulizia.

Prima di iniziare

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Attiva Cloud Shell

Cloud Shell è preinstallato con gli strumenti a riga di comando gcloud, docker e kubectl utilizzati in questo tutorial.

Vai alla console Google Cloud.
Fai clic sul pulsante Attiva Cloud Shell nella parte superiore della finestra della console Google Cloud.

All'interno di un nuovo frame nella parte inferiore della console Google Cloud si apre una sessione di Cloud Shell che mostra un prompt della riga di comando.

Crea un repository

In questo tutorial, archivierai un'immagine in Artifact Registry e ne eseguirai il deployment dal registry. Per questa guida rapida, creerai un repository denominato hello-repo.

Imposta la variabile di ambiente PROJECT_ID sul tuo ID progetto Google Cloud (PROJECT_ID). Utilizzerai questa variabile di ambiente quando crei l'immagine container ed ne esegui il push nel repository.
```
export PROJECT_ID=PROJECT_ID
```
Verifica che la variabile di ambiente PROJECT_ID abbia il valore corretto:
```
echo $PROJECT_ID
```
Imposta il tuo ID progetto per Google Cloud CLI:
```
gcloud config set project $PROJECT_ID
```
Output:
```
Updated property [core/project].
```
Nota: gcloud CLI potrebbe essere già impostato su $PROJECT_ID: continuerai a vedere l'output Updated property.
Crea il repository hello-repo con il comando seguente:
```
gcloud artifacts repositories create hello-repo \
   --repository-format=docker \
   --location=REGION \
   --description="Docker repository"
```
Sostituisci REGION con una regione per il repository, ad esempio us-west1. Per vedere un elenco delle località disponibili, esegui il comando:
```
 gcloud artifacts locations list
```

Creazione dell'immagine container in corso...

In questo tutorial, eseguirai il deployment di un'applicazione web di esempio denominata hello-app, un server web scritto in Go che risponde a tutte le richieste con il messaggio Hello, World! sulla porta 8080.

GKE accetta immagini Docker come formato di deployment delle applicazioni. Prima di eseguire il deployment di hello-app in GKE, devi pacchettizzare il codice sorgente hello-app come immagine Docker.

Per creare un'immagine Docker, hai bisogno di un codice sorgente e di un Dockerfile. Un Dockerfile contiene istruzioni su come viene creata l'immagine.

Scarica il codice sorgente e il Dockerfile hello-app eseguendo questi comandi:

git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples
cd kubernetes-engine-samples/quickstarts/hello-app

Crea e tagga l'immagine Docker per hello-app:
```
docker build -t REGION-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v1 .
```
Questo comando indica a Docker di creare l'immagine utilizzando Dockerfile nella directory attuale, salvarla nel tuo ambiente locale e taggarla con un nome, ad esempio us-west1-docker.pkg.dev/my-project/hello-repo/hello-app:v1. Nella sezione successiva viene eseguito il push dell'immagine su Artifact Registry.
- La variabile PROJECT_ID associa l'immagine container al repository hello-repo nel tuo progetto Google Cloud.
- Il prefisso us-west1-docker.pkg.dev si riferisce ad Artifact Registry, host a livello di regione per il tuo repository.
Nota: se richiesto, autorizza Cloud Shell a effettuare chiamate API Google Cloud.

Esegui il comando docker images per verificare che la build sia andata a buon fine:

docker images

Output:

REPOSITORY                                                 TAG     IMAGE ID       CREATED          SIZE
us-west1-docker.pkg.dev/my-project/hello-repo/hello-app    v1      25cfadb1bf28   10 seconds ago   54 MB

Aggiungi associazioni di criteri IAM al tuo account di servizio:

gcloud artifacts repositories add-iam-policy-binding hello-repo \
    --location=REGION \
    --member=serviceAccount:PROJECT_NUMBER-compute@developer.gserviceaccount.com \
    --role="roles/artifactregistry.reader"

Sostituisci PROJECT_NUMBER con il numero di progetto del tuo progetto.

Esecuzione del container in locale (facoltativo)

Testa la tua immagine container utilizzando il tuo Docker Engine locale:

docker run --rm -p 8080:8080 REGION-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v1

Fai clic sul pulsante Anteprima web e seleziona il numero di porta 8080. GKE apre l'URL di anteprima sul suo servizio proxy in una nuova finestra del browser.

esegui il push dell'immagine Docker su Artifact Registry

Devi caricare l'immagine container in un registry in modo che il tuo cluster GKE possa scaricare ed eseguire l'immagine container. In questo tutorial, archivierai il container in Artifact Registry.

Configura lo strumento a riga di comando Docker per eseguire l'autenticazione su Artifact Registry:
```
gcloud auth configure-docker REGION-docker.pkg.dev
```
Nota: puoi ignorare eventuali avvisi relativi alla presenza di un lungo elenco di aiutanti per le credenziali.

Esegui il push dell'immagine Docker appena creata nel repository:

docker push REGION-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v1

Crea un cluster GKE

Ora che l'immagine Docker è archiviata in Artifact Registry, crea un cluster GKE per eseguire hello-app. Un cluster GKE è costituito da un pool di istanze VM di Compute Engine che eseguono Kubernetes, il sistema di orchestrazione dei cluster open source alla base di GKE.

Cloud Shell

Imposta la regione di Compute Engine:
```
 gcloud config set compute/region REGION
```
Per i cluster di zona Standard, imposta la zona Compute Engine più vicina al repository Artifact Registry.
Crea un cluster denominato hello-cluster:
```
 gcloud container clusters create-auto hello-cluster
```
La creazione e il controllo di integrità del cluster GKE richiede pochi minuti. Per eseguire questo tutorial su un cluster GKE Standard, utilizza invece il comando gcloud container clusters create.

Console

Vai alla pagina Google Kubernetes Engine nella console Google Cloud.

Vai a Google Kubernetes Engine
Fai clic su Crea.
In GKE Autopilot, fai clic su Configura.
Nel campo Nome, inserisci il nome hello-cluster.
Seleziona una regione di Compute Engine dall'elenco a discesa Regione, ad esempio us-west1.
Fai clic su Crea.
Attendi il completamento della creazione del cluster. Quando il cluster è pronto, viene visualizzato un segno di spunta accanto al suo nome.

Deployment dell'app di esempio in GKE

Ora è tutto pronto per il deployment dell'immagine Docker che hai creato nel tuo cluster GKE.

Kubernetes rappresenta le applicazioni come Pod, che sono unità scalabili che contengono uno o più container. Il Pod è l'unità più piccola di cui è possibile eseguire il deployment in Kubernetes. In genere, esegui il deployment dei pod come insieme di repliche che possono essere scalate e distribuite insieme nel cluster. Un modo per eseguire il deployment di un set di repliche è mediante un deployment Kubernetes.

In questa sezione, creerai un deployment di Kubernetes per eseguire hello-app sul tuo cluster. Questo deployment ha delle repliche (pod). Un pod di deployment include solamente un container: l'immagine Docker di hello-app. Creerai anche una risorsa HorizontalPodAutoscaler che scala il numero di pod da 3 a un numero compreso tra 1 e 5, in base al carico della CPU.

Cloud Shell

Assicurati di essere connesso al tuo cluster GKE.

gcloud container clusters get-credentials hello-cluster --region REGION

Crea un deployment Kubernetes per la tua immagine Docker hello-app.

kubectl create deployment hello-app --image=REGION-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v1

Imposta il numero di base di repliche del deployment su 3.
```
kubectl scale deployment hello-app --replicas=3
```

Crea una risorsa HorizontalPodAutoscaler per il tuo deployment.

kubectl autoscale deployment hello-app --cpu-percent=80 --min=1 --max=5

Per visualizzare i pod creati, esegui questo comando:

kubectl get pods

Output:

NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
hello-app-784d7569bc-hgmpx   1/1     Running   0          90s
hello-app-784d7569bc-jfkz5   1/1     Running   0          90s
hello-app-784d7569bc-mnrrl   1/1     Running   0          95s

Console

Vai alla pagina Carichi di lavoro nella console Google Cloud.

Visita i carichi di lavoro
Fai clic su Esegui il deployment.
Nella sezione Specifica il contenitore, seleziona Immagine container esistente.
Nel campo Percorso immagine, fai clic su Seleziona.
Nel riquadro Seleziona immagine container, seleziona l'immagine hello-app che hai inviato ad Artifact Registry e fai clic su Seleziona.
Nella sezione Contenitore, fai clic su Fine e poi su Continua.
Nella sezione Configurazione, in Etichette, inserisci app per Chiave e hello-app per Valore.
In YAML configurazione, fai clic su Visualizza YAML. Si apre un file di configurazione YAML che rappresenta le due risorse API Kubernetes di cui verrà eseguito il deployment nel cluster: un deployment e una HorizontalPodAutoscaler per il deployment.
Fai clic su Chiudi e poi su Esegui il deployment.
Quando i pod di deployment sono pronti, viene aperta la pagina Dettagli deployment.
In Pod gestiti, osserva i tre pod in esecuzione per il deployment hello-app.

Esposizione dell'app di esempio su internet

Sebbene i pod abbiano indirizzi IP assegnati singolarmente, questi IP possono essere raggiunti solo dall'interno del cluster. Inoltre, i pod GKE sono progettati per essere temporanei, si avviano o si arrestano in base alle esigenze di scalabilità. E quando un pod si arresta in modo anomalo a causa di un errore, GKE esegue automaticamente il deployment di quel pod, assegnando un nuovo indirizzo IP ogni volta.

Ciò significa che per ogni deployment, l'insieme di indirizzi IP corrispondente all'insieme attivo di pod è dinamico. Dobbiamo trovare un modo per 1) raggruppare i pod in un unico nome host statico e 2) esporre su internet un gruppo di pod esterni al cluster.

I servizi Kubernetes risolvono entrambi questi problemi. I pod del gruppo di servizi in un unico indirizzo IP statico, raggiungibile da qualsiasi pod all'interno del cluster. Inoltre, GKE assegna un nome host DNS a quell'IP statico. Ad esempio: hello-app.default.svc.cluster.local.

Il tipo di servizio predefinito in GKE è chiamato ClusterIP, in cui il servizio ottiene un indirizzo IP raggiungibile solo dall'interno del cluster. Per esporre un servizio Kubernetes all'esterno del cluster, crea un servizio di tipo LoadBalancer. Questo tipo di servizio genera un IP del bilanciatore del carico esterno per un insieme di pod, raggiungibile tramite internet.

In questa sezione esponi il deployment di hello-app su internet utilizzando un servizio di tipo LoadBalancer.

Cloud Shell

Usa il comando kubectl expose per generare un servizio Kubernetes per il deployment di hello-app:
```
kubectl expose deployment hello-app --name=hello-app-service --type=LoadBalancer --port 80 --target-port 8080
```
In questo caso, il flag --port specifica il numero di porta configurato sul bilanciatore del carico, mentre il flag --target-port specifica il numero di porta su cui il container hello-app è in ascolto.

Esegui questo comando per recuperare i dettagli del servizio per hello-app-service:

kubectl get service

Output:

NAME                 CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP     PORT(S)          AGE
hello-app-service    10.3.251.122    203.0.113.0     80:30877/TCP     10s

Copia l'indirizzo EXTERNAL_IP negli appunti (ad esempio: 203.0.113.0).

Nota: il provisioning del bilanciatore del carico potrebbe richiedere alcuni minuti. Finché non viene eseguito il provisioning del bilanciatore del carico, potresti vedere un indirizzo IP <pending>.

Console

Vai alla pagina Carichi di lavoro nella console Google Cloud.

Vai a Carichi di lavoro
Fai clic su hello-app.
Nella pagina dei dettagli del deployment, fai clic su Azioni > Esponi.
Nella finestra di dialogo Esponi, imposta la Porta di destinazione su 8080. Questa è la porta su cui il container hello-app rimane in ascolto.
Dall'elenco a discesa Tipo di servizio, seleziona Bilanciatore del carico.
Fai clic su Esponi per creare un servizio Kubernetes per hello-app.
Quando il bilanciatore del carico è pronto, si apre la pagina Dettagli servizio.
Scorri verso il basso fino al campo Endpoint esterni e copia l'indirizzo IP.

Ora che i pod hello-app sono esposti a internet tramite un servizio Kubernetes, puoi aprire una nuova scheda del browser e andare all'indirizzo IP del servizio che hai copiato negli appunti. Viene visualizzato un messaggio Hello, World!, insieme a un campo Hostname. Hostname corrisponde a uno dei tre pod hello-app che forniscono la tua richiesta HTTP al tuo browser.

Deployment di una nuova versione dell'app di esempio

In questa sezione eseguirai l'upgrade di hello-app a una nuova versione mediante la creazione e il deployment di una nuova immagine Docker nel tuo cluster GKE.

La funzionalità di aggiornamento in sequenza di GKE ti consente di aggiornare i deployment senza tempi di inattività. Durante un aggiornamento in sequenza, il cluster GKE sostituisce in modo incrementale i pod hello-app esistenti con i pod contenenti l'immagine Docker della nuova versione. Durante l'aggiornamento, il servizio del bilanciatore del carico instrada il traffico solo nei pod disponibili.

Torna a Cloud Shell, dove hai clonato il codice sorgente e il Dockerfile dell'app hello. Aggiorna la funzione hello() nel file main.go per segnalare la nuova versione 2.0.0.

Crea e tagga una nuova immagine Docker hello-app.

docker build -t REGION-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v2 .

Esegui il push dell'immagine in Artifact Registry.

docker push REGION-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v2

Ora è tutto pronto per aggiornare il deployment Kubernetes hello-app in modo da utilizzare una nuova immagine Docker.

Cloud Shell

Applica un aggiornamento in sequenza al deployment hello-app esistente con un aggiornamento di immagine utilizzando il comando kubectl set image:
```
kubectl set image deployment/hello-app hello-app=REGION-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v2
```

Osserva l'arresto dei pod in esecuzione che eseguono l'immagine v1 e l'avvio dei nuovi pod che eseguono l'immagine v2.

watch kubectl get pods

Output:

NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
hello-app-89dc45f48-5bzqp   1/1     Running   0          2m42s
hello-app-89dc45f48-scm66   1/1     Running   0          2m40s

In una scheda separata, vai di nuovo all'IP esterno hello-app-service. Ora dovresti vedere che Version è impostato su 2.0.0.

Console

Vai alla pagina Carichi di lavoro nella console Google Cloud.

Vai a Carichi di lavoro
Fai clic su hello-app.
Nella pagina Dettagli deployment, fai clic su Azioni > Aggiornamento in sequenza.
Nella finestra di dialogo Aggiornamento in sequenza, imposta il campo Immagine di hello-app su REGION-docker.pkg.dev/PROJECT_ID/hello-repo/hello-app:v2.
Fai clic su Update (Aggiorna).
Nella pagina Dettagli deployment, esamina la sezione Revisioni attive. A questo punto dovresti vedere due revisioni, 1 e 2. La revisione 1 corrisponde al deployment iniziale che hai creato in precedenza. La revisione 2 è l'aggiornamento in sequenza che hai appena avviato.
Dopo qualche istante, aggiorna la pagina. In Pod gestiti, tutte le repliche di hello-app ora corrispondono alla revisione 2.
In una scheda separata, torna all'indirizzo IP del servizio che hai copiato. Il valore Version deve essere 2.0.0.

Esegui la pulizia

Per evitare che al tuo Account Google Cloud vengano addebitati costi relativi alle risorse utilizzate in questo tutorial, elimina il progetto che contiene le risorse oppure mantieni il progetto ed elimina le singole risorse.

Elimina il servizio: questa operazione posiziona il bilanciatore del carico Cloud creato per il tuo servizio:
```
kubectl delete service hello-app-service
```
Elimina il cluster: vengono eliminate le risorse che compongono il cluster, ad esempio istanze di calcolo, dischi e risorse di rete.
```
gcloud container clusters delete hello-cluster --region REGION
```

Elimina le immagini container: elimina le immagini Docker di cui hai eseguito il push su Artifact Registry.

gcloud artifacts docker images delete \
    REGION-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v1 \
    --delete-tags --quiet
gcloud artifacts docker images delete \
    REGION-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v2 \
    --delete-tags --quiet

Passaggi successivi

Scopri di più sui prezzi di GKE e utilizza il Calcolatore prezzi per stimare i costi.
Leggi il tutorial Bilanciatori del carico, che illustra le configurazioni avanzate del bilanciamento del carico per le applicazioni web.
Configura un IP statico e un nome di dominio per la tua applicazione.
Esplora altri tutorial su Kubernetes Engine.
Esplora le architetture di riferimento, i diagrammi e le best practice su Google Cloud. Visita il nostro Cloud Architecture Center.

Provalo

Se non hai mai utilizzato Google Cloud, crea un account per valutare le prestazioni di GKE in scenari reali. I nuovi clienti ricevono anche 300 $ di crediti gratuiti per l'esecuzione, il test e il deployment dei carichi di lavoro.

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