GitHub Actions ワークフローを使用して .NET Framework アプリを Google Kubernetes Engine にデプロイする

このチュートリアルでは、GitHub Actions ワークフローを使用して、.NET Framework を使用する ASP.NET Model-View-Controller（MVC）ウェブアプリケーションを Google Kubernetes Engine　（GKE）にデプロイする方法について説明します。

このチュートリアルは、Microsoft .NET、GitHub Actions、GKE に関する基本的な知識があるデベロッパーと DevOps エンジニアを対象としています。このチュートリアルを実行するには、GitHub アカウントが必要です。

目標

.NET Framework 4 を使用し、Windows で実行されている ASP.NET MVC ウェブアプリケーションを Google Kubernetes Engine にデプロイします。

次の図は、ASP.NET MVC ウェブアプリケーションを Google Kubernetes Engine（GKE）にデプロイする GitHub Actions ワークフローを示しています。

GitHub Actions ワークフローの概念図

このチュートリアルでは、目的を達成するために次のタスクを行う方法について説明します。

GitHub リポジトリの作成
認証を構成する
GKE クラスタと Artifact Registry リポジトリをデプロイする
GitHub Actions ワークフローを作成する

費用

このドキュメントでは、Google Cloud の次の課金対象のコンポーネントを使用します。

料金計算ツールを使うと、予想使用量に基づいて費用の見積もりを生成できます。新しい Google Cloud ユーザーは無料トライアルをご利用いただける場合があります。

このドキュメントに記載されているタスクの完了後、作成したリソースを削除すると、それ以上の請求は発生しません。詳細については、クリーンアップをご覧ください。

始める前に

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Google Cloud Console の [プロジェクトセレクタ] ページで、Google Cloud プロジェクトを選択または作成します。

プロジェクトセレクタに移動

Google Cloud プロジェクトで課金が有効になっていることを確認します。

Artifact Registry and Google Kubernetes Engine API を有効にします。

API を有効にする

Google Cloud Console の [プロジェクトセレクタ] ページで、Google Cloud プロジェクトを選択または作成します。

プロジェクトセレクタに移動

Google Cloud プロジェクトで課金が有効になっていることを確認します。

Artifact Registry and Google Kubernetes Engine API を有効にします。

API を有効にする

GitHub リポジトリの作成

GitHub アカウントに dotnet-docs-samples リポジトリのフォークを作成します。GitHub Actions でビルドしているので、この手順が必要です。

dotnet-docs-samples GitHub リポジトリに移動します。
[Fork] をクリックします。
[新しいフォークの作成] ページで、次のように設定します。
- オーナー - GitHub アカウント
- リポジトリ名 - dotnet-docs-samples
[フォークの作成] をクリックします。

認証を構成する

GitHub Actions が Google Cloud プロジェクトのリソースを認証してアクセスできるように、Google Cloud プロジェクトを準備します。

Workload Identity 連携のプールとプロバイダを作成する

GitHub Actions が Google Cloud を認証して GKE にデプロイするのを許可するには、Workload Identity 連携を使用します。Workload Identity 連携を使用することで、GitHub Actions ワークロードのサービスアカウントキーを保存および管理する必要がなくなります。

Workload Identity 連携を使用するには、Workload Identity プールとプロバイダが必要です。専用のプロジェクトを使用して Workload Identity プールとプロバイダを管理することをおすすめします。このチュートリアルでは、わかりやすくするために、GKE クラスタと同じプロジェクトにプールとプロバイダを作成します。

Google Cloud コンソールを開きます。
Google Cloud コンソールで、「Cloud Shell をアクティブにする」をクリックします。

Cloud Shell をアクティブにする

Google Cloud コンソールの下部で Cloud Shell セッションが開始し、コマンドラインプロンプトが表示されます。Cloud Shell はシェル環境です。Google Cloud CLI がすでにインストールされており、現在のプロジェクトの値もすでに設定されています。セッションが初期化されるまで数秒かかることがあります。

新しい Workload Identity プールを作成します。

gcloud iam workload-identity-pools create github-actions \
    --location="global" \
    --description="GitHub Actions tutorial" \
    --display-name="GitHub Actions"

GitHub Actions を Workload Identity プールのプロバイダとして追加します。

gcloud iam workload-identity-pools providers create-oidc github-actions-oidc \
    --location="global" \
    --workload-identity-pool=github-actions \
    --issuer-uri="https://token.actions.githubusercontent.com/" \
    --attribute-mapping="google.subject=assertion.sub"

サービスアカウントを作成する

Cloud Shell で、GitHub Actions が Docker イメージの公開と GKE へのデプロイに使用できるサービスアカウントを作成します。
```
SERVICE_ACCOUNT=$(gcloud iam service-accounts create github-actions-workflow \
  --display-name "GitHub Actions workflow" \
  --format "value(email)")
```
Artifact Registry 書き込みロール（roles/artifactregistry.writer）をサービスアカウントに付与して、GitHub のアクションが Artifact Registry に push できるようにします。
```
gcloud projects add-iam-policy-binding $(gcloud config get-value core/project) \
  --member serviceAccount:$SERVICE_ACCOUNT \
  --role roles/artifactregistry.writer
```
Google Kubernetes Engine デベロッパーのロール（roles/container.developer）をサービスアカウントに付与して、GitHub のアクションが Artifact Registry に push できるようにします。
```
gcloud projects add-iam-policy-binding $(gcloud config get-value core/project) \
  --member serviceAccount:$SERVICE_ACCOUNT \
  --role roles/container.developer
```

GitHub Actions ワークフローにサービスアカウントの使用を許可する

GitHub Actions ワークフローにサービスアカウントの権限借用と使用を許可します。

GitHub Actions ワークフローで使用されるサブジェクトを含む環境変数を初期化します。サブジェクトは、GitHub リポジトリとブランチを一意に識別するユーザー名に似ています。
```
SUBJECT=repo:OWNER/dotnet-docs-samples:ref:refs/heads/main
```
OWNER は GitHub ユーザー名で置き換えます。

サービスアカウントの権限を借用する権限をサブジェクトに付与します。

PROJECT_NUMBER=$(gcloud projects describe $(gcloud config get-value core/project) --format='value(projectNumber)')

gcloud iam service-accounts add-iam-policy-binding $SERVICE_ACCOUNT \
  --role=roles/iam.workloadIdentityUser \
  --member="principal://iam.googleapis.com/projects/$PROJECT_NUMBER/locations/global/workloadIdentityPools/github-actions/subject/$SUBJECT"

GKE クラスタと Artifact Registry リポジトリをデプロイする

Docker イメージ用のリポジトリを作成します。

gcloud artifacts repositories create clouddemo \
  --repository-format=docker \
  --location=us-central1

Compute Engine のデフォルトのサービスアカウントにリポジトリへのアクセスを許可します。

gcloud projects add-iam-policy-binding $(gcloud config get-value core/project) \
  --member=serviceAccount:$PROJECT_NUMBER-compute@developer.gserviceaccount.com \
  --role=roles/artifactregistry.reader

クラスタを作成します。

gcloud container clusters create clouddemo-windows \
  --enable-ip-alias \
  --zone us-central1-a

gcloud container node-pools create clouddemo-windows-pool \
  --cluster=clouddemo-windows \
  --image-type=WINDOWS_LTSC_CONTAINERD \
  --no-enable-autoupgrade \
  --machine-type=n1-standard-2 \
  --zone us-central1-a

この手順は完了するまでに数分かかることがあります。

クラスタのプロジェクト名とプロジェクト番号を取得します。

echo "Project ID: $(gcloud config get-value core/project)"
echo "Project Number: $(gcloud projects describe $(gcloud config get-value core/project) --format=value\(projectNumber\))"

これらの値は後で必要になります。

GitHub Actions ワークフローを作成する

これで、GitHub Actions を使用して継続的インテグレーションを設定できるようになりました。commit によって Git リポジトリへの push を行うたびに、GitHub Actions ワークフローによってコードがビルドされ、そのビルドのアーティファクトが Docker コンテナにパッケージ化されます。そのコンテナは Artifact Registry に公開されます。

リポジトリには、すでに次の Dockerfile が含まれています。

applications/clouddemo/net4/Dockerfile

GitHub で表示

#
# Copyright 2020 Google LLC
#
# Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one
# or more contributor license agreements.  See the NOTICE file
# distributed with this work for additional information
# regarding copyright ownership.  The ASF licenses this file
# to you under the Apache License, Version 2.0 (the
# "License"); you may not use this file except in compliance
# with the License.  You may obtain a copy of the License at
#
#   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing,
# software distributed under the License is distributed on an
# "AS IS" BASIS, WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY
# KIND, either express or implied.  See the License for the
# specific language governing permissions and limitations
# under the License.
#

FROM mcr.microsoft.com/windows/servercore/iis:windowsservercore-ltsc2019
EXPOSE 80
SHELL ["powershell", "-command"]

#------------------------------------------------------------------------------
# Add LogMonitor so that IIS and Windows logs are emitted to STDOUT and can be
# picked up by Docker/Kubernetes.
#
# See https://github.com/microsoft/windows-container-tools/wiki/Authoring-a-Config-File
# for details.
#------------------------------------------------------------------------------

ADD https://github.com/microsoft/windows-container-tools/releases/download/v1.1/LogMonitor.exe LogMonitor/
ADD LogMonitorConfig.json LogMonitor/

#------------------------------------------------------------------------------
# Copy publishing artifacts to webroot.
#------------------------------------------------------------------------------

ADD CloudDemo.Mvc/bin/Release/PublishOutput/ c:/inetpub/wwwroot/

#------------------------------------------------------------------------------
# Configure IIS using the helper functions from deployment.ps1.
#------------------------------------------------------------------------------

ADD deployment.ps1 /
RUN . /deployment.ps1; \
	Install-Iis; \
	Register-WebApplication -AppName "CloudDemo"; \
	Remove-Item /deployment.ps1

#------------------------------------------------------------------------------
# Run IIS, wrapped by LogMonitor.
#------------------------------------------------------------------------------

ENTRYPOINT ["C:\\LogMonitor\\LogMonitor.exe", "C:\\ServiceMonitor.exe", "w3svc"]

リポジトリには Kubernetes マニフェストも含まれています。

applications/clouddemo/net4/deployment.yaml

GitHub で表示

#
# Copyright 2020 Google LLC
#
# Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one
# or more contributor license agreements.  See the NOTICE file
# distributed with this work for additional information
# regarding copyright ownership.  The ASF licenses this file
# to you under the Apache License, Version 2.0 (the
# "License"); you may not use this file except in compliance
# with the License.  You may obtain a copy of the License at
#
#   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing,
# software distributed under the License is distributed on an
# "AS IS" BASIS, WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY
# KIND, either express or implied.  See the License for the
# specific language governing permissions and limitations
# under the License.
#

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: clouddemo-net4
  annotations:
    cloud.google.com/neg: '{"ingress": false}' # Disable NEG

spec:
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
    protocol: TCP
    name: http
  selector:
    app: clouddemo-net4
  type: NodePort

---
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: clouddemo-net4
spec:
  defaultBackend:
    service:
      name: clouddemo-net4
      port:
        number: 80

---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: clouddemo-net4
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: clouddemo-net4
  template:
    metadata:
      labels:
        app: clouddemo-net4
    spec:
      nodeSelector:
        kubernetes.io/os: windows
      containers:
      - name: clouddemo-net4
        image: CLOUDDEMO_IMAGE
        ports:
          - containerPort: 80
        livenessProbe:      # Used by deployment controller
          httpGet:
            path: /health
            port: 80
          initialDelaySeconds: 120
          periodSeconds: 5
        readinessProbe:     # Used by Ingress/GCLB
          httpGet:
            path: /health
            port: 80
          initialDelaySeconds: 10
          periodSeconds: 5
        resources:
          limits:
            memory: 1024Mi
          requests:
            memory: 256Mi

次の処理を行う GitHub Actions ワークフローを作成します。

Workload Identity 連携と前の手順で作成したサービスアカウントを使用して、Google Cloud に対する認証を行います。
Docker イメージをビルドして、Artifact Registry にデプロイします。
Docker イメージを GKE にデプロイします。

GitHub Actions ワークフローを作成するには、次のようにします。

GitHub で、dotnet-docs-samples リポジトリのフォークに移動します。
[ファイルを追加] > [新しいファイルを作成] をクリックします。
[Name your file] テキストフィールドに次の名前を入力します。
```
.github/workflows/deploy-gke.yaml
```

次のコードをファイルにコピーします。

name: Build and Deploy to GKE

on:
  push:
    branches:
      - main

env:
  PROJECT_ID: PROJECT_ID
  PROJECT_NUMBER: PROJECT_NUMBER

  CLUSTER: clouddemo-windows
  CLUSTER_ZONE: us-central1-a

  REPOSITORY: clouddemo
  REPOSITORY_REGION: us-central1

  IMAGE: clouddemo

jobs:
  build:
    runs-on: windows-2019  # Matches WINDOWS_LTSC in GKE
    permissions:
      id-token: write
      contents: read

    steps:
    - name: Checkout
      uses: actions/checkout@v3

    #
    # Authenticate to Google Cloud using workload identity federation
    #
    - id: 'auth'
      name: 'Obtain access token by using workload identity federation'
      uses: 'google-github-actions/auth@v0'
      with:
        create_credentials_file: true
        token_format: access_token
        workload_identity_provider: projects/${{ env.PROJECT_NUMBER }}/locations/global/workloadIdentityPools/github-actions/providers/github-actions-oidc
        service_account: github-actions-workflow@${{ env.PROJECT_ID }}.iam.gserviceaccount.com

    - name: Connect to Artifact Registry
      run: |-
        echo ${{ steps.auth.outputs.access_token }} | docker login -u oauth2accesstoken --password-stdin https://${{ env.REPOSITORY_REGION }}-docker.pkg.dev

    - name: Connect to GKE
      uses: google-github-actions/get-gke-credentials@v0
      with:
        cluster_name: ${{ env.CLUSTER }}
        location: ${{ env.CLUSTER_ZONE }}

    #
    # Build the .NET code
    #
    - name: Setup MSBuild
      uses: microsoft/setup-msbuild@v1

    - name: Setup NuGet
      uses: NuGet/setup-nuget@v1

    - name: Restore NuGet packages
      run: nuget restore applications/clouddemo/net4/CloudDemo.Mvc.sln

    - name: Build solution
      run: msbuild /t:Rebuild /p:Configuration=Release /p:DeployOnBuild=true /p:PublishProfile=FolderProfile /nologo applications/clouddemo/net4/CloudDemo.Mvc.sln

    #
    # Build the Docker image and push it to Artifact Registry
    #
    - name: Create image tag
      run: echo "IMAGE_TAG=${{ env.REPOSITORY_REGION }}-docker.pkg.dev/${{ env.PROJECT_ID }}/${{ env.REPOSITORY }}/${{ env.IMAGE }}:$env:GITHUB_SHA" >> $env:GITHUB_ENV

    - name: Lock image version in deployment.yaml
      shell: pwsh
      run: (Get-Content applications\clouddemo\net4\deployment.yaml) -replace "CLOUDDEMO_IMAGE","${{ env.IMAGE_TAG }}" | Out-File -Encoding ASCII applications\clouddemo\net4\deployment.yaml

    - name: Build Docker image
      run: docker build --tag "${{ env.IMAGE_TAG }}" applications/clouddemo/net4

    - name: Publish Docker image to Google Artifact Registry
      run: docker push "${{ env.IMAGE_TAG }"

    #
    # Deploy to GKE
    #
    - name: Deploy to GKE
      run: kubectl apply -f applications/clouddemo/net4/deployment.yaml

次の値を置き換えます。

PROJECT_ID: GKE クラスタを含むプロジェクトのプロジェクト ID。
PROJECT_NUMBER: GKE クラスタを含むプロジェクトのプロジェクト番号。

[Commit new file] セクションで commit メッセージ（Add workflow など）を入力し、[Commit new file] をクリックします。
メニューで [Actions] をクリックし、ワークフローの完了を待ちます。

ワークフローの完了には数分かかることがあります。
Google Cloud コンソールで、[Services と Ingress] ページを更新します。

[Service と Ingress] に移動
[Ingress] タブに移動します。
clouddemo クラスタの Ingress サービスを確認して、そのステータスが [OK] に切り替わるのを待ちます。これには数分かかることがあります。
同じ行の [フロントエンド] 列にあるリンクを開きます。ロードバランサが利用可能になるまで数分かかるため、最初は CloudDemo アプリが読み込まれない場合があります。ロードバランサの準備が整うと、カスタムタイトルが付いた CloudDemo アプリが表示されます。ただし、今回は本番環境クラスタで実行されます。

クリーンアップ

チュートリアルが終了したら、作成したリソースをクリーンアップして、割り当ての使用を停止し、課金されないようにできます。以下のセクションで、リソースを削除または無効にする方法を説明します。

GitHub リポジトリの削除

GitHub リポジトリを削除するには、リポジトリの削除をご覧ください。リポジトリを削除すると、すべてのソースコードの変更が失われます。

プロジェクトの削除

課金を停止する最も簡単な方法は、チュートリアル用に作成したプロジェクトを削除することです。

注意: プロジェクトを削除すると、次のような影響があります。

プロジェクト内のすべてのものが削除されます。このドキュメントのタスクで既存のプロジェクトを使用した場合、それを削除すると、そのプロジェクトで行った他の作業もすべて削除されます。
カスタムプロジェクト ID が失われます。このプロジェクトを作成したときに、将来使用するカスタムプロジェクト ID を作成した可能性があります。そのプロジェクト ID を使用した URL（たとえば、appspot.com）を保持するには、プロジェクト全体ではなくプロジェクト内の選択したリソースだけを削除します。

複数のアーキテクチャ、チュートリアル、クイックスタートを実施する予定がある場合は、プロジェクトを再利用すると、プロジェクトの割り当て上限を超えないようにすることができます。

Delete a Google Cloud project:

gcloud projects delete PROJECT_ID

次のステップ

Kubernetes でコンテナ化されたアプリケーションのデプロイ、管理、スケーリングを行う。
Google Cloud アーキテクチャフレームワークのベストプラクティスを確認します。
Google Cloud に関するリファレンスアーキテクチャ、図、ベストプラクティスを確認する。Cloud Architecture Center をご覧ください。