Esegui il deployment di un'app utilizzando GKE Autopilot e Spanner

Autopilot

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Questo tutorial descrive come eseguire il deployment di un'applicazione web containerizzata in un cluster Google Kubernetes Engine (GKE) Autopilot e utilizzare un database Google Spanner nel backend per archiviare i dati. L'applicazione di esempio gestisce una tabella di giocatori. Puoi aggiungere ed eliminare giocatori tramite l'interfaccia utente grafica (GUI) dell'app.

Spanner è un servizio di database relazionale completamente gestito, scalabile orizzontalmente e distribuito a livello globale che fornisce transazioni ACID e semantica SQL senza compromettere le prestazioni e l'alta disponibilità.

Prima di leggere questa pagina, assicurati di avere familiarità con Kubernetes.

Perché GKE e Spanner

In qualità di sviluppatore, potresti non voler dedicare tempo a capire la quantità di risorse di archiviazione e di calcolo necessarie alla tua applicazione, a prevedere il consumo di RAM e CPU durante i periodi di domanda variabile o a preoccuparti di errori dell'applicazione in caso di picco di carico.

Utilizzando GKE Autopilot come servizio Kubernetes completamente gestito e Spanner come servizio di database completamente gestito, puoi sviluppare ed eseguire il deployment delle app più rapidamente su un'infrastruttura stabile che semplifica la configurazione e la gestione delle risorse. GKE Autopilot gestisce la configurazione e il ridimensionamento dell'infrastruttura per l'hosting della tua app aggiungendo o rimuovendo nodi dal cluster in base ai requisiti in fase di runtime. Allo stesso modo, Spanner può fare lo scale out e verticalmente in modo dinamico con un intervento manuale minimo, man mano che cambiano i requisiti di archiviazione o di calcolo.

Ad esempio, supponiamo che tu stia per lanciare il prossimo gioco di successo che prevedi diventerà virale e quindi attirerà un traffico web elevato durante la settimana di lancio. Spanner può aiutarti a gestire questo aumento della velocità effettiva fornendo la possibilità di aumentare, diminuire o riallocare istantaneamente le risorse di computing mantenendo comunque la massima disponibilità delle applicazioni con GKE Autopilot.

Obiettivi

In questo tutorial imparerai a:

• Crea un database Spanner che memorizzi un registro dei giocatori.

• Esegui il deployment di un'app web di esempio chiamata hello-app-cloud-spanner, con un'interfaccia utente grafica.

La tabella seguente descrive le risorse che crei o utilizzi, le variabili con cui vengono identificate e i valori prescritti per lo scopo di questo tutorial: Google Cloud

Risorsa	Variabile	Valore
Google Cloud ID progetto	PROJECT_ID	L'ID progetto generato quando crei un progetto. Esempio: my-gcp-project
Regione di Compute	COMPUTE_REGION	La regione Compute Engine in cui vuoi creare l'istanza Spanner e il cluster GKE. Ti consigliamo di scegliere una regione più vicina alla posizione geografica dei tuoi clienti, ma per questo tutorial utilizza us-west1.
Istanza Spanner	-	hello-instance
Database Spanner	-	hello-database
Cluster GKE Autopilot	CLUSTER_NAME	hello-cluster
Spazio dei nomi Kubernetes	NAMESPACE	hello-namespace
Service account Kubernetes	KSA_NAME	ksa-helloapp
Service account IAM	GSA_NAME	gsa-helloapp
ID progetto del account di servizio IAM	GSA_PROJECT	Il tuo Google Cloud PROJECT_ID.

Ai fini di questo tutorial, ti consigliamo di creare nuove risorse, in modo da poterle eliminare facilmente e senza rischi dopo aver eseguito il deployment dell'app di esempio. Tuttavia, se hai spazi dei nomi, service account IAM e service account Kubernetes esistenti, puoi utilizzarli.

Costi

In questo documento utilizzi i seguenti componenti fatturabili di Google Cloud:

• Compute Engine instances used by GKE
• Spanner
• Cloud Load Balancing

Per generare una stima dei costi in base all'utilizzo previsto, utilizza il calcolatore prezzi.

I nuovi utenti di Google Cloud potrebbero avere diritto a una prova gratuita.

Al termine delle attività descritte in questo documento, puoi evitare l'addebito di ulteriori costi eliminando le risorse che hai creato. Per ulteriori informazioni, vedi Pulizia.

Prima di iniziare

Assicurati di completare i seguenti prerequisiti:

Seleziona o crea un progetto

Puoi utilizzare un progetto esistente o crearne uno nuovo per questo tutorial.

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In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.

Note: If you don't plan to keep the resources that you create in this procedure, create a project instead of selecting an existing project. After you finish these steps, you can delete the project, removing all resources associated with the project.

Go to project selector

Verify that billing is enabled for your Google Cloud project.

In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.

Note: If you don't plan to keep the resources that you create in this procedure, create a project instead of selecting an existing project. After you finish these steps, you can delete the project, removing all resources associated with the project.

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Abilita le API

1. Enable the Artifact Registry, Compute Engine, GKE, and IAM Service Account Credentials APIs.

   Enable the APIs

Configura Cloud Shell

In questo tutorial utilizzerai Cloud Shell per eseguire i comandi gcloud e kubectl. Cloud Shell è un ambiente shell per la gestione delle risorse ospitate su Google Cloud. È preinstallato con Google Cloud CLI e lo strumento a riga di comando kubectl.

2. In the Google Cloud console, activate Cloud Shell.

   Activate Cloud Shell

   At the bottom of the Google Cloud console, a Cloud Shell session starts and displays a command-line prompt. Cloud Shell is a shell environment with the Google Cloud CLI already installed and with values already set for your current project. It can take a few seconds for the session to initialize.

Una sessione di Cloud Shell si apre in un frame nella parte inferiore della console.

Prima di eseguire i comandi in questo tutorial, assicurati che il progetto predefinito sia impostato sull'ID progetto in cui vuoi eseguire il deployment dell'app di esempio. Se non è già impostato, esegui questo comando in Cloud Shell:

gcloud config set project PROJECT_ID

Sostituisci PROJECT_ID con l'ID progetto.

Concedi ruoli IAM

Assicurati che il tuo account Google Cloud disponga dei ruoli IAM richiesti per questo tutorial.

3. Make sure that you have the following role or roles on the project: roles/iam.serviceAccountAdmin, roles/serviceusage.serviceUsageConsumer, roles/iam.serviceAccountUser, roles/iam.securityAdmin, roles/spanner.admin, roles/container.admin

   Check for the roles

   1. In the Google Cloud console, go to the IAM page.

      Go to IAM
   2. Select the project.

   3. In the Principal column, find all rows that identify you or a group that you're included in. To learn which groups you're included in, contact your administrator.

   4. For all rows that specify or include you, check the Role column to see whether the list of roles includes the required roles.

   Grant the roles

   1. In the Google Cloud console, go to the IAM page.

      Vai a IAM
   2. Seleziona il progetto.
   3. Fai clic su Concedi l'accesso.

   4. Nel campo Nuove entità, inserisci il tuo identificatore utente. In genere si tratta dell'indirizzo email di un Account Google.

   5. Nell'elenco Seleziona un ruolo, seleziona un ruolo.
   6. Per concedere altri ruoli, fai clic su Aggiungi un altro ruolo e aggiungi ogni ruolo aggiuntivo.
   7. Fai clic su Salva.

   Configura Spanner

   Per configurare Spanner, devi creare un'istanza Spanner e un database Spanner.

   Creazione di un'istanza di Spanner

   Un'istanza Spanner è un'allocazione di risorse utilizzata dai database Spanner creati in quell'istanza.

   Crea un'istanza Spanner denominata hello-instance con una configurazione regionale e una capacità di calcolo di 100 unità di elaborazione.

   gcloud spanner instances create hello-instance \
       --config=regional-COMPUTE_REGION \
       --description="Spanner sample instance" \
       --processing-units=100
   

   Sostituisci COMPUTE_REGION con us-west1 per questo tutorial.

   Creazione di un database Spanner

   Un database Spanner include tabelle, viste e indici. Un database eredita le proprietà dall'istanza padre, ad esempio la configurazione (regionale o multiregionale), la capacità di calcolo e lo spazio di archiviazione disponibili.

   Crea un database Spanner denominato hello-database con una tabella denominata Players utilizzando il dialetto GoogleSQL. Esegui la query seguente in Cloud Shell:

   gcloud spanner databases create hello-database \
       --instance=hello-instance \
       --database-dialect=GOOGLE_STANDARD_SQL \
       --ddl="CREATE TABLE Players (
           PlayerUuid STRING(36) NOT NULL,
           FirstName STRING(1024),
           LastName STRING(1024),
           BirthDate DATE) PRIMARY KEY(PlayerUuid)"
   

   Crea un cluster GKE Autopilot

   Dopo aver configurato Spanner, crea un cluster Autopilot e utilizza Workload Identity Federation per GKE per accedere al tuo database in modo sicuro e gestibile.

   Crea un cluster Autopilot denominato hello-cluster. I cluster Autopilot hanno la federazione delle identità per i carichi di lavoro per GKE abilitata per impostazione predefinita.

   gcloud container clusters create-auto CLUSTER_NAME \
     --region=COMPUTE_REGION
   

   Sostituisci quanto segue:

   • CLUSTER_NAME: hello-cluster
   • COMPUTE_REGION: la regione Compute Engine del cluster. Per questo tutorial, utilizza la stessa regione, us-west1, in cui hai creato l'istanza Spanner. Ti consigliamo di creare l'istanza Spanner e il cluster GKE Autopilot nella stessa regione per ridurre la latenza.

   La creazione del cluster può richiedere fino a 8-10 minuti.

   L'output è simile al seguente:

   NAME: hello-cluster
   LOCATION: us-west1
   MASTER_VERSION: 1.26.5-gke.1200
   MASTER_IP: 192.0.2.1
   MACHINE_TYPE: e2-medium
   NODE_VERSION: 1.26.5-gke.1200
   NUM_NODES: 3
   STATUS: RUNNING
   

   Configura il cluster in modo che utilizzi la federazione delle identità per i workload per GKE

   Configura il cluster per l'autenticazione a Google Cloud utilizzando Workload Identity Federation for GKE prima di eseguire il deployment dell'app.

   1. Recupera le credenziali per accedere al tuo cluster:

      gcloud container clusters get-credentials CLUSTER_NAME \
        --region=COMPUTE_REGION
      

      Sostituisci quanto segue:

      • CLUSTER_NAME: hello-cluster
      • COMPUTE_REGION: us-west1

      In questo modo, un file kubeconfig viene aggiornato con le credenziali e le informazioni sull'endpoint appropriate per indirizzare kubectl al tuo cluster.

   2. Crea uno spazio dei nomi da utilizzare per il account di servizio Kubernetes. Puoi anche utilizzare lo spazio dei nomi predefinito o qualsiasi spazio dei nomi esistente.

      kubectl create namespace NAMESPACE
      

      Sostituisci NAMESPACE con hello-namespace, il nome del nuovo spazio dei nomi che stai creando.

   3. Crea un account di servizio Kubernetes da utilizzare per la tua applicazione:

      kubectl create serviceaccount KSA_NAME \
        --namespace NAMESPACE
      

      Sostituisci quanto segue:

      • KSA_NAME: ksa-helloapp, il nome del nuovo account di servizio Kubernetes che stai creando.
      • NAMESPACE: hello-namespace

   4. Crea un account di servizio IAM per la tua applicazione:

      gcloud iam service-accounts create GSA_NAME \
        --project=GSA_PROJECT
      

      Sostituisci quanto segue:

      • GSA_NAME: gsa-helloapp, il nome del nuovoaccount di serviziot IAM che stai creando.
      • GSA_PROJECT: il tuo ID progetto Google Cloud. In questo tutorial, creerai l'account di servizio IAM nello stesso progetto Google Cloud in cui esegui il deployment dell'app di esempio. Pertanto, GSA_PROJECT eGoogle Cloud PROJECT_ID sono uguali.

   5. Aggiungi un binding dei criteri IAM per il tuo account di servizio IAM per leggere e scrivere in Spanner:

      gcloud projects add-iam-policy-binding PROJECT_ID \
        --member "serviceAccount:GSA_NAME@PROJECT_ID.iam.gserviceaccount.com" \
        --role "roles/spanner.admin"
      

      Sostituisci quanto segue:

      • PROJECT_ID: il tuo ID progetto Google Cloud
      • GSA_NAME: gsa-helloapp

      Esempio:

      gcloud projects add-iam-policy-binding my-gcp-project \
        --member "serviceAccount:[e-mail]" \
        --role "roles/spanner.admin"

   6. Consenti al service account Kubernetes di rappresentare l'account di servizio IAM aggiungendo un'associazione dei criteri IAM tra i due service account. Questa associazione consente al account di servizio Kubernetes di agire come account di servizio IAM, in modo che possa leggere e scrivere in Spanner.

      gcloud iam service-accounts add-iam-policy-binding GSA_NAME@GSA_PROJECT.iam.gserviceaccount.com \
        --role roles/iam.workloadIdentityUser \
        --member "serviceAccount:PROJECT_ID.svc.id.goog[NAMESPACE/KSA_NAME]"
      

      Sostituisci quanto segue:

      • GSA_NAME: gsa-helloapp
      • GSA_PROJECT: il tuo ID progetto Google Cloud
      • PROJECT_ID: il tuo ID progetto Google Cloud
      • NAMESPACE: hello-namespace
      • KSA_NAME: ksa-helloapp

      Esempio:

      gcloud iam service-accounts add-iam-policy-binding [e-mail] \
        --role roles/iam.workloadIdentityUser \
        --member "serviceAccount:my-gcp-project.svc.id.goog[hello-namespace/ksa-helloapp]"

   7. Annota il account di servizio Kubernetes con l'indirizzo email del account di servizio IAM. In questo modo, l'app di esempio sa quale account di servizio utilizzare per accedere ai servizi Google Cloud . Pertanto, quando l'app utilizza librerie client API di Google standard per accedere ai servizi Google Cloud , utilizza questo account di servizio IAM.

      kubectl annotate serviceaccount KSA_NAME \
        --namespace NAMESPACE \
        iam.gke.io/gcp-service-account=GSA_NAME@GSA_PROJECT.iam.gserviceaccount.com
      

      Sostituisci quanto segue:

      • KSA_NAME: ksa-helloapp
      • NAMESPACE: hello-namespace
      • GSA_NAME: gsa-helloapp
      • GSA_PROJECT: il tuo ID progetto Google Cloud

      Esempio:

      kubectl annotate serviceaccount ksa-helloapp \
        --namespace hello-namespace \
        iam.gke.io/gcp-service-account=[e-mail]

      Nota: se l'associazione IAM non esiste, questa annotazione da sola non concede l'accesso al pod per rappresentare l'account di servizio IAM.

   Esegui il deployment dell'app di esempio nel cluster

   Ora che hai configurato GKE e Spanner con i servizi e l'autenticazione necessari, puoi eseguire il deployment dell'app di esempio hello-app-cloud-spanner.

   1. Clona l'app di esempio dal repository GitHub in Cloud Shell:

      git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples.git
      

   2. Avvia l'editor di Cloud Shell facendo clic su Apri editor nella barra degli strumenti della finestra del terminale.

      Per ulteriori informazioni, consulta Panoramica dell'interfaccia dell'editor di Cloud Shell.

   3. Apri il riquadro Explorer dell'editor di Cloud Shell e vai alla directory kubernetes-engine-samples/databases/hello-app-cloud-spanner/k8s.

   4. Apri il file deployment.yaml e aggiorna il campo serviceAccountName sostituendo <KSA_NAME> con ksa-helloapp, il nome del tuo account di servizio Kubernetes.

      

      Figura 1. Aggiorna il nome del account di servizio Kubernetes nel file di deployment.

   5. Chiudi l'editor di Cloud Shell e torna al terminale Cloud Shell.

   6. Nel terminale Cloud Shell, vai alla directory hello-app-cloud-spanner:

      cd kubernetes-engine-samples/databases/hello-app-cloud-spanner
      

   7. Esegui il deployment dell'applicazione:

      kubectl apply -f k8s/deployment.yaml -n=NAMESPACE
      

      Sostituisci NAMESPACE con hello-namespace.

   8. Attendi il deployment dell'applicazione con STATUS come Running:

      kubectl get pods -n=NAMESPACE --watch
      

      Sostituisci NAMESPACE con hello-namespace.

      L'output è simile al seguente:

      NAME                                       READY   STATUS              RESTARTS   AGE
      hello-app-cloud-spanner-765c9b8779-lfcrc   0/1     ContainerCreating   0          87s
      hello-app-cloud-spanner-765c9b8779-lfcrc   1/1     Running             0          3m15s
      

   9. Premi Ctrl+C sulla tastiera per tornare al prompt dei comandi ed eseguire altri comandi.

   Esporre l'app di esempio su internet

   Per esporre un servizio Kubernetes all'esterno del cluster, crea un servizio di tipo LoadBalancer. Questo tipo di servizio genera un indirizzo IP del bilanciatore del carico esterno per i tuoi pod, raggiungibili tramite internet.

   1. Esegui il deployment del bilanciatore del carico:

      kubectl apply -f k8s/service.yaml -n=NAMESPACE
      

      Sostituisci NAMESPACE con hello-namespace.

   2. Controlla che venga assegnato un indirizzo IP esterno:

      kubectl get service -n=NAMESPACE --watch
      

      Sostituisci NAMESPACE con hello-namespace.

   3. Una volta assegnato, copia EXTERNAL-IP (ad esempio, 203.0.113.0) e aprilo in un browser. Si apre un'interfaccia web che mostra e gestisce il database dei giocatori.

   4. Puoi utilizzare la GUI dell'app per creare o eliminare i record dei giocatori, che vengono salvati nel database Spanner.

      

      Figura 2. Crea o elimina giocatori nel registro.

      Esegui la seguente query per verificare se il database Spanner è stato aggiornato con le tue voci:

      gcloud spanner databases execute-sql hello-database \
        --instance=hello-instance \
        --sql="SELECT * FROM Players LIMIT 10"
      

      L'output è simile al seguente:

      PlayerUuid: a1f34bbf-929c-498d-8b16-39bbb29d70e3
      FirstName: John
      LastName: Smith
      BirthDate: 1997-07-12
      
      PlayerUuid: d634e157-96ea-45f2-be3f-fb907ced188e
      FirstName: Jane
      LastName: Doe
      BirthDate: 2013-07-12
      

   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 progetto

   Il modo più semplice per evitare la fatturazione è eliminare il progetto creato per questo tutorial.

   Attenzione: l'eliminazione di un progetto ha i seguenti effetti:

   • L'intero contenuto del progetto viene eliminato. Se hai utilizzato un progetto esistente per le attività descritte in questo documento, quando lo elimini, elimini anche tutto il lavoro che hai svolto nel progetto.
   • Gli ID progetto personalizzati non sono più disponibili. Quando hai creato questo progetto, potresti aver creato un ID progetto personalizzato che vuoi utilizzare in futuro. Per conservare gli URL che utilizzano l'ID progetto, ad esempio un URL appspot.com, elimina le risorse selezionate all'interno del progetto anziché eliminare l'intero progetto.

   Se intendi esplorare più architetture, tutorial o guide rapide, puoi riutilizzare i progetti ed evitare così di superare i limiti di quota.

   In the Google Cloud console, go to the Manage resources page.

   Go to Manage resources

   In the project list, select the project that you want to delete, and then click Delete.

   In the dialog, type the project ID, and then click Shut down to delete the project.

   Se hai eliminato il progetto, la pulizia è completata. Se non hai eliminato il progetto, procedi con l'eliminazione delle risorse GKE e Spanner.

   Elimina risorse GKE

   1. Elimina il servizio. Questa operazione annulla l'assegnazione del bilanciatore del carico Google Cloud creato per il tuo servizio:

      kubectl delete service hello-app-cloud-spanner -n=NAMESPACE
      

      Sostituisci NAMESPACE con hello-namespace.

   2. Elimina il cluster GKE. Questa operazione elimina le risorse che costituiscono un cluster, come le istanze di calcolo, i dischi e le risorse di rete:

      gcloud container clusters delete CLUSTER_NAME --region=COMPUTE_REGION
      

      Sostituisci quanto segue:

      • CLUSTER_NAME: hello-cluster
      • COMPUTE_REGION: us-west1

   Elimina risorse Spanner

   1. Elimina il database Spanner:

      gcloud spanner databases delete hello-database --instance=hello-instance
      

   2. Elimina l'istanza Spanner:

      Attenzione: l'eliminazione di un'istanza rimuove definitivamente l'istanza e tutti i suoi database.

      gcloud spanner instances delete hello-instance
      

   Passaggi successivi

   • Scopri come creare un cluster GKE per l'installazione di Agones.
   • Scopri le best practice per l'utilizzo di Spanner come database per videogiochi.
   • Scopri come eseguire il deployment di un database PostgreSQL a disponibilità elevata su GKE.
   • Scopri le best practice per il deployment dei database su GKE.