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 Autopilot di Google Kubernetes Engine (GKE) e come utilizzare un database Google Spanner nel backend per archiviare i dati. L'applicazione di esempio gestisce una tabella di giocatori. Puoi aggiungere ed eliminare player tramite l'interfaccia grafica 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.

Questo tutorial presuppone che tu abbia una conoscenza di base di Kubernetes.

Perché GKE e Spanner

In qualità di sviluppatore, potresti non voler dedicare tempo a comprendere la quantità di risorse di archiviazione e calcolo necessarie all'applicazione, a prevedere il consumo di RAM e CPU durante periodi di fluttuazione delle richieste o a preoccuparti di guasti delle applicazioni in caso di carico di picco.

Se utilizzi GKE Autopilot come servizio Kubernetes completamente gestito e Spanner come servizio di database completamente gestito, puoi sviluppare ed eseguire il deployment di app più velocemente su un'infrastruttura stabile che semplifica la configurazione e la gestione delle risorse. GKE Autopilot gestisce la configurazione e la scalabilità dell'infrastruttura per l'hosting delle app mediante l'aggiunta o la rimozione di nodi da o verso il cluster, in base ai requisiti in fase di runtime. Allo stesso modo, Spanner può fare lo scale out e lo scale in dinamicamente con intervento manuale minimo, poiché i requisiti di archiviazione o calcolo cambiano.

Ad esempio, supponiamo che tu stia lanciando il prossimo gioco di successo che prevedi diventerà virale e che attirerà quindi notevole traffico web durante la settimana del lancio. Spanner può aiutarti a gestire questa velocità effettiva in aumento offrendo la possibilità di aumentare, diminuire o riallocare all'istante le risorse di calcolo pur mantenendo la massima disponibilità delle applicazioni con GKE Autopilot.

Obiettivi

In questo tutorial imparerai a:

• Crea un database Spanner che archivia un registro di player.

• Esegui il deployment di un'app web di esempio denominata hello-app-cloud-spanner, con una Graphic User Interface.

La seguente tabella descrive le risorse Google Cloud che crei o utilizzi, le variabili con cui sono identificate e i relativi valori prescritti ai fini di questo tutorial:

Risorsa	Variabile	Valore
ID progetto Google Cloud	PROJECT_ID	L'ID progetto generato quando crei un progetto. Esempio: my-gcp-project
Regione di computing	COMPUTE_REGION	La regione di Compute Engine in cui vuoi creare l'istanza Spanner e il cluster GKE. Ti consigliamo di scegliere la regione più vicina alla posizione geografica dei 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
Account di servizio Kubernetes	KSA_NAME	ksa-helloapp
Account di servizio IAM	GSA_NAME	gsa-helloapp
ID progetto dell'account di servizio IAM	GSA_PROJECT	Il tuo PROJECT_ID di Google Cloud.

Ai fini di questo tutorial, consigliamo di creare nuove risorse, che semplificano l'eliminazione e non comportano rischi dopo aver eseguito il deployment dell'app di esempio. Tuttavia, se disponi di spazi dei nomi, account di servizio IAM e account di servizio Kubernetes, puoi utilizzarli.

Costi

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

• Istanze di Compute Engine utilizzate da 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 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

Assicurati di completare i seguenti prerequisiti:

Seleziona o crea un progetto

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

1. Accedi al tuo account Google Cloud. Se non conosci Google Cloud, crea un account per valutare le prestazioni dei nostri prodotti in scenari reali. I nuovi clienti ricevono anche 300 $di crediti gratuiti per l'esecuzione, il test e il deployment dei carichi di lavoro.

2. 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

3. Assicurati che la fatturazione sia attivata per il tuo progetto Google Cloud.

4. 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

5. Assicurati che la fatturazione sia attivata per il tuo progetto Google Cloud.

Abilita le API

Abilita le API Artifact Registry, Compute Engine, GKE, and IAM Service Account Credentials.

Abilita le API

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 lo strumento a riga di comando Google Cloud CLI e kubectl.

Nella console Google Cloud, attiva Cloud Shell.

Attiva Cloud Shell

Si apre una sessione di Cloud Shell all'interno di un frame più in basso nella 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 il tuo ID progetto.

Concedi ruoli IAM

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

Concedi i ruoli al tuo Account Google. Esegui questo comando una volta per ciascuno dei seguenti ruoli IAM: roles/iam.serviceAccountAdmin, roles/serviceusage.serviceUsageConsumer, roles/iam.serviceAccountUser, roles/iam.securityAdmin, roles/spanner.admin, roles/container.admin

$ gcloud projects add-iam-policy-binding PROJECT_ID --member="user:EMAIL_ADDRESS" --role=ROLE

• Sostituisci PROJECT_ID con l'ID progetto.
• Sostituisci EMAIL_ADDRESS con il tuo indirizzo email.
• Sostituisci ROLE con ogni singolo ruolo.

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 a livello di regione 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, come la configurazione (a una o più regioni), la capacità di calcolo disponibile e lo spazio di archiviazione.

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 la federazione delle identità per i carichi di lavoro per GKE per accedere al tuo database in modo sicuro e gestibile.

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

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

Sostituisci quanto segue:

• CLUSTER_NAME: hello-cluster
• COMPUTE_REGION: l'area geografica di 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 di Spanner e il cluster GKE Autopilot all'interno della 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 per l'utilizzo della federazione di Workload Identity per GKE

Configura il cluster per l'autenticazione in Google Cloud utilizzando la federazione delle identità di Workload per 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

   Questa operazione aggiorna un file kubeconfig con le credenziali e le informazioni sugli endpoint appropriate per puntare kubectl al tuo cluster.

2. Crea uno spazio dei nomi da utilizzare per l'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 per l'applicazione da utilizzare:

   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 l'applicazione:

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

   Sostituisci quanto segue:

   • GSA_NAME: gsa-helloapp, il nome del nuovo account di servizio IAM che stai creando.
   • GSA_PROJECT: l'ID del tuo 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. Di conseguenza, GSA_PROJECT e PROJECT_ID Google Cloud coincidono.

5. Aggiungi un'associazione 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: l'ID del tuo 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 all'account di servizio Kubernetes di assumere l'identità dell'account di servizio IAM aggiungendo un'associazione di criteri IAM tra i due account di servizio. Questa associazione consente all'account di servizio Kubernetes di agire come account di servizio IAM, in modo che l'account di servizio Kubernetes possa leggere e scrivere su 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: l'ID del tuo progetto Google Cloud
   • PROJECT_ID: l'ID del tuo 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 l'account di servizio Kubernetes con l'indirizzo email dell'account di servizio IAM. In questo modo, l'app di esempio può sapere quale account di servizio utilizzare per accedere ai servizi Google Cloud. Pertanto, quando l'app utilizza una qualsiasi libreria client standard delle API di Google per accedere ai servizi Google Cloud, utilizza quell'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: l'ID del tuo 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 impersonare 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 a Cloud Shell:

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

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

   Per saperne di più, consulta la 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 dell'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 che venga eseguito 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, raggiungibile 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 ti venga assegnato un indirizzo IP esterno:

   kubectl get service -n=NAMESPACE --watch
   

   Sostituisci NAMESPACE con hello-namespace.

3. Dopo l'assegnazione, copia il campo 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 player.

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 player nel registro.

   Esegui la query seguente 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 che hai 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 in questo documento, quando lo elimini elimini anche qualsiasi altro lavoro 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.

Elimina un progetto Google Cloud:

gcloud projects delete PROJECT_ID

Se hai eliminato il progetto, la pulizia è completata. Se non hai eliminato il progetto, elimina le risorse GKE e Spanner.

Elimina risorse GKE

1. Elimina il servizio. Questa operazione consente di trovare il bilanciatore del carico di Google Cloud creato per il tuo servizio:

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

   Sostituisci NAMESPACE con hello-namespace.

2. Eliminare il cluster GKE. Questa operazione elimina le risorse che costituiscono un cluster, ad esempio istanze di calcolo, dischi e 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 ad alta disponibilità su GKE.
• Scopri le best practice per il deployment dei database su GKE.