使用 Redis 和 PHP 创建多层 Web 应用

Autopilot Standard

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本教程演示了如何使用 Google Kubernetes Engine (GKE) 构建多层 Web 应用。

在本教程中，您将执行以下操作：

• 设置具有外部 IP 地址和负载均衡器的 Web 应用。
• 创建具有单个主实例 (Leader) 和多个副本（关注者）的 Redis 集群。

此示例介绍了以下 Kubernetes 概念：

• 使用 YAML 清单文件的声明式配置
• Deployment，这是 Kubernetes 资源，用于确定一组副本 Pod 的配置
• Service，用于为一组 Pod 创建内部和外部负载均衡器

目标

如需在 GKE 上部署和运行应用，请执行以下操作：

1. 设置 Redis Leader
2. 设置两个 Redis 关注者
3. 设置 Web 前端
4. 访问网站
5. 纵向扩容 Web 前端

下图展示了完成上述目标后创建的集群架构概览：

费用

在本文档中，您将使用 Google Cloud的以下收费组件：

• GKE

您可使用价格计算器根据您的预计使用情况来估算费用。

新 Google Cloud 用户可能有资格申请免费试用。

完成本文档中描述的任务后，您可以通过删除所创建的资源来避免继续计费。如需了解详情，请参阅清理。

准备工作

Cloud Shell 中预安装了本教程所需的软件，包括 kubectl 和 gcloud CLI。如果您不使用 Cloud Shell，则必须安装 gcloud CLI。

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Install the Google Cloud CLI.

注意：如果您之前安装了 gcloud CLI，请确保通过运行 gcloud components update 来获得最新版本。

如果您使用的是外部身份提供方 (IdP)，则必须先使用联合身份登录 gcloud CLI。

如需初始化 gcloud CLI，请运行以下命令：

gcloud init

Create or select 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.

• Create a Google Cloud project:

  gcloud projects create PROJECT_ID

  Replace PROJECT_ID with a name for the Google Cloud project you are creating.

• Select the Google Cloud project that you created:

  gcloud config set project PROJECT_ID

  Replace PROJECT_ID with your Google Cloud project name.

Verify that billing is enabled for your Google Cloud project.

Enable the GKE API:

gcloud services enable container.googleapis.com

Install the Google Cloud CLI.

注意：如果您之前安装了 gcloud CLI，请确保通过运行 gcloud components update 来获得最新版本。

如果您使用的是外部身份提供方 (IdP)，则必须先使用联合身份登录 gcloud CLI。

如需初始化 gcloud CLI，请运行以下命令：

gcloud init

Create or select 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.

• Create a Google Cloud project:

  gcloud projects create PROJECT_ID

  Replace PROJECT_ID with a name for the Google Cloud project you are creating.

• Select the Google Cloud project that you created:

  gcloud config set project PROJECT_ID

  Replace PROJECT_ID with your Google Cloud project name.

Verify that billing is enabled for your Google Cloud project.

Enable the GKE API:

gcloud services enable container.googleapis.com

准备环境

如需设置您的环境，请按以下步骤操作：

1. 设置环境变量：

   export PROJECT_ID=PROJECT_ID
   export COMPUTE_LOCATION=COMPUTE_LOCATION
   

   替换以下内容：

   • PROJECT_ID：您的 Google Cloud项目 ID
   • COMPUTE_LOCATION：Compute Engine 位置，例如 us-central1。

2. 克隆 GitHub 代码库：

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

3. 切换到工作目录：

   cd kubernetes-engine-samples/quickstarts/guestbook/
   

创建 GKE 集群

创建 Autopilot 或 Standard GKE 集群：

Autopilot

gcloud container clusters create-auto guestbook \
    --location=${COMPUTE_LOCATION} \

Standard

gcloud container clusters create guestbook \
    --location=${COMPUTE_LOCATION} \
    --num-nodes=4

连接到集群

配置 kubectl 以与集群通信：

gcloud container clusters get-credentials guestbook \
    --location=${COMPUTE_LOCATION}

设置 Redis Leader

该应用使用 Redis 来存储其数据。该应用将数据写入 Redis Leader 实例，并从多个 Redis 关注者实例中读取数据。

1. 以下清单描述了一个运行单个副本 Redis Leader Pod 的 Kubernetes Deployment：

   apiVersion: apps/v1
   kind: Deployment
   metadata:
     name: redis-leader
     labels:
       app: redis
       role: leader
       tier: backend
   spec:
     replicas: 1
     selector:
       matchLabels:
         app: redis
     template:
       metadata:
         labels:
           app: redis
           role: leader
           tier: backend
       spec:
         containers:
         - name: leader
           image: "docker.io/redis:6.0.5"
           resources:
             requests:
               cpu: 100m
               memory: 100Mi
           ports:
           - containerPort: 6379

   将清单应用到您的集群：

   kubectl apply -f redis-leader-deployment.yaml
   

2. 验证 Redis Leader Pod 是否正在运行：

   kubectl get pods
   

   输出类似于以下内容：

   NAME                           READY     STATUS    RESTARTS   AGE
   redis-leader-343230949-qfvrq   1/1       Running   0          43s
   

   STATUS 可能需要几分钟才能从 Pending 变为 Running。

创建 Redis Leader 服务

该 Web 应用需要与 Redis Leader 通信才能写入其数据。您可以创建一个 Service 来代理传输到 Redis Leader Pod 的流量。

Service 是 Kubernetes 抽象，定义了一个逻辑 Pod 集及实现其访问权限的政策。创建 Service 时，您需要根据 Pod 标签来说明要代理哪些 Pod。

1. 以下清单描述了 Redis Leader 的 Service：

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: redis-leader
     labels:
       app: redis
       role: leader
       tier: backend
   spec:
     ports:
     - port: 6379
       targetPort: 6379
     selector:
       app: redis
       role: leader
       tier: backend

   此清单包含一组标签选择器。这些标签与上一步中部署的标签集匹配。因此，该 Service 将网络流量路由到上一步中创建的 Redis Leader Pod。

   清单的 ports 部分声明了单个端口映射。此 Service 将 port: 6379 上的流量路由到匹配指定 selector 标签的容器的 targetPort: 6379。Deployment 中使用的 containerPort 必须与 targetPort 匹配才能将流量路由到 Deployment。

   将清单应用到您的集群：

   kubectl apply -f redis-leader-service.yaml
   

2. 验证 GKE 是否已创建 Service：

   kubectl get service
   

   输出类似于以下内容：

   NAME           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
   kubernetes     10.51.240.1     <none>        443/TCP    42s
   redis-leader   10.51.242.233   <none>        6379/TCP   12s
   

设置 Redis 关注者

虽然 Redis Leader 属于单个 Pod，但您可以通过添加一些 Redis 关注者副本来为其实现高可用性，并满足流量需求。

1. 以下清单描述了 Redis 关注者 Pod 的 Deployment：

   apiVersion: apps/v1
   kind: Deployment
   metadata:
     name: redis-follower
     labels:
       app: redis
       role: follower
       tier: backend
   spec:
     replicas: 2
     selector:
       matchLabels:
         app: redis
     template:
       metadata:
         labels:
           app: redis
           role: follower
           tier: backend
       spec:
         containers:
         - name: follower
           image: us-docker.pkg.dev/google-samples/containers/gke/gb-redis-follower:v2
           resources:
             requests:
               cpu: 100m
               memory: 100Mi
           ports:
           - containerPort: 6379

2. 将清单应用到您的集群：

   kubectl apply -f redis-follower-deployment.yaml
   

3. 验证这两个 Redis 关注者副本是否正在运行：

   kubectl get pods
   

   输出类似于以下内容：

   NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
   redis-follower-76588f55b7-bnsq6   1/1     Running   0          27s
   redis-follower-76588f55b7-qvtws   1/1     Running   0          27s
   redis-leader-dd446dc55-kl7nl      1/1     Running   0          119s
   

   STATUS 可能需要几分钟才能从 Pending 变为 Running。

创建 Redis 关注者服务

该 Web 应用必须与 Redis 关注者通信才能读取数据。如需让 Redis 关注者更容易被发现，您必须设置一个 Service。

1. 以下清单描述了 Redis 关注者的 Service：

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: redis-follower
     labels:
       app: redis
       role: follower
       tier: backend
   spec:
     ports:
       # the port that this service should serve on
     - port: 6379
     selector:
       app: redis
       role: follower
       tier: backend

   此清单指定了 Service 在端口 6379 上运行。Service 的 selector 字段与上一步中创建的 Redis 关注者 Pod 匹配。

   将清单应用到您的集群：

   kubectl apply -f redis-follower-service.yaml
   

2. 验证 GKE 是否已创建 Service：

   kubectl get service
   

   输出类似于以下内容：

   NAME           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
   kubernetes     10.51.240.1     <none>        443/TCP    1m
   redis-leader   10.51.242.233   <none>        6379/TCP   49s
   redis-follower 10.51.247.238   <none>        6379/TCP   3s
   

设置应用 Web 前端

现在，您已经为应用设置了 Redis 存储，接下来可以启动 Web 服务器。与 Redis 关注者一样，该前端将使用 Kubernetes Deployment 进行部署。

该 Web 应用使用 PHP 前端，该前端配置为根据请求属于读取请求还是写入请求，与 Redis 关注者 Service 或 Redis Leader Service 进行通信。该前端公开了一个 JSON 接口，并提供基于 jQuery Ajax 的界面。

1. 以下清单描述了 Web 服务器的 Deployment：

   apiVersion: apps/v1
   kind: Deployment
   metadata:
     name: frontend
   spec:
     replicas: 3
     selector:
       matchLabels:
           app: guestbook
           tier: frontend
     template:
       metadata:
         labels:
           app: guestbook
           tier: frontend
       spec:
         containers:
         - name: php-redis
           image: us-docker.pkg.dev/google-samples/containers/gke/gb-frontend:v5
           env:
           - name: GET_HOSTS_FROM
             value: "dns"
           resources:
             requests:
               cpu: 100m
               memory: 100Mi
           ports:
           - containerPort: 80

   清单文件指定了环境变量 GET_HOSTS_FROM=dns。当您将配置提供给该 Web 前端应用时，前端应用会使用主机名 redis-follower 和 redis-leader 来执行 DNS 查找。DNS 查找将查找您在先前步骤中创建的 Service 的 IP 地址。此概念称为 DNS 服务发现。

   将清单应用到您的集群：

   kubectl apply -f frontend-deployment.yaml
   

2. 验证副本是否正在运行：

   kubectl get pods -l app=guestbook -l tier=frontend
   

   输出类似于以下内容：

   NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
   frontend-7b78458576-8kp8s   1/1     Running   0          37s
   frontend-7b78458576-gg86q   1/1     Running   0          37s
   frontend-7b78458576-hz87g   1/1     Running   0          37s
   

在外部 IP 地址公开前端

在当前配置下，您在先前步骤中创建的 redis-follower 和 redis-leader Service 只能在 GKE 集群中访问，因为 Service 的默认类型是 ClusterIP。

ClusterIP Service 为自己指向的 Pod 集提供单个 IP 地址。此 IP 地址只能在集群内访问。

如需使该 Web 前端 Service 可从外部访问，您可以根据需求在 Service 配置中指定 type: LoadBalancer 或 type: NodePort。

以下清单描述了 LoadBalancer 类型的 Service：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: frontend
  labels:
    app: guestbook
    tier: frontend
spec:
  type: LoadBalancer
  ports:
    # the port that this service should serve on
  - port: 80
  selector:
    app: guestbook
    tier: frontend

ports 部分下方的端口声明指定了 port: 80，未指定 targetPort。如果忽略 targetPort 属性，则默认为 port 字段的值。在本例中，此 Service 将端口 80 上的外部流量路由到 frontend Deployment 中容器的端口 80。

将清单应用到您的集群：

kubectl apply -f frontend-service.yaml

创建 frontend Service 时，GKE 会创建一个负载均衡器和一个外部 IP 地址。这些资源需要付费。

访问应用网站

如需访问应用网站，请获取 frontend Service 的外部 IP 地址：

kubectl get service frontend

输出类似于以下内容：

NAME       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP        PORT(S)        AGE
frontend   10.51.242.136   109.197.92.229     80:32372/TCP   1m

创建负载均衡器时，EXTERNAL-IP 列可能会显示 <pending>。这可能需要几分钟。 如果您看到 Does not have minimum availability 等错误，请等待几分钟。此临时错误是因为 GKE 重新创建节点以进行更改而发生的。

复制该 IP 地址，然后在浏览器中打开相应网页：



如需尝试添加一些条目，请尝试输入一则消息，然后点击提交。您输入的消息会显示在前端。此消息表示数据已通过您创建的 Service 成功添加到 Redis。

纵向扩容 Web 前端

假设您的应用已经运行了一段时间，公共宣传突然激增。您决定为前端添加更多 Web 服务器。您可以通过增加 Pod 数量来实现此目的。

1. 增加 frontend Pod 的数量：

   kubectl scale deployment frontend --replicas=5
   

   输出类似于以下内容：

   deployment.extensions/frontend scaled
   

2. 验证正在运行的副本数：

   kubectl get pods
   

   输出类似于以下内容：

   NAME                             READY     STATUS    RESTARTS   AGE
   frontend-88237173-3s3sc          1/1       Running   0          1s
   frontend-88237173-twgvn          1/1       Running   0          1s
   frontend-88237173-5p257          1/1       Running   0          23m
   frontend-88237173-84036          1/1       Running   0          23m
   frontend-88237173-j3rvr          1/1       Running   0          23m
   redis-leader-343230949-qfvrq     1/1       Running   0          54m
   redis-follower-132015689-dp23k   1/1       Running   0          37m
   redis-follower-132015689-xq9v0   1/1       Running   0          37m
   

   您可以使用同一命令缩减 frontend Pod 的数量，只需将 5 替换为 1 即可。

清理

为避免因本教程中使用的资源导致您的 Google Cloud 账号产生费用，请删除包含这些资源的项目，或者保留项目但删除各个资源。

删除项目

注意：删除项目会产生以下影响：

• 项目中的所有内容都会被删除。如果您将现有项目用于本文档中的任务，则删除该项目后，还将删除您已在该项目中完成的任何其他工作。
• 自定义项目 ID 丢失。创建此项目时，您可能创建了要在将来使用的自定义项目 ID。要保留使用该项目 ID 的网址（例如 appspot.com 网址），请删除项目内的所选资源，而不是删除整个项目。

如果您打算探索多个架构、教程或快速入门，则重复使用项目可以帮助您避免超出项目配额限制。

Delete a Google Cloud project:

gcloud projects delete PROJECT_ID

逐个删除资源

如果您使用的是现有项目，并且不想将其删除，请逐个删除资源。

1. 删除 frontend Service：

   kubectl delete service frontend
   

2. 删除 GKE 集群：

   gcloud container clusters delete guestbook
   

后续步骤

• 了解如何配置 Pod 横向自动扩缩。
• 了解如何使用 Persistent Disk 和 Cloud SQL 在 GKE 上部署 WordPress。
• 了解如何使用静态 IP 地址配置域名。
• 浏览其他 Kubernetes Engine 教程。