Deployment di un'applicazione web containerizzata

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

Questa pagina è rivolta agli operatori e agli sviluppatori che eseguire il provisioning e configurare le risorse cloud ed eseguire il deployment di app e servizi. Per apprendere Scopri di più sui ruoli comuni e sulle attività di esempio a cui facciamo riferimento in Google Cloud vedi i contenuti Ruoli e attività utente comuni di GKE Enterprise.

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 utilizzi i seguenti componenti fatturabili di Google Cloud:

Per generare una stima dei costi basata sull'utilizzo previsto, utilizza il Calcolatore prezzi. I nuovi utenti di Google Cloud potrebbero essere idonei per una prova gratuita.

Al termine delle attività descritte in questo documento, puoi evitare la fatturazione continua eliminando le risorse che hai creato. Per ulteriori informazioni, consulta la sezione Pulizia.

Prima di iniziare

  1. Sign in to your Google Cloud account. If you're new to Google Cloud, create an account to evaluate how our products perform in real-world scenarios. New customers also get $300 in free credits to run, test, and deploy workloads.

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

    Go to project selector

  3. Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.

  4. Enable the Compute Engine, Artifact Registry, and Google Kubernetes Engine APIs.

    Enable the APIs

    5.

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

    Go to project selector

  6. Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.

  7. Enable the Compute Engine, Artifact Registry, and Google Kubernetes Engine APIs.

    Enable the APIs

    8.

Attiva Cloud Shell

Cloud Shell è preinstallato nelle versioni gcloud, docker e kubectl a riga di comando usati in questo tutorial.

  1. Vai alla console Google Cloud.

  2. Fai clic sul pulsante Attiva Cloud Shell 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 e viene visualizzato un prompt della riga di comando.

    Sessione di Cloud Shell

Crea un repository

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

  1. 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 e ne esegui il push nel repository.

    export PROJECT_ID=PROJECT_ID

  2. Verifica che il valore della variabile di ambiente PROJECT_ID sia corretto:

    echo $PROJECT_ID

  3. Imposta l'ID progetto per Google Cloud CLI:

    gcloud config set project $PROJECT_ID

    Output:

    Updated property [core/project].

  4. 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 visualizzare un elenco delle località disponibili: esegui il comando:

     gcloud artifacts locations list

Creazione dell'immagine container

In questo tutorial, esegui il deployment di un'applicazione web di esempio chiamata 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 di hello-app come immagine Docker.

Per creare un'immagine Docker, è necessario il codice sorgente e un Dockerfile. Un Dockerfile contiene le istruzioni di creazione dell'immagine.

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

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

  2. 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 usando il Dockerfile nell'attuale directory, 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 prossima sezione viene eseguito il push dell'immagine in 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, l'host regionale del tuo repository.

  3. 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

  4. Aggiungi associazioni di criteri IAM all'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 del progetto del tuo progetto.

Esecuzione del container in locale (facoltativo)

  1. Testa l'immagine container utilizzando il tuo motore Docker locale:

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

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

esegui il push dell'immagine Docker in Artifact Registry

Devi caricare l'immagine container in un registro in modo che l'ambiente GKE un cluster può scaricare ed eseguire l'immagine container. In questo tutorial, archiviare il contenitore in Artifact Registry.

  1. Configura lo strumento a riga di comando Docker per eseguire l'autenticazione su Artifact Registry:

    gcloud auth configure-docker REGION-docker.pkg.dev

  2. Esegui il push dell'immagine Docker che hai appena creato 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 esegue Kubernetes, il servizio di orchestrazione dei cluster open source alla base di GKE.

Cloud Shell

  1. Imposta la regione di Compute Engine:

     gcloud config set compute/region REGION

    Per i cluster di zona Standard, imposta una zona Compute Engine più vicino al repository Artifact Registry.

  2. Crea un cluster denominato hello-cluster:

     gcloud container clusters create-auto hello-cluster

    L'avvio del cluster GKE dei dati e dei controlli di integrità. Per eseguire questo tutorial su un GKE per il cluster standard, utilizza gcloud container clusters create .

Console

  1. Vai alla pagina Google Kubernetes Engine nella console Google Cloud.

    Vai a Google Kubernetes Engine

  2. Fai clic su Crea.

  3. Per GKE Autopilot, fai clic su Configura.

  4. Nel campo Nome, inserisci il nome hello-cluster.

  5. Seleziona una regione Compute Engine dall'elenco a discesa Regione, ad esempio us-west1.

  6. Fai clic su Crea.

  7. Attendi che il cluster venga creato. Quando il cluster è pronto, accanto al nome del cluster.

Deployment dell'app di esempio in GKE

Ora puoi eseguire il deployment dell'immagine Docker che hai creato nel tuo cluster GKE.

Kubernetes rappresenta le applicazioni come pod, che sono unità scalabili che includono 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 un insieme di repliche che possono essere scalate e distribuite insieme nel tuo cluster. Un modo per eseguire il deployment di un set di repliche è utilizzare 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

  1. Assicurati di essere connesso al tuo cluster GKE.

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

  2. 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

  3. Imposta il numero di riferimento per le repliche di deployment su 3.

    kubectl scale deployment hello-app --replicas=3

  4. Crea una risorsa HorizontalPodAutoscaler per il tuo deployment.

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

  5. Per visualizzare i pod creati, esegui il seguente 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

  1. Vai alla pagina Carichi di lavoro nella console Google Cloud.

    Visita Carichi di lavoro

  2. Fai clic su Esegui il deployment.

  3. Nella sezione Specifica contenitore, seleziona Immagine container esistente.

  4. Nel campo Percorso immagine, fai clic su Seleziona.

  5. Nel riquadro Seleziona immagine container, seleziona l'immagine hello-app di cui hai eseguito il push in Artifact Registry e fai clic su Seleziona.

  6. Nella sezione Contenitore, fai clic su Fine e poi su Continua.

  7. Nella sezione Configurazione, in Etichette, inserisci app per Chiave e hello-app per Valore.

  8. In YAML configurazione, fai clic su Visualizza YAML. Viene aperto un file di configurazione YAML che rappresenta le due risorse dell'API Kubernetes di cui verrà eseguito il deployment nel cluster: un deployment e un HorizontalPodAutoscaler per quel deployment.

  9. Fai clic su Chiudi, quindi su Esegui il deployment.

  10. Quando i pod di deployment sono pronti, viene aperta la pagina Dettagli deployment.

  11. In Pod gestiti, puoi notare 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, essere avviati o arrestati in base alle esigenze di scalabilità. E quando un pod si arresta in modo anomalo a causa di un errore, GKE esegue nuovamente il deployment di quel pod, assegnando un nuovo IP del pod indirizzo IP.

Ciò significa che per qualsiasi deployment, l'insieme di indirizzi IP di pod corrispondenti a un insieme attivo di pod sia dinamico. Ci serve un modo per 1) raggruppare insieme i pod in un nome host statico e 2) espongono un gruppo di pod all'esterno del cluster a internet.

I servizi Kubernetes risolvono entrambi questi problemi. 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 digita 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 usando un servizio di tipo LoadBalancer.

Cloud Shell

  1. 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

    Qui 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.

  2. 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

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

Console

  1. Vai alla pagina Carichi di lavoro nella console Google Cloud.

    Vai a Carichi di lavoro

  2. Fai clic su hello-app.

  3. Nella pagina Dettagli deployment, fai clic su Azioni > Esponi.

  4. Nella finestra di dialogo Esponi, imposta Porta di destinazione su 8080. Questa è la porta su cui il container hello-app è in ascolto.

  5. Nell'elenco a discesa Tipo di servizio, seleziona Bilanciatore del carico.

  6. Fai clic su Esponi per creare un servizio Kubernetes per hello-app.

  7. Quando il bilanciatore del carico è pronto, si apre la pagina Dettagli servizio.

  8. 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! e un Hostname . Hostname corrisponde a uno dei tre pod hello-app che inviano la richiesta HTTP al browser.

Eseguire il deployment di una nuova versione dell'app di esempio

In questa sezione, eseguirai l'upgrade di hello-app a una nuova versione creando e implementando una nuova immagine Docker nel tuo cluster GKE.

Kubernetes aggiornamento in sequenza 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 pod contenenti l'immagine Docker per la nuova versione. Durante l'aggiornamento, il servizio di bilanciamento del carico instrada il traffico solo nei pod disponibili.

  1. 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.

  2. Crea e tagga una nuova immagine Docker hello-app.

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

  3. Esegui il push dell'immagine in Artifact Registry.

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

Ora puoi aggiornare il hello-appdeployment Kubernetes per utilizzare una nuova immagine Docker.

Cloud Shell

  1. Applica un aggiornamento in sequenza al deployment hello-app esistente con un aggiornamento dell'immagine utilizzando kubectl set image :

    kubectl set image deployment/hello-app hello-app=REGION-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v2

  2. Osserva l'arresto dei pod in esecuzione che eseguono l'immagine v1 e dei nuovi pod che eseguono Inizio 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

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

Console

  1. Vai alla pagina Carichi di lavoro nella console Google Cloud.

    Vai a Carichi di lavoro

  2. Fai clic su hello-app.

  3. Nella pagina Dettagli deployment, fai clic su Azioni > Aggiornamento incrementale.

  4. Nella finestra di dialogo Aggiornamento progressivo, imposta il campo Immagine di hello-app su REGION-docker.pkg.dev/PROJECT_ID/hello-repo/hello-app:v2.

  5. Fai clic su Aggiorna.

  6. Nella pagina Dettagli deployment, esamina le Revisioni attive . Ora 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 graduale che hai appena avviato.

  7. Dopo qualche istante, aggiorna la pagina. In Pod gestiti, repliche di hello-app corrispondono ora alla Revisione 2.

  8. In una scheda separata, vai di nuovo all'indirizzo IP del servizio che hai copiato. 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.

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

    kubectl delete service hello-app-service

  2. Elimina il cluster: vengono eliminate le risorse che lo compongono, ad esempio istanze di calcolo, dischi e risorse di rete:

    gcloud container clusters delete hello-cluster --region REGION

  3. Elimina le immagini container: questa operazione elimina le immagini Docker di cui hai eseguito il push in 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

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