コンテナ化されたウェブアプリケーションのデプロイ

Autopilot Standard

このチュートリアルでは、ウェブアプリケーションを Docker コンテナイメージにパッケージ化し、そのコンテナイメージを Google Kubernetes Engine（GKE）クラスタで実行する方法について説明します。ウェブアプリケーションは、ユーザーのニーズに合わせてスケーリングできる負荷分散されたレプリカのセットとしてデプロイします。

目標

サンプルウェブアプリケーションを Docker イメージにパッケージ化する。
Docker イメージを Artifact Registry にアップロードする。
GKE クラスタを作成する。
サンプルアプリをクラスタにデプロイする。
デプロイの自動スケーリングを管理する。
サンプルアプリをインターネットに公開する。
サンプルアプリの新しいバージョンをデプロイする。

料金

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Cloud Shell をアクティブにする

Cloud Shell には、このチュートリアルで使用する gcloud、docker、kubectl コマンドラインツールがプリインストールされています。

Google Cloud コンソールに移動します。
Google Cloud コンソールウィンドウの上部にある「Cloud Shell をアクティブにする」ボタンをクリックします。

Google Cloud コンソールの一番下にある新しいフレームの中で Cloud Shell セッションが開き、コマンドラインプロンプトが表示されます。

リポジトリを作成する

このチュートリアルでは、Artifact Registry にイメージを保存し、そのイメージをレジストリからデプロイします。このクイックスタートでは、hello-repo という名前のリポジトリを作成します。

環境変数 PROJECT_ID に Google Cloud プロジェクト ID（PROJECT_ID）を設定します。この環境変数は、コンテナイメージをビルドしてリポジトリに push するときに使用します。
```
export PROJECT_ID=PROJECT_ID
```
PROJECT_ID 環境変数の値が正しいことを確認します。
```
echo $PROJECT_ID
```
Google Cloud CLI のプロジェクト ID を設定します。
```
gcloud config set project $PROJECT_ID
```
出力:
```
Updated property [core/project].
```
注:gcloud CLI は $PROJECT_ID に設定されている可能性がありますが、Updated property の出力が引き続き表示されます。
次のコマンドを使用して hello-repo リポジトリを作成します。
```
gcloud artifacts repositories create hello-repo \
   --repository-format=docker \
   --location=REGION \
   --description="Docker repository"
```
REGION は、リポジトリのリージョン（us-west1 など）で置き換えます。使用可能なロケーションのリストを表示するには、次のコマンドを実行します。
```
 gcloud artifacts locations list
```

コンテナイメージのビルド

このチュートリアルでは、hello-app という名前のサンプルウェブアプリケーションをデプロイします。このウェブアプリケーションは Go で作成されたウェブサーバーで、ポート 8080 のすべてのリクエストに対して「Hello, World!」というメッセージを返します。

GKE は、Docker イメージをアプリケーションデプロイ形式として受け入れます。hello-app を GKE にデプロイする前に、hello-app ソースコードを Docker イメージとしてパッケージ化する必要があります。

Docker イメージを作成するには、ソースコードと Dockerfile が必要です。Dockerfile には、イメージの作成方法に関する手順が含まれています。

次のコマンドを実行して、hello-app ソースコードと Dockerfile をダウンロードします。

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

hello-app の Docker イメージをビルドしてタグ付けします。
```
docker build -t REGION-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v1 .
```
このコマンドを実行すると、Docker は現在のディレクトリにある Dockerfile を使用してイメージをビルドし、ローカル環境に保存します。また、us-west1-docker.pkg.dev/my-project/hello-repo/hello-app:v1 などの名前を使用してイメージにタグを設定します。次のセクションで、このイメージを Artifact Registry に push します。
- PROJECT_ID 変数は、コンテナイメージを Google Cloud プロジェクトの hello-repo リポジトリに関連付けます。
- us-west1-docker.pkg.dev 接頭辞は、リポジトリのリージョンホストである Artifact Registry を表します。
注: プロンプトが表示されたら、Cloud Shell に Google Cloud API の呼び出しを認可します。

docker images コマンドを実行して、ビルドが成功したことを確認します。

docker images

出力:

REPOSITORY                                                 TAG     IMAGE ID       CREATED          SIZE
us-west1-docker.pkg.dev/my-project/hello-repo/hello-app    v1      25cfadb1bf28   10 seconds ago   54 MB

サービスアカウントに IAM ポリシーバインディングを追加します。

gcloud artifacts repositories add-iam-policy-binding hello-repo \
    --location=REGION \
    --member=serviceAccount:PROJECT_NUMBER-compute@developer.gserviceaccount.com \
    --role="roles/artifactregistry.reader"

PROJECT_NUMBER は、プロジェクトのプロジェクト番号に置き換えます。

コンテナをローカルで実行する（省略可）

ローカル Docker エンジンを使用してコンテナイメージをテストします。
```
docker run --rm -p 8080:8080 REGION-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v1
```
[ウェブでプレビュー] ボタンをクリックしてから、8080 ポート番号を選択します。GKE でプロキシサービスのプレビュー用 URL が新しいブラウザウィンドウで開きます。

Docker イメージを Artifact Registry に push します。

GKE クラスタがコンテナイメージをダウンロードして実行できるように、コンテナイメージをレジストリにアップロードする必要があります。このチュートリアルでは、コンテナを Artifact Registry に保存します。

Docker コマンドラインツールから Artifact Registry への認証を構成します。
```
gcloud auth configure-docker REGION-docker.pkg.dev
```
注: 認証情報ヘルパーの長いリストに関する警告が表示されても無視してください。

ビルドした Docker イメージをリポジトリに push します。

docker push REGION-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v1

GKE クラスタの作成

Docker イメージが Artifact Registry に保存されたので、GKE クラスタを作成して hello-app を実行します。GKE クラスタは Kubernetes（GKE を強化するオープンソースのクラスタオーケストレーションシステム）を実行している Compute Engine VM インスタンスのプールで構成されます。

Cloud Shell

Compute Engine のリージョンを設定します。
```
 gcloud config set compute/region REGION
```
Standard ゾーンクラスタの場合は、Artifact Registry リポジトリに最も近い Compute Engine ゾーンを設定します。
hello-cluster という名前のクラスタを作成します。
```
 gcloud container clusters create-auto hello-cluster
```
GKE クラスタの作成とヘルスチェックには数分を要します。このチュートリアルを GKE Standard クラスタで実行するには、代わりに gcloud container clusters create コマンドを使用します。

コンソール

Google Cloud コンソールで Google Kubernetes Engine のページに移動します。

Google Kubernetes Engine に移動
[ 作成] をクリックします。
[GKE Autopilot] で [構成] をクリックします。
[名前] フィールドに、名前「hello-cluster」を入力します。
[リージョン] プルダウンリストから us-west1 などの Compute Engine リージョンを選択します。
[作成] をクリックします。
クラスタが作成されるまで待ちます。クラスタの準備ができると、クラスタ名の横にチェックマークが表示されます。

サンプルアプリを GKE にデプロイする

これで、ビルドした Docker イメージを GKE クラスタにデプロイする準備が整いました。

Kubernetes ではアプリケーションを Pod として表します。Pod とは、1 つ以上のコンテナを保有するスケーラブルなユニットのことです。Pod は、Kubernetes でデプロイ可能な最小単位です。通常は、Pod をレプリカのセットとしてデプロイし、クラスタ全体で一緒にスケーリングと分散を行えます。レプリカのセットをデプロイする 1 つの方法は、Kubernetes の Deployment を使用することです。

このセクションでは、クラスタで hello-app を実行する Kubernetes Deployment を作成します。この Deployment にはレプリカ（Pod）があります。1 つの Deployment Pod には 1 つのコンテナ（ここでは hello-app Docker イメージ）のみが含まれます。また、CPU 負荷に基づいて、Pod の数を 3 から 1～5 の数値にスケーリングする HorizontalPodAutoscaler リソースを作成します。

Cloud Shell

GKE クラスタに接続していることを確認します。

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

hello-app Docker イメージの Kubernetes Deployment を作成します。

kubectl create deployment hello-app --image=REGION-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v1

Deployment レプリカのベースライン数を 3 に設定します。
```
kubectl scale deployment hello-app --replicas=3
```

Deployment の HorizontalPodAutoscaler リソースを作成します。

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

作成した Pod を表示するには、次のコマンドを実行します。

kubectl get pods

出力:

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

コンソール

Google Cloud コンソールの [ワークロード] ページに移動します。

[ワークロード] に移動
[ デプロイ] をクリックします。
[コンテナの指定] セクションで、[既存のコンテナイメージ] を選択します。
[イメージパス] フィールドで [選択] をクリックします。
[コンテナイメージの選択] ペインで、Artifact Registry に push した hello-app イメージを選択して、[選択] をクリックします。
[コンテナ] セクションで、[完了] をクリックしてから、[続行] をクリックします。
[構成] セクションの [ラベル] で、[キー] に app、[値] に hello-app を入力します。
[構成 YAML] で、[YAML を表示] をクリックします。これにより、クラスタにデプロイしようとしている 2 つの Kubernetes API リソース（1 つの Deployment とその Deployment の 1 つの HorizontalPodAutoscaler）を定義する YAML 構成ファイルが開きます。
[閉じる] をクリックし、[デプロイ] をクリックします。
Deployment Pod の準備が整うと、[デプロイの詳細] ページが開きます。
[マネージド Pod] で、hello-app Deployment の 3 つの実行中の Pod をメモします。

サンプルアプリをインターネットに公開する

Pod には個別に割り当てられた IP アドレスがありますが、これらの IP にはクラスタ内からしかアクセスできません。また、GKE Pod はエフェメラルで、スケーリングの必要性に応じて開始または停止するように設計されています。また、エラーのために Pod がクラッシュした場合、GKE でその Pod が自動的に再デプロイされ、新しい Pod IP アドレスが割り当てられます。

つまり、どの Deployment でも、アクティブな Pod のセットに対応する IP アドレスのセットが動的になります。1）Pod を 1 つの静的ホスト名にグループ化し、2）Pod のグループをクラスタ外のインターネット上に公開する方法が必要です。

Kubernetes Service で、この両方の問題を解決します。Service により、クラスタ内の任意の Pod から到達可能な 1 つの静的 IP アドレスに Pod がグループ化されます。また、GKE はその静的 IP に DNS ホスト名を割り当てます。例: hello-app.default.svc.cluster.local

GKE のデフォルトの Service タイプは ClusterIP で、クラスタ内からのみ到達可能な IP アドレスを取得します。クラスタ外部に Kubernetes Service を公開するには、タイプ LoadBalancer の Service を作成します。このタイプの Service では、インターネット経由で到達可能な一連の Pod の外部ロードバランサ IP が生成されます。

このセクションでは、LoadBalancer タイプの Service を使用して hello-app Deployment をインターネットに公開します。

Cloud Shell

kubectl expose コマンドを使用して、hello-app デプロイ用の Kubernetes Service を生成します。
```
kubectl expose deployment hello-app --name=hello-app-service --type=LoadBalancer --port 80 --target-port 8080
```
ここで、--port フラグはロードバランサ上で構成されたポート番号を指定し、--target-port フラグは hello-app コンテナがリッスンするポート番号を指定します。

次のコマンドを実行して、hello-app-service の Service の詳細を取得します。

kubectl get service

出力:

NAME                 CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP     PORT(S)          AGE
hello-app-service    10.3.251.122    203.0.113.0     80:30877/TCP     10s

EXTERNAL_IP アドレスをクリップボードにコピーします（例: 203.0.113.0）。

注: ロードバランサがプロビジョニングされるまでに数分かかることがあります。ロードバランサがプロビジョニングされるまで、<pending> IP アドレスが表示される場合があります。

コンソール

Google Cloud コンソールの [ワークロード] ページに移動します。

[ワークロード] に移動
hello-app をクリックします。
[デプロイの詳細] ページで [アクション] > [公開] の順にクリックします。
[公開] ダイアログで、[ターゲットポート] を 8080 に設定します。これは、hello-app コンテナがリッスンするポートです。
[Service のタイプ] プルダウンリストから、[ロードバランサ] を選択します。
[公開] をクリックして、hello-app の Kubernetes Service を作成します。
ロードバランサの準備が整うと、[サービスの詳細] ページが開きます。
[外部エンドポイント] フィールドまでスクロールし、IP アドレスをコピーします。

これで hello-app Pod が Kubernetes Service を介してインターネットに公開されたので、新しいブラウザタブを開き、クリップボードにコピーした Service の IP アドレスに移動します。Hello, World! メッセージと Hostname フィールドが表示されます。Hostname は、HTTP リクエストをブラウザに提供する 3 つの hello-app Pod のいずれかに対応します。

サンプルアプリの新しいバージョンをデプロイする

このセクションでは、新しい Docker イメージをビルドして GKE クラスタにデプロイし、hello-app を新しいバージョンにアップグレードします。

GKE のローリングアップデート機能を使用すると、ダウンタイムなしで Deployment を更新できます。ローリングアップデート中に、GKE クラスタによって既存の hello-app Pod が、新しいバージョンの Docker イメージを含む Pod に段階的に置き換えられます。このアップデート中、ロードバランササービスは使用可能な Pod にのみトラフィックをルーティングします。

hello アプリのソースコードと Dockerfile のクローンを作成した Cloud Shell に戻ります。main.go ファイルの関数 hello() を更新して、新しいバージョン 2.0.0 を報告します。

新しい hello-app Docker イメージをビルドしてタグを付けます。

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

イメージを Artifact Registry に push します。

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

これで、新しい Docker イメージを使用するように hello-app Kubernetes Deployment を更新する準備が整いました。

Cloud Shell

kubectl set image コマンドを使用して、イメージを更新して既存の hello-app Deployment にローリングアップデートを適用します。
```
kubectl set image deployment/hello-app hello-app=REGION-docker.pkg.dev/${PROJECT_ID}/hello-repo/hello-app:v2
```

v1 イメージを実行している実行中の Pod が停止し、v2 イメージを実行している新しい Pod が起動するのを確認します。

watch kubectl get pods

出力:

NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
hello-app-89dc45f48-5bzqp   1/1     Running   0          2m42s
hello-app-89dc45f48-scm66   1/1     Running   0          2m40s

別のタブで、hello-app-service 外部 IP に再度移動します。Version が 2.0.0. に設定されています。

コンソール

Google Cloud コンソールの [ワークロード] ページに移動します。

[ワークロード] に移動
hello-app をクリックします。
[デプロイの詳細] ページで、 [アクション] > [ローリングアップデート] の順にクリックします。
[ローリングアップデート] ダイアログで、[Image of hello-app] フィールドを REGION-docker.pkg.dev/PROJECT_ID/hello-repo/hello-app:v2 に設定します。
[更新] をクリックします。
[デプロイの詳細] ページで、[アクティブなリビジョン] セクションを確認します。1 と 2 の 2 つのリビジョンが表示されます。リビジョン 1 は、以前に作成した最初の Deployment に対応します。リビジョン 2 は、開始したばかりのローリングアップデートです。
しばらくしてからページを更新します。[マネージド Pod] で、hello-app のすべてのレプリカがリビジョン 2 に対応します。
別のタブで、コピーした Service IP アドレスにもう一度移動します。Version は 2.0.0. になっているはずです。

クリーンアップ

このチュートリアルで使用したリソースについて、Google Cloud アカウントに課金されないようにするには、リソースを含むプロジェクトを削除するか、プロジェクトを維持して個々のリソースを削除します。

Service を削除する: Service に作成した Cloud Load Balancer の割り当てを解除します。
```
kubectl delete service hello-app-service
```
クラスタを削除する: クラスタを構成するリソース（コンピューティングインスタンス、ディスク、ネットワークリソースなど）を削除します。
```
gcloud container clusters delete hello-cluster --region REGION
```

コンテナイメージを削除する: Artifact Registry に push した Docker イメージを削除します。

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

次のステップ

GKE の料金について学習し、料金計算ツールを使用して料金を見積もる。
ロードバランサのチュートリアルを参照する。このチュートリアルでは、ウェブアプリケーションの高度な負荷分散構成の例が示されます。
アプリケーションの静的 IP とドメイン名を構成する。
Kubernetes Engine のチュートリアルを調べる。
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を確認する。

使ってみる

Google Cloud を初めて使用する場合は、アカウントを作成して、実際のシナリオで GKE のパフォーマンスを評価してください。新規のお客様には、ワークロードの実行、テスト、デプロイができる無料クレジット $300 分を差し上げます。

GKE の無料トライアル

コンテナ化されたウェブ アプリケーションのデプロイ

目標

料金

始める前に

Cloud Shell をアクティブにする

リポジトリを作成する

コンテナ イメージのビルド

コンテナをローカルで実行する（省略可）

Docker イメージを Artifact Registry に push します。

GKE クラスタの作成

Cloud Shell

コンソール

サンプルアプリを GKE にデプロイする

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コンソール

サンプルアプリをインターネットに公開する

Cloud Shell

コンソール

サンプルアプリの新しいバージョンをデプロイする

Cloud Shell

コンソール

クリーンアップ

次のステップ

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コンテナイメージのビルド