本教程介绍如何将 Web 应用打包到 Docker 容器映像中 ,并在 Google Kubernetes Engine (GKE) 集群上运行该容器映像。然后将 Web 应用部署为可随用户需求而扩缩、支持负载平衡的副本集。
目标
- 将示例 Web 应用打包到 Docker 映像中。
- 将 Docker 映像上传到 Container Registry。
- 创建 GKE 集群。
- 将示例应用部署到集群。
- 管理部署的自动扩缩。
- 将示例应用公开发布到互联网。
- 部署示例应用的新版本。
准备工作
请按照以下步骤启用 Kubernetes Engine API:- 访问 Google Cloud Console 中的 Kubernetes Engine 页面。
- 创建或选择项目。
- 稍作等待,让 API 和相关服务完成启用过程。 此过程可能耗时几分钟。
-
确保您的 Cloud 项目已启用结算功能。 了解如何确认您的项目是否已启用结算功能。
选项 A:使用 Cloud Shell
您可以使用 Cloud Shell 来执行本教程中所述的操作,该环境中预装了本教程中用到的 gcloud
、docker
、kubectl
命令行工具。如果使用 Cloud Shell,则无需在工作站上安装这些命令行工具。
如需使用 Cloud Shell,请执行以下操作:
- 转到 Google Cloud Console。
点击 Cloud Console 窗口顶部的激活 Cloud Shell
按钮。
一个 Cloud Shell 会话随即会在 Cloud Console 底部的新框内打开,并显示命令行提示符。
选项 B:在本地使用命令行工具
如果您希望在工作站上按照本教程中的说明操作,请按照以下步骤安装必要的工具。
安装 Cloud SDK,其中包含
gcloud
命令行工具。使用
gcloud
命令行工具,安装 Kubernetes 命令行工具。kubectl
用于与 Kubernetes 通信,Kubernetes 是 GKE 集群的集群编排系统:gcloud components install kubectl
在工作站上安装 Docker 社区版 (CE)。您将用它为应用构建容器映像。
安装 Git 源代码控制工具以从 GitHub 获取示例应用。
构建容器映像
在本教程中,您将部署一个名为 hello-app
的示例 Web 应用,这是一个用 Go 编写的 Web 服务器,可在端口 8080 上响应所有请求并显示 Hello, World!
消息。
GKE 接受 Docker 映像作为应用部署格式。
在将 hello-app
部署到 GKE 之前,您必须将 hello-app
源代码打包为 Docker 映像。
如需构建 Docker 映像,您需要具有源代码和 Dockerfile。 Dockerfile 中包含有关如何构建该映像的说明。
通过运行以下命令下载
hello-app
源代码和 Dockerfile:git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples cd kubernetes-engine-samples/hello-app
将
PROJECT_ID
环境变量设置为您的 Google Cloud 项目 ID (project-id)。PROJECT_ID
变量将容器映像与您的项目的 Container Registry 相关联。export PROJECT_ID=project-id
确认
PROJECT_ID
环境变量的值正确无误:echo $PROJECT_ID
为
hello-app
构建和标记 Docker 映像:docker build -t gcr.io/${PROJECT_ID}/hello-app:v1 .
此命令指示 Docker 使用当前目录中的
Dockerfile
构建映像,并使用名称(例如gcr.io/my-project/hello-app:v1
)对其进行标记。gcr.io
前缀是指映像托管在其中的 Container Registry。运行此命令不会上传映像。运行
docker images
命令以验证构建是否成功:docker images
输出:REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE gcr.io/my-project/hello-app v1 25cfadb1bf28 10 seconds ago 54 MB
在本地运行容器(可选)
使用本地 Docker 引擎测试容器映像:
docker run --rm -p 8080:8080 gcr.io/${PROJECT_ID}/hello-app:v1
如果您使用的是 Cloud Shell,请点击网页预览按钮
,然后选择
8080
端口号。GKE 会在新的浏览器窗口中打开其代理服务的预览网址。否则,打开一个新的终端窗口(或 Cloud Shell 标签页)并运行以下命令,以验证容器是否正常工作并以“Hello, World!”响应请求。
curl http://localhost:8080
看到成功响应后,您可以在运行
docker run
命令的标签页中按 Ctrl+C 来关闭容器。
将 Docker 映像推送到 Container Registry
您必须将容器映像上传到注册表,以便您的 GKE 集群可以下载并运行该容器映像。在 Google Cloud 中,Container Registry 默认处于启用状态。
为您正在使用的 Google Cloud 项目启用 Container Registry API:
gcloud services enable containerregistry.googleapis.com
配置 Docker 命令行工具以向 Container Registry 进行身份验证:
gcloud auth configure-docker
将刚刚构建的 Docker 映像推送到 Container Registry:
docker push gcr.io/${PROJECT_ID}/hello-app:v1
创建 GKE 集群
现在,Docker 映像已存储在 Container Registry 中,接下来创建 GKE 集群来运行 hello-app
。GKE 集群由运行 Kubernetes 的 Compute Engine 虚拟机实例池组成,Kubernetes 是为 GKE 提供支持的开源集群编排系统。
Cloud Shell
为
gcloud
工具设置项目 ID 和 Compute Engine 区域选项:gcloud config set project $PROJECT_ID gcloud config set compute/zone compute-zone
选择离您最近的可用区。
创建名为
hello-cluster
的集群:gcloud container clusters create hello-cluster
创建 GKE 集群并进行运行状况检查需要几分钟的时间。
该命令运行完后,请运行以下命令以查看集群的三个工作器虚拟机实例:
gcloud compute instances list
输出:NAME ZONE MACHINE_TYPE PREEMPTIBLE INTERNAL_IP EXTERNAL_IP STATUS gke-hello-cluster-default-pool-d8b498d3-0d6r us-east1-b e2-medium 10.142.0.4 35.237.4.149 RUNNING gke-hello-cluster-default-pool-d8b498d3-k29m us-east1-b e2-medium 10.142.0.3 34.75.248.193 RUNNING gke-hello-cluster-default-pool-d8b498d3-vcrj us-east1-b e2-medium 10.142.0.2 35.196.51.235 RUNNING
控制台
访问 Cloud Console 中的 Google Kubernetes Engine 菜单。
点击 add_box 创建。
在集群基本信息部分,输入名称
hello-cluster
。通过从下拉菜单中选择 Compute Engine 区域来设置区域。
点击创建。这将创建一个具有 3 个节点的 GKE 集群。
等待集群创建完成。集群准备就绪后,集群名称旁边会显示一个绿色对勾标记。
将示例应用部署到 GKE
您现在可以将构建的 Docker 映像部署到 GKE 集群。
Kubernetes 将应用表示为 Pod,这是可扩缩的单元,包含一个或多个容器。Pod 是 Kubernetes 中最小的可部署单元。通常,您可以将 Pod 部署为可扩缩并分布在整个集群中的副本集。部署副本集的一种方法是通过 Kubernetes 部署来完成操作。
在本部分中,您将创建一个 Kubernetes Deployment,以便在您的集群上运行 hello-app
。此 Deployment 具有副本 (Pod)。一个部署 Pod 仅包含一个容器:即 hello-app
Docker 映像。您还将创建一个 HorizontalPodAutoscaler 资源,根据 CPU 负载将 Pod 数量从 3 个扩缩为 1 到 5 个之间。
Cloud Shell
为您的
hello-app
Docker 映像创建 Kubernetes 部署。kubectl create deployment hello-app --image=gcr.io/${PROJECT_ID}/hello-app:v1
将部署副本的基准数量设置为 3。
kubectl scale deployment hello-app --replicas=3
为您的部署创建一个 HorizontalPodAutoscaler 资源。
kubectl autoscale deployment hello-app --cpu-percent=80 --min=1 --max=5
如需查看已创建的 Pod,请运行以下命令:
kubectl get pods
输出:NAME READY STATUS RESTARTS AGE hello-app-784d7569bc-hgmpx 1/1 Running 0 10s hello-app-784d7569bc-jfkz5 1/1 Running 0 10s hello-app-784d7569bc-mnrrl 1/1 Running 0 15s
控制台
访问 Cloud Console 中的 Google Kubernetes Engine“工作负载”菜单。
在“工作负载”菜单中,点击部署。
在出现的“创建部署”窗口中,点击现有容器映像。
使用下拉菜单,点击您推送到 Container Registry 的
hello-app
映像。点击查看 YAML。这将打开一个 YAML 配置文件,该文件表示将要部署到集群中的两个 Kubernetes API 资源:一个部署资源,以及一个用于该部署资源的 HorizontalPodAutoscaler 资源。
点击部署。
等待部署 Pod 准备就绪。在 GKE 集群部署 3 个
hello-app
Pod 时,会出现蓝色的旋转轮;然后在 Pod 成功部署后,会出现绿色的对勾标记。通过导航到 Kubernetes Engine,然后导航到工作负载,等待 Pod 准备就绪。点击
hello-app
并向下滚动到托管 Pod 部分以查看 3 个hello-app
Pod。
将示例应用公开发布到互联网
虽然 Pod 确实具有单独分配的 IP 地址,但这些 IP 地址只能从集群内部访问。此外,GKE Pod 设计是临时的,可根据扩缩需求启动或关闭。当 Pod 因错误而崩溃时,GKE 会自动重新部署该 Pod,并且每次都会为 Pod 分配新的 IP 地址。
这意味着对于任何部署,与活跃 Pod 组对应的 IP 地址集是动态的。我们需要一种方法来执行以下操作:1) 将 Pod 组合成一个静态主机名,以及 2) 将集群外的一组 Pod 公开发布到互联网。
Kubernetes 服务可同时解决这两个问题。
这些服务会将 Pod 组合成一个静态 IP 地址,并且可从集群内的任何 Pod 进行访问。
GKE 还会为该静态 IP 地址分配 DNS 主机名,例如:hello-app.default.svc.cluster.local
。
GKE 中的默认服务类型为 ClusterIP,其中服务将获得只能从集群内部访问的 IP 地址。 如需在集群外部公开 Kubernetes 服务,请创建 LoadBalancer 类型的服务。此类型的服务会为可通过互联网访问的一组 Pod 生成外部负载平衡器 IP 地址。
在本部分中,您将使用 LoadBalancer 类型的 Service 将 hello-app
Deployment 公开发布到互联网。
Cloud Shell
使用
kubectl expose
命令为hello-app
部署生成 Kubernetes 服务。kubectl expose deployment hello-app --name=hello-app-service --type=LoadBalancer --port 80 --target-port 8080
此处,
--port
标志指定在负载平衡器上配置的端口号,--target-port
标志指定hello-app
容器正在侦听的端口号。运行以下命令以获取
hello-app-service
的服务详情。kubectl get service
输出:NAME CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE hello-app-service 10.3.251.122 203.0.113.0 80:30877/TCP 10s
将
EXTERNAL_IP
地址复制到剪贴板(例如:203.0.113.0
)。
控制台
访问 Cloud Console 中的 Google Kubernetes Engine“工作负载”菜单。
点击 hello-app。
在“部署详情”页面中,点击公开。
在“公开部署”菜单中,将目标端口设置为
8080
。 这是hello-app
容器侦听的端口。确保已选择
Load balancer
作为服务类型。点击公开以生成用于 hello-app 的 Kubernetes 服务,该服务名为
hello-app-service
。等待外部负载平衡器完成创建。Google Cloud Console 中会显示蓝色旋转轮图标。负载平衡器准备就绪后,您将被重定向到
hello-app-service
的服务详情页面。向下滚动到外部端点字段,然后将地址复制到剪贴板。
现在,hello-app
Pod 已通过 Kubernetes 服务公开发布到互联网,您可以打开新的浏览器标签页,然后导航到先前复制到剪贴板中的服务 IP 地址。您会看到一条 Hello, World!
消息以及一个 Hostname
字段。Hostname
对应于向浏览器传送 HTTP 请求的三个 hello-app
Pod 中的一个。
部署示例应用的新版本
在本部分中,您将通过构建新的 Docker 映像并将其部署到 GKE 集群,来将 hello-app
升级到新版本。
GKE 的滚动更新功能让您可以在不停机的情况下更新部署。在滚动更新期间,GKE 集群将逐步将现有 hello-app
Pod 替换为包含新版本的 Docker 映像的 Pod。在更新期间,负载平衡器服务仅将流量路由到可用的 Pod。
返回到 Cloud Shell,现在您已在其中克隆了 hello 应用源代码和 Dockerfile。 更新
main.go
文件中的函数hello()
以报告新版本2.0.0
。构建并标记新的
hello-app
Docker 映像。docker build -t gcr.io/${PROJECT_ID}/hello-app:v2 .
将映像推送到 Container Registry。
docker push gcr.io/${PROJECT_ID}/hello-app:v2
现在,您可以更新 hello-app
Kubernetes 部署来使用新的 Docker 映像。
Cloud Shell
通过更新映像,对现有部署进行滚动更新:
kubectl set image deployment/hello-app hello-app=gcr.io/${PROJECT_ID}/hello-app:v2
运行
v1
映像的 Pod 停止运行后,系统会启动运行v2
映像的新 Pod。watch kubectl get pods
输出:NAME READY STATUS RESTARTS AGE hello-app-89dc45f48-5bzqp 1/1 Running 0 2m42s hello-app-89dc45f48-scm66 1/1 Running 0 2m40s
在单独的标签页中,再次导航到
hello-app-service
外部 IP。您现在应该看到Version
被设置为2.0.0.
。
控制台
访问 Cloud Console 中的 Google Kubernetes Engine“工作负载”菜单。
点击 hello-app。
在操作下,点击滚动更新。
在出现的窗口中,将映像字段设置为
gcr.io/[YOUR_PROJECT_ID]/hello-app:v2
。点击更新以开始滚动更新。
返回到
hello-app
的部署视图,然后向下滚动到有效修订版本。 您现在应该看到两个修订版本:1 和 2。修订版本 1 对应于您之前创建的初始部署。修订版本 2 是您刚刚执行的滚动更新。片刻之后,刷新页面。在托管 Pod 下,
hello-app
的所有副本现在均对应于修订版本 2。在单独的标签页中,再次导航到
hello-app-service
外部 IP。您现在应该看到Version
被设置为2.0.0.
。
清理
为避免因本教程中使用的资源导致您的 Google Cloud 帐号产生费用,请删除包含这些资源的项目,或者保留项目但删除各个资源。
删除 Service:此步骤将取消并释放为 Service 创建的 Cloud Load Balancer:
kubectl delete service hello-app-service
删除集群:此步骤将删除构成集群的资源,如计算实例、磁盘和网络资源:
gcloud container clusters delete hello-cluster
删除容器映像:此操作会删除推送到 Container Registry 的 Docker 映像。
gcloud container images delete gcr.io/${PROJECT_ID}/hello-app:v1 --force-delete-tags --quiet gcloud container images delete gcr.io/${PROJECT_ID}/hello-app:v2 --force-delete-tags --quiet