Ejecución de la biblioteca de Python en Kubernetes Engine

En este tutorial, se muestra cómo ejecutar la aplicación Bookshelf para Python en Kubernetes Engine. Sigue las instrucciones para insertar una aplicación web de Python en un contenedor y desplegarla en Kubernetes Engine. No es necesario que estés familiarizado con la aplicación Bookshelf para seguir este tutorial, pero si deseas obtener más información, consulta el tutorial de App Engine Flexible.

Objetivos

  • Crear un clúster de Kubernetes Engine.
  • Insertar en contenedor una aplicación Python.
  • Crear una interfaz replicada para la aplicación Bookshelf.
  • Crear un backend replicado para la aplicación Bookshelf.
  • Crear un servicio con balanceo de carga para enrutar el tráfico HTTP a la interfaz de Bookshelf.

Costes

Este tutorial usa componentes facturables de Cloud Platform, que incluyen:

  • Kubernetes Engine
  • Compute Engine
  • Cloud Storage
  • Cloud Datastore
  • Cloud Pub/Sub

Si quieres generar una estimación de costes en función del uso previsto, usa la calculadora de precios. Es posible que los usuarios nuevos de Cloud Platform reúnan los requisitos necesarios para obtener una prueba gratuita.

Antes de empezar

  1. Accede a tu Cuenta de Google.

    Si todavía no tienes una cuenta, regístrate para obtener una nueva.

  2. Selecciona o crea un proyecto de GCP.

    Ir a la página Administrar recursos

  3. Comprueba que la facturación esté habilitada en tu proyecto.

    Descubre cómo puedes habilitar la facturación

  4. Habilita las Cloud Datastore, Cloud Storage, and Cloud Pub/Sub API necesarias.

    Habilita las API

  5. Realiza la instalación y la inicialización del SDK de Cloud.
  6. Instala Docker. Docker sirve para construir imágenes de contenedor localmente.
  7. Instala kubectl:
    gcloud components install kubectl

Crear un clúster de Kubernetes Engine

Un clúster de Kubernetes Engine es un conjunto administrado de máquinas virtuales de Compute Engine que funcionan como un único clúster de Kubernetes. Para este tutorial necesitamos un clúster con un mínimo de dos nodos, y estos nodos necesitarán acceso a todas las API de Google. Sustituye [YOUR_GCP_ZONE] por la zona de Cloud Platform en la que deseas que sea alojado tu clúster.

  1. Crea el clúster:

    gcloud container clusters create bookshelf \
        --scopes "cloud-platform" \
        --num-nodes 2 \
        --zone [YOUR_GCP_ZONE]
    
  2. Verifica que tienes acceso al clúster:

    kubectl get nodes
    

    La ejecución de este comando muestra los nodos en el clúster de contenedor. Asimismo, indica que el clúster de contenedor está funcionando y que puedes acceder a él.

Utiliza el comando kubectl para crear recursos en un clúster de Kubernetes Engine. Para obtener más información sobre kubectl, consulta la página de operaciones de clúster de Kubernetes Engine. Normalmente utilizamos gcloud para administrar recursos en el proyecto de Google Cloud y kubectl en el clúster de Kubernetes Engine. Un solo proyecto puede tener múltiples clusters, lo que facilita la creación de clusters que se componen de diferentes tipos de máquinas para satisfacer diferentes necesidades.

Cuando creas un clúster con gcloud, se configura automáticamente la autenticación para kubectl. Los clústeres creados con Cloud Console pueden configurar la autenticación mediante el comando gcloud container clusters get-credentials.

Clonar la aplicación de muestra

La aplicación de muestra está disponible en GitHub en GoogleCloudPlatform/getting-started-python.

  1. Clona el repositorio:

    git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/getting-started-python.git
    
  2. Navega al directorio de muestra:

    cd getting-started-python/optional-kubernetes-engine
    

Inicializar Datastore

La aplicación Bookshelf usa Cloud Datastore para almacenar los libros. Para inicializar Datastore en tu proyecto por primera vez, sigue estos pasos:

  1. Abre Datastore en la consola de GCP.

  2. Selecciona una región para tu almacén de datos y haz clic en Continuar. Cuando llegues a la página "Crear una entidad", puedes cerrar la ventana porque la aplicación Bookshelf está lista para crear entidades en Datastore.

Crear un segmento de Cloud Storage

La aplicación Bookshelf utiliza Google Cloud Storage para almacenar archivos de imagen.

Las siguientes instrucciones muestran cómo crear un segmento de Cloud Storage. Los segmentos son los contenedores básicos que almacenan tus datos en Cloud Storage.

Para crear un segmento:

  1. Llama al siguiente comando en una ventana del terminal:

    gsutil mb gs://[YOUR-BUCKET-NAME]

  2. Configura la ACL predeterminada del segmento como public-read, para que los usuarios puedan ver sus imágenes cargadas:

    gsutil defacl set public-read gs://[YOUR-BUCKET-NAME]

Configurar la aplicación

  1. Abre config.py para editarlo.
  2. Actualiza PROJECT_ID con tu ID de proyecto.
  3. Actualiza CLOUD_STORAGE_BUCKET con el nombre del segmento que has creado en el paso anterior.

Deja como están los demás valores de configuración.

Insertar la aplicación en un contenedor

La aplicación de muestra incluye un Dockerfile, que sirve para crear la imagen Docker de la aplicación. Esta imagen Docker sirve para ejecutar la aplicación en Kubernetes Engine.

# The Google App Engine python runtime is Debian Jessie with Python installed
# and various os-level packages to allow installation of popular Python
# libraries. The source is on github at:
#   https://github.com/GoogleCloudPlatform/python-docker
FROM gcr.io/google-appengine/python

# Create a virtualenv for the application dependencies.
# If you want to use Python 2, add the -p python2.7 flag.
RUN virtualenv -p python3.4 /env

# Set virtualenv environment variables. This is equivalent to running
# source /env/bin/activate. This ensures the application is executed within
# the context of the virtualenv and will have access to its dependencies.
ENV VIRTUAL_ENV /env
ENV PATH /env/bin:$PATH

# Install dependencies.
ADD requirements.txt /app/requirements.txt
RUN pip install -r /app/requirements.txt

# Add application code.
ADD . /app

# Instead of using gunicorn directly, we'll use Honcho. Honcho is a python port
# of the Foreman process manager. $PROCESSES is set in the pod manifest
# to control which processes Honcho will start.
CMD honcho start -f /app/procfile $PROCESSES
La aplicación de muestra también incluye un archivo .dockerignore que muestra las rutas de archivos que no se incluirán en el contenedor Docker resultante. Normalmente, esto incluye artefactos de versión e instalaciones de dependencia local.

__pycache__
*.pyc
*.pyo
*.pyd
.Python
env
pip-log.txt
pip-delete-this-directory.txt
.tox
.coverage
.coverage.*
.cache
nosetests.xml
coverage.xml
*,cover
*.log
.git

Crea la imagen Docker de la aplicación:

docker build -t gcr.io/[YOUR_PROJECT_ID]/bookshelf .

Envía la imagen a Google Container Registry para que tu clúster pueda acceder a la imagen:

gcloud docker -- push gcr.io/[YOUR_PROJECT_ID]/bookshelf

Desplegar la interfaz de Bookshelf

La aplicación Bookshelf tiene un servidor de interfaz que maneja las peticiones web y un trabajador de backend que procesa libros y añade más información.

Los recursos de clúster necesarios para ejecutar la interfaz se definen en bookshelf-frontend.yaml. Estos recursos se describen como un despliegue de Kubernetes. Los despliegues facilitan la creación y actualización de un conjunto de réplicas y sus pods asociados.

# Copyright 2015 Google Inc.
#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License

# This file configures the bookshelf application frontend. The frontend serves
# public web traffic.

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: bookshelf-frontend
  labels:
    app: bookshelf
# The bookshelf frontend replica set ensures that at least 3
# instances of the bookshelf app are running on the cluster.
# For more info about Pods see:
#   https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/pods/
spec:
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: bookshelf
        tier: frontend
    spec:
      containers:
      - name: bookshelf-app
        # Replace [GCLOUD_PROJECT] with your project ID or use `make template`.
        image: gcr.io/[GCLOUD_PROJECT]/bookshelf
        # This setting makes nodes pull the docker image every time before
        # starting the pod. This is useful when debugging, but should be turned
        # off in production.
        imagePullPolicy: Always
        # The PROCESSES environment variable is used by Honcho in the
        # Dockerfile's CMD to control which processes are started. In this
        # case, only the bookshelf process is needed.
        env:
        - name: PROCESSES
          value: bookshelf
        # The bookshelf process listens on port 8080 for web traffic by default.
        ports:
        - name: http-server
          containerPort: 8080
  1. En bookshelf-frontend.yaml, sustituye [GCLOUD_PROJECT] por tu ID de proyecto.
  2. Usa kubectl para desplegar los recursos en el clúster:

    kubectl create -f bookshelf-frontend.yaml
    
  3. Sigue el estado del despliegue:

    kubectl get deployments
    

    Cuando el número de pods disponibles y el de pods deseados sea el mismo, el despliegue se habrá completado. Si tienes problemas con el despliegue, puedes eliminarlo y comenzar de nuevo:

    kubectl delete deployments bookshelf-frontend
    
  4. Una vez completado el despliegue, puedes ver los pods creados:

    kubectl get pods
    

Desplegar el backend de Bookshelf

El backend y la interfaz de Bookshelf se despliegan de la misma manera.

# Copyright 2015 Google Inc.
#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License

# This file configures the bookshelf task worker. The worker is responsible
# for processing book requests and updating book information.

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: bookshelf-worker
  labels:
    app: bookshelf
# The bookshelf worker replica set ensures that at least 2 instances of the
# bookshelf worker pod are running on the cluster.
# For more info about Pods see:
#   https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/pods/
spec:
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: bookshelf
        tier: worker
    spec:
      containers:
      - name: bookshelf-app
        # Replace [GCLOUD_PROJECT] with your project ID or use `make template`.
        image: gcr.io/[GCLOUD_PROJECT]/bookshelf
        # This setting makes nodes pull the docker image every time before
        # starting the pod. This is useful when debugging, but should be turned
        # off in production.
        imagePullPolicy: Always
        # The PROCESSES environment variable is used by Honcho in the
        # Dockerfile's CMD to control which processes are started. In this
        # case, only the worker process is needed.
        env:
        - name: PROCESSES
          value: worker
  1. En bookshelf-worker.yaml, sustituye [GCLOUD_PROJECT] por tu ID de proyecto.
  2. Usa kubectl para desplegar los recursos en el clúster:

    kubectl create -f bookshelf-worker.yaml
    
  3. Verifica que los pods se estén ejecutando:

    kubectl get pods
    

Crear el servicio Bookshelf

Los servicios de Kubernetes sirven para proporcionar un único punto de acceso a un conjunto de pods. Si bien es posible acceder a un único pod, los pods son efímeros. Por eso, en general es más conveniente dirigirse a un conjunto de pods con un único punto final. El servicio Bookshelf permite acceder a los pods de interfaz de la aplicación desde una sola dirección IP. Este servicio se define en bookshelf-service.yaml

# Copyright 2016 Google Inc.
#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License

# The bookshelf service provides a load-balancing proxy over the bookshelf
# frontend pods. By specifying the type as a 'LoadBalancer', Kubernetes Engine
# will create an external HTTP load balancer.
# For more information about Services see:
#   https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/services/
# For more information about external HTTP load balancing see:
#   https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/load-balancer
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: bookshelf-frontend
  labels:
    app: bookshelf
    tier: frontend
spec:
  type: LoadBalancer
  ports:
  - port: 80
    targetPort: http-server
  selector:
    app: bookshelf
    tier: frontend

Ten en cuenta que los pods y el servicio que usa los pods están separados. Kubernetes usa etiquetas para seleccionar los pods a los que se dirige un servicio. Con las etiquetas, puedes tener un servicio que se ocupe de pods de diferentes conjuntos de réplicas y tener múltiples servicios que apunten a un único pod.

  1. Crea el servicio Bookshelf:

    kubectl create -f bookshelf-service.yaml
    
  2. Consulta la dirección IP externa del servicio:

    kubectl describe service bookshelf
    

    Recuerda que puede llevar hasta 60 segundos asignar la dirección IP. La dirección IP externa se mostrará en LoadBalancer Ingress.

Acceder a la aplicación Bookshelf

Ahora todos los recursos necesarios para ejecutar la aplicación Bookshelf en Kubernetes Engine están desplegados. Usa la dirección IP externa del paso anterior para cargar la aplicación en tu navegador web y crear libros. Si has desplegado el trabajador, los libros se actualizarán automáticamente con la información de la API de Google Books.

Limpieza

Para evitar que los recursos utilizados en este tutorial sean cargados en tu cuenta de Google Cloud Platform, sigue estas instrucciones:

Eliminar el proyecto

La forma más fácil de eliminar la facturación es eliminar el proyecto que has creado para el tutorial.

Para eliminar el proyecto:

  1. En la GCP Console, dirígete a la página Proyectos.

    Ir a la página Proyectos

  2. En la lista de proyectos, selecciona el proyecto que deseas borrar y haz clic en Borrar.
  3. En el cuadro de diálogo, escribe el ID del proyecto y, luego, haz clic en Cerrar para borrar el proyecto.

Eliminar el clúster

Al eliminar el clúster, se eliminan todos los recursos de Kubernetes Engine y Compute Engine. Sin embargo, es necesario eliminar manualmente todos los recursos en Cloud Storage, Cloud Datastore y Cloud Pub/Sub.

Elimina el clúster con el siguiente comando. Sustituye [YOUR_GCP_ZONE] por la zona que has utilizado al crear el clúster.

gcloud container clusters delete bookshelf --zone [YOUR_GCP_ZONE]

Siguientes pasos

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