Cloud Service Mesh adalah alat yang canggih untuk mengelola dan memantau aplikasi terdistribusi. Untuk mendapatkan hasil maksimal dari Cloud Service Mesh, sebaiknya pahami abstraksi yang mendasarinya, termasuk container dan Kubernetes. Tutorial ini menjelaskan cara menyiapkan aplikasi untuk Cloud Service Mesh dari kode sumber ke penampung yang berjalan di GKE, hingga titik tepat sebelum menginstal Cloud Service Mesh.
Jika sudah memahami konsep Kubernetes dan service mesh, Anda dapat melewati tutorial ini dan langsung membuka panduan penginstalan Cloud Service Mesh.
Tujuan
- Jelajahi aplikasi "hello world" multi-layanan sederhana.
- Menjalankan aplikasi dari sumber
- Memasukkan aplikasi ke dalam container.
- Membuat cluster Kubernetes.
- Deploy container ke cluster.
Sebelum memulai
Lakukan langkah-langkah berikut untuk mengaktifkan Cloud Service Mesh API:- Buka halaman Kubernetes Engine di Konsol Google Cloud.
- Buat atau pilih project.
- Tunggu hingga API dan layanan terkait diaktifkan. Proses ini dapat memerlukan waktu beberapa menit.
-
Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.
Tutorial ini menggunakan Cloud Shell, yang menyediakan virtual machine (VM) Compute Engine g1-small yang menjalankan sistem operasi Linux berbasis Debian.
Menyiapkan Cloud Shell
Keuntungan menggunakan Cloud Shell adalah:
- Lingkungan pengembangan Python 2 dan Python 3 (termasuk
virtualenv
) telah disiapkan. - Alat command line
gcloud
,docker
,git
, dankubectl
yang digunakan dalam tutorial ini sudah diinstal. Anda dapat memilih editor teks:
Editor kode, yang Anda akses dengan mengklik di bagian atas jendela Cloud Shell.
Emacs, Vim, atau Nano, yang Anda akses dari command line di Cloud Shell.
Di konsol Google Cloud, aktifkan Cloud Shell.
Di bagian bawah Google Cloud Console, Cloud Shell sesi akan terbuka dan menampilkan perintah command line. Cloud Shell adalah lingkungan shell dengan Google Cloud CLI yang sudah terinstal, dan dengan nilai yang sudah ditetapkan untuk project Anda saat ini. Diperlukan waktu beberapa detik untuk melakukan inisialisasi sesi.
Mendownload kode contoh
Download kode sumber
helloserver
:git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/anthos-service-mesh-samples
Ubah ke direktori kode contoh:
cd anthos-service-mesh-samples/docs/helloserver
Menjelajahi aplikasi multi-layanan
Aplikasi contoh ditulis dalam Python, dan memiliki dua komponen yang berkomunikasi menggunakan REST:
server
: Server sederhana dengan satu endpointGET
,/
, yang mencetak "hello world" ke konsol.loadgen
: Skrip yang mengirim traffic keserver
, dengan jumlah permintaan per detik (RPS) yang dapat dikonfigurasi.
Menjalankan aplikasi dari sumber
Untuk memahami aplikasi contoh, jalankan di Cloud Shell.
Dari direktori
sample-apps/helloserver
, jalankanserver
:python3 server/server.py
Saat memulai,
server
akan menampilkan hal berikut:INFO:root:Starting server...
Buka jendela terminal lain agar Anda dapat mengirim permintaan ke
server
. Klik untuk membuka sesi lain.Kirim permintaan ke
server
:curl http://localhost:8080
server
merespons:Hello World!
Dari direktori tempat Anda mendownload kode contoh, ubah ke direktori yang berisi
loadgen
:cd YOUR_WORKING_DIRECTORY/anthos-service-mesh-samples/docs/helloserver/loadgen
Buat variabel lingkungan berikut:
export SERVER_ADDR=http://localhost:8080 export REQUESTS_PER_SECOND=5
Mulai
virtualenv
:virtualenv --python python3 env
Aktifkan lingkungan virtual:
source env/bin/activate
Instal persyaratan untuk
loadgen
:pip3 install -r requirements.txt
Jalankan
loadgen
:python3 loadgen.py
Saat memulai,
loadgen
akan menampilkan pesan yang mirip dengan berikut ini:Starting loadgen: 2019-05-20 10:44:12.448415 5 request(s) complete to http://localhost:8080
Di jendela terminal lainnya,
server
menulis pesan ke konsol yang mirip dengan berikut:127.0.0.1 - - [21/Jun/2019 14:22:01] "GET / HTTP/1.1" 200 - INFO:root:GET request, Path: / Headers: Host: localhost:8080 User-Agent: python-requests/2.22.0 Accept-Encoding: gzip, deflate Accept: */*
Dari sudut pandang jaringan, seluruh aplikasi kini berjalan di host yang sama. Karena alasan ini, Anda dapat menggunakan
localhost
untuk mengirim permintaan keserver
.Untuk menghentikan
loadgen
danserver
, masukkanCtrl-c
di setiap jendela terminal.Di jendela terminal
loadgen
, nonaktifkan lingkungan virtual:deactivate
Mem-build aplikasi dalam container
Untuk menjalankan aplikasi di GKE, Anda perlu memaketkan aplikasi contoh—server
dan loadgen
—ke dalam container. Container adalah cara untuk mengemas aplikasi sehingga terisolasi dari lingkungan yang mendasarinya.
Untuk membuat penampung aplikasi, Anda memerlukan Dockerfile
. Dockerfile
adalah file
teks yang menentukan perintah yang diperlukan untuk menyusun kode sumber aplikasi
dan dependensinya ke dalam
image Docker. Setelah mem-build
image, Anda menguploadnya ke registry container, seperti Docker Hub atau
Container Registry.
Contoh ini dilengkapi dengan Dockerfile
untuk server
dan loadgen
dengan semua perintah yang diperlukan untuk mem-build image. Berikut adalah
Dockerfile
untuk server
:
- Perintah
FROM python:3-slim as base
memberi tahu Docker untuk menggunakan image Python 3 terbaru sebagai image dasar. - Perintah
COPY . .
menyalin file sumber di direktori kerja saat ini (dalam hal ini, hanyaserver.py
) ke dalam sistem file penampung. ENTRYPOINT
menentukan perintah yang digunakan untuk menjalankan penampung. Dalam hal ini, perintahnya hampir sama dengan yang Anda gunakan untuk menjalankanserver.py
dari kode sumber.- Perintah
EXPOSE
menentukan bahwaserver
memproses port8080
. Perintah ini tidak mengekspos port apa pun, tetapi berfungsi sebagai dokumentasi bahwa Anda perlu membuka port8080
saat menjalankan penampung.
Bersiap untuk membuat container aplikasi
Tetapkan variabel lingkungan berikut. Ganti
PROJECT_ID
dengan ID project Google Cloud Anda.export PROJECT_ID="PROJECT_ID"
export GCR_REPO="asm-ready"
Anda menggunakan nilai
PROJECT_ID
danGCR_REPO
untuk memberi tag pada image Docker saat mem-build, lalu mengirimkannya ke Container Registry pribadi.Tetapkan project Google Cloud default untuk Google Cloud CLI.
gcloud config set project $PROJECT_ID
Tetapkan zona default untuk Google Cloud CLI.
gcloud config set compute/zone us-central1-b
Pastikan layanan Container Registry diaktifkan di project Google Cloud Anda.
gcloud services enable containerregistry.googleapis.com
Membuat container server
Ubah ke direktori tempat
server
contoh berada:cd YOUR_WORKING_DIRECTORY/anthos-service-mesh-samples/docs/helloserver/server/
Build image menggunakan
Dockerfile
dan variabel lingkungan yang Anda tentukan sebelumnya:docker build -t gcr.io/$PROJECT_ID/$GCR_REPO/helloserver:v0.0.1 .
Flag
-t
mewakili tag Docker. Ini adalah nama image yang Anda gunakan saat men-deploy container.Kirim image ke Container Registry:
docker push gcr.io/$PROJECT_ID/$GCR_REPO/helloserver:v0.0.1
Membuat container loadgen
Ubah ke direktori tempat
loadgen
contoh berada:cd ../loadgen
Buat gambar:
docker build -t gcr.io/$PROJECT_ID/$GCR_REPO/loadgen:v0.0.1 .
Kirim image ke Container Registry:
docker push gcr.io/$PROJECT_ID/$GCR_REPO/loadgen:v0.0.1
Mencantumkan gambar
Dapatkan daftar gambar di repositori untuk mengonfirmasi bahwa gambar telah di-push:
gcloud container images list --repository gcr.io/$PROJECT_ID/asm-ready
Perintah ini akan direspons dengan nama image yang baru saja Anda kirim:
NAME gcr.io/PROJECT_ID/asm-ready/helloserver gcr.io/PROJECT_ID/asm-ready/loadgen
Membuat cluster GKE
Anda dapat menjalankan penampung ini di VM Cloud Shell menggunakan perintah docker run
. Namun, dalam produksi, Anda perlu mengatur penampung dengan
cara yang lebih terpadu. Misalnya, Anda memerlukan sistem yang memastikan bahwa
penampung selalu berjalan, dan Anda memerlukan cara untuk menskalakan dan memulai
instance penampung tambahan untuk menangani peningkatan traffic.
Anda dapat menggunakan GKE untuk menjalankan aplikasi dalam container. GKE adalah platform orkestrasi penampung yang berfungsi dengan menghubungkan VM ke dalam cluster. Setiap VM disebut sebagai node. Cluster GKE didukung oleh sistem pengelolaan cluster open source Kubernetes. Kubernetes menyediakan mekanisme yang digunakan untuk berinteraksi dengan cluster Anda.
Untuk membuat cluster GKE:
Membuat cluster:
gcloud container clusters create asm-ready \ --cluster-version latest \ --machine-type=n1-standard-4 \ --num-nodes 4
Perintah
gcloud
membuat cluster di project dan zona Google Cloud yang Anda tetapkan sebelumnya. Untuk menjalankan Cloud Service Mesh, sebaiknya gunakan minimal 4 node dan jenis mesin n1-standard-4.Perintah untuk membuat cluster memerlukan waktu beberapa menit hingga selesai. Jika cluster sudah siap, perintah akan menampilkan pesan yang mirip dengan berikut ini:
NAME LOCATION MASTER_VERSION MASTER_IP MACHINE_TYPE NODE_VERSION NUM_NODES STATUS asm-ready us-central1-b 1.13.5-gke.10 203.0.113.1 n1-standard-2 1.13.5-gke.10 4 RUNNING
Berikan kredensial ke alat command line
kubectl
agar Anda dapat menggunakannya untuk mengelola cluster:gcloud container clusters get-credentials asm-ready
Sekarang Anda dapat menggunakan
kubectl
untuk berkomunikasi dengan Kubernetes. Misalnya, Anda dapat menjalankan perintah berikut untuk mendapatkan status node:kubectl get nodes
Perintah ini akan direspons dengan daftar node, mirip dengan berikut ini:
NAME STATUS ROLES AGE VERSION gke-asm-ready-default-pool-dbeb23dc-1vg0 Ready <none> 99s v1.13.6-gke.13 gke-asm-ready-default-pool-dbeb23dc-36z5 Ready <none> 100s v1.13.6-gke.13 gke-asm-ready-default-pool-dbeb23dc-fj7s Ready <none> 99s v1.13.6-gke.13 gke-asm-ready-default-pool-dbeb23dc-wbjw Ready <none> 99s v1.13.6-gke.13
Memahami konsep utama Kubernetes
Diagram berikut menggambarkan aplikasi yang berjalan di GKE:
Sebelum men-deploy penampung ke GKE, sebaiknya tinjau beberapa konsep utama Kubernetes. Di akhir tutorial ini, Anda akan menemukan link agar dapat mempelajari setiap konsep lebih lanjut.
Node dan cluster: Di GKE, node adalah VM. Di platform Kubernetes lainnya, node dapat berupa mesin fisik atau virtual. Cluster adalah sekumpulan node yang dapat diperlakukan bersama sebagai satu mesin, tempat Anda men-deploy aplikasi dalam kontainer.
Pod: Di Kubernetes, container berjalan di dalam Pod. Pod adalah unit atomik di Kubernetes. Pod menampung satu atau beberapa container. Anda men-deploy container
server
danloadgen
masing-masing di Pod-nya sendiri. Saat Pod menjalankan beberapa penampung (misalnya, server aplikasi dan server proxy), penampung dikelola sebagai satu entitas dan berbagi resource Pod.Deployment: Deployment adalah objek Kubernetes yang mewakili kumpulan Pod yang identik. Deployment menjalankan beberapa replika Pod yang didistribusikan di antara node cluster. Deployment akan otomatis mengganti Pod yang gagal atau tidak responsif.
Layanan Kubernetes: Menjalankan kode aplikasi di GKE akan mengubah jaringan antara
loadgen
danserver
. Saat menjalankan layanan di VM Cloud Shell, Anda dapat mengirim permintaan keserver
menggunakan alamatlocalhost:8080
. Setelah Anda men-deploy ke GKE, Pod dijadwalkan untuk berjalan di node yang tersedia. Secara default, Anda tidak dapat mengontrol node tempat Pod berjalan, sehingga Pod tidak memiliki alamat IP yang stabil.Untuk mendapatkan alamat IP
server
, Anda harus menentukan abstraksi jaringan di atas Pod yang disebut Service Kubernetes. Layanan Kubernetes menyediakan endpoint jaringan yang stabil untuk sekumpulan Pod. Ada beberapa jenis Layanan.server
menggunakanLoadBalancer
, yang mengekspos alamat IP eksternal sehingga Anda dapat menjangkauserver
dari luar cluster.Kubernetes juga memiliki sistem DNS bawaan, yang menetapkan nama DNS (misalnya,
helloserver.default.cluster.local
) ke Layanan. Hal ini memungkinkan Pod di dalam cluster menjangkau Pod lain di cluster dengan alamat yang stabil. Anda tidak dapat menggunakan nama DNS ini di luar cluster, seperti dari Cloud Shell.
Manifes Kubernetes
Saat menjalankan aplikasi dari kode sumber, Anda menggunakan perintah
imperatif: python3 server.py
Imperatif berarti didorong oleh kata kerja: "lakukan ini".
Sebaliknya, Kubernetes beroperasi berdasarkan model deklaratif. Artinya, Anda memberikan status yang diinginkan kepada Kubernetes, bukan memberi tahu Kubernetes secara persis apa yang harus dilakukan. Misalnya, Kubernetes memulai dan menghentikan Pod sesuai kebutuhan sehingga status sistem yang sebenarnya cocok dengan status yang diinginkan.
Anda menentukan status yang diinginkan dalam kumpulan manifes, atau file YAML. File YAML berisi spesifikasi untuk satu atau beberapa objek Kubernetes.
Contoh ini berisi file YAML untuk server
dan loadgen
. Setiap file YAML menentukan status yang diinginkan untuk objek Deployment dan Layanan Kubernetes.
Server
kind
menunjukkan jenis objek.metadata.name
menentukan nama Deployment.- Kolom
spec
pertama berisi deskripsi status yang diinginkan. spec.replicas
menentukan jumlah Pod yang diinginkan.- Bagian
spec.template
menentukan template Pod. Yang disertakan dalam spesifikasi untuk Pod adalah kolomimage
, yang merupakan nama image yang akan diambil dari Container Registry.
Layanan ditentukan sebagai berikut:
LoadBalancer
: Klien mengirim permintaan ke alamat IP load balancing jaringan, yang memiliki alamat IP stabil dan dapat dijangkau di luar cluster.targetPort
: Ingat bahwa perintahEXPOSE 8080
diDockerfile
tidak benar-benar mengekspos port apa pun. Anda mengekspos port8080
agar dapat menjangkau penampungserver
di luar cluster. Dalam hal ini,hellosvc.default.cluster.local:80
(nama singkat:hellosvc
) dipetakan ke8080
port IP Podhelloserver
.port
: Ini adalah nomor port yang digunakan layanan lain dalam cluster saat mengirim permintaan.
Generator Beban
Objek Deployment di loadgen.yaml
mirip dengan server.yaml
. Satu perbedaan yang signifikan adalah objek Deployment berisi bagian yang disebut env
. Bagian
ini menentukan variabel lingkungan yang diperlukan oleh loadgen
, yang Anda tetapkan
sebelumnya saat menjalankan aplikasi dari sumber.
Karena loadgen
tidak menerima permintaan masuk, kolom type
ditetapkan
ke ClusterIP
. Jenis ini menyediakan alamat IP stabil yang dapat digunakan layanan di
cluster, tetapi alamat IP tidak diekspos ke klien eksternal.
Men-deploy container ke GKE
Ubah ke direktori tempat
server
contoh berada:cd YOUR_WORKING_DIRECTORY/anthos-service-mesh-samples/docs/helloserver/server/
Buka
server.yaml
di editor teks.Ganti nama di kolom
image
dengan nama image Docker Anda.image: gcr.io/PROJECT_ID/asm-ready/helloserver:v0.0.1
Ganti
PROJECT_ID
dengan ID project Google Cloud Anda.Simpan dan tutup
server.yaml
.Deploy file YAML ke Kubernetes:
kubectl apply -f server.yaml
Jika berhasil, perintah akan merespons dengan hal berikut:
deployment.apps/helloserver created service/hellosvc created
Ubah ke direktori tempat
loadgen
berada.cd ../loadgen
Buka
loadgen.yaml
di editor teks.Ganti nama di kolom
image
dengan nama image Docker Anda.image: gcr.io/PROJECT_ID/asm-ready/loadgen:v0.0.1
Ganti
PROJECT_ID
dengan ID project Google Cloud Anda.Simpan dan tutup
loadgen.yaml
, lalu tutup editor teks.Deploy file YAML ke Kubernetes:
kubectl apply -f loadgen.yaml
Jika berhasil, perintah akan merespons dengan hal berikut:
deployment.apps/loadgenerator created service/loadgensvc created
Periksa status Pod:
kubectl get pods
Perintah ini akan direspons dengan status yang mirip dengan berikut ini:
NAME READY STATUS RESTARTS AGE helloserver-69b9576d96-mwtcj 1/1 Running 0 58s loadgenerator-774dbc46fb-gpbrz 1/1 Running 0 57s
Dapatkan log aplikasi dari Pod
loadgen
. GantiPOD_ID
dengan ID dari output sebelumnya.kubectl logs loadgenerator-POD_ID
Dapatkan alamat IP eksternal
hellosvc
:kubectl get service
Respons perintah ini mirip dengan berikut ini:
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE hellosvc LoadBalancer 10.81.15.158 192.0.2.1 80:31127/TCP 33m kubernetes ClusterIP 10.81.0.1 <none> 443/TCP 93m loadgensvc ClusterIP 10.81.15.155 <none> 80/TCP 4m52s
Kirim permintaan ke
hellosvc
. GantiEXTERNAL_IP
dengan alamat IP eksternalhellosvc
Anda.curl http://EXTERNAL_IP
Siap untuk Cloud Service Mesh
Sekarang Anda telah men-deploy aplikasi ke GKE. loadgen
dapat menggunakan DNS Kubernetes (hellosvc:80
) untuk mengirim permintaan keserver
, dan
Anda dapat mengirim permintaan ke server
dengan alamat IP eksternal. Meskipun
Kubernetes memberi Anda banyak fitur, beberapa informasi tentang layanan
tidak ada:
- Bagaimana cara layanan berinteraksi? Apa hubungan antara
layanan tersebut? Bagaimana traffic mengalir di antara layanan? Anda tahu bahwa
loadgen
mengirim permintaan keserver
, tetapi bayangkan Anda tidak terbiasa dengan aplikasi tersebut. Anda tidak dapat menjawab pertanyaan ini dengan melihat daftar Pod yang berjalan di GKE. - Metrik: Berapa lama waktu yang diperlukan
server
untuk merespons permintaan yang masuk? Berapa banyak permintaan per detik (RPS) yang masuk keserver
? Apakah ada respons error? - Informasi keamanan: Apakah traffic antara
loadgen
danserver
HTTP
biasa atau mTLS?
Cloud Service Mesh dapat memberikan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini. Cloud Service Mesh adalah versi project Istio open source yang dikelola Google Cloud. Cloud Service Mesh berfungsi dengan menempatkan
proxy sidecar Envoy di setiap Pod. Proxy Envoy
mencegat semua traffic masuk dan keluar ke penampung aplikasi. Artinya,
server
dan loadgen
masing-masing mendapatkan proxy sidecar Envoy, dan semua
traffic dari loadgen
ke server
dimediasi oleh proxy Envoy. Koneksi antara proxy Envoy ini membentuk mesh layanan. Arsitektur mesh layanan ini menyediakan lapisan kontrol di atas Kubernetes.
Karena proxy Envoy berjalan di penampung mereka sendiri, Anda dapat menginstal Cloud Service Mesh di atas cluster GKE tanpa perubahan substansial pada kode aplikasi Anda. Namun, ada beberapa cara utama untuk menyiapkan aplikasi agar dapat diinstrumentasikan dengan Cloud Service Mesh:
- Layanan untuk semua penampung: Deployment
server
danloadgen
memiliki layanan Kubernetes yang terpasang. Bahkanloadgen
, yang tidak menerima permintaan masuk, memiliki layanan. - Port dalam layanan harus diberi nama: Meskipun GKE memungkinkan Anda
menentukan port layanan tanpa nama, Cloud Service Mesh mengharuskan Anda memberikan
nama untuk port
yang cocok dengan protokol port. Dalam file YAML, port untuk
server
bernamahttp
karenaserver
menggunakan protokol komunikasiHTTP
. Jikaservice
menggunakangRPC
, Anda akan memberi nama portgrpc
. - Deployment diberi label: Hal ini memungkinkan Anda menggunakan fitur pengelolaan traffic Cloud Service Mesh seperti memisahkan traffic antar-versi layanan yang sama.
Menginstal Cloud Service Mesh
Buka panduan penginstalan Cloud Service Mesh dan ikuti petunjuk untuk menginstal Cloud Service Mesh di cluster Anda.
Pembersihan
Agar tidak perlu membayar biaya pada akun Google Cloud Anda untuk resource yang digunakan dalam tutorial ini, hapus project yang berisi resource tersebut, atau simpan project dan hapus setiap resource.
Untuk melakukan pembersihan, hapus cluster GKE. Menghapus cluster akan menghapus semua resource yang membentuk cluster container, seperti instance komputasi, disk, dan resource jaringan.
gcloud container clusters delete asm-ready
Langkah selanjutnya
Pelajari lebih lanjut teknologi yang digunakan dalam tutorial ini:
Pelajari alat ini lebih lanjut:
Pelajari konsep Kubernetes lebih lanjut: