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三層式應用程式

三層式應用程式是簡單的待辦事項應用程式，其架構為一般 3 層式應用程式：

後端
- 資料庫 - MySQL - Cloud SQL
- 快取 - Redis - Cloud Memorystore
中介軟體/API
- 容器代管 API - Go 語言 - Cloud Run
前端/使用者介面
- 容器代管 UI - Nginx + HTML/JS/CSS - Cloud Run
部署
- 持續部署 - Cloud Build
- 密鑰管理 - Cloud Secret Manager

開始使用

按一下以下連結，前往 Cloud Shell 中的原始碼副本。完成後，您只需執行單一指令，即可在專案中啟動應用程式的可用副本。

三層式應用程式元件

三層式應用程式架構會使用多項產品。以下列出元件，並提供相關資訊，包括相關影片、產品說明文件和互動式操作說明的連結。

			影片	文件	逐步操作說明
	Cloud SQL	Cloud SQL 是代管的 SQL，可為應用程式的資料庫層提供 MySQL、SQL Server 或 Postgres。
	Cloud Memorystore	Cloud Memorystore (代管 Redis) 可為應用程式提供快取層。
	Cloud Run	Cloud Run 可讓您在容器中執行應用程式，但以無伺服器的方式執行，不必設定執行個體、處理器或記憶體數量。上傳容器，取得網址。
	Cloud Build	Cloud Build 是一種工具，可封裝並部署容器，以 Cloud Run 服務的形式提供容器。
	Secret Manager	Cloud Secret Manager 會儲存應用程式在建構程序中的機密特定資訊。

指令碼

安裝指令碼會使用以 go 和 Terraform CLI 工具編寫的可執行檔，取得空白專案並在其中安裝應用程式。輸出內容應為可運作的應用程式，以及負載平衡 IP 位址的網址。

`./main.tf`

啟用服務

根據預設，Google Cloud 服務會在專案中停用。ToDo 需要你啟用下列服務：

Service Networking 和無伺服器虛擬私人雲端存取：允許 Cloud Run 與私人網路上的 SQL 和 Redis 通訊，確保這些伺服器不會受到來自 API 的其他呼叫影響。
Cloud Build：建立容器映像檔並部署至 Cloud Run
Cloud Memorystore：為應用程式提供快取層。
Cloud Run：這是無伺服器工具，可代管容器，並提供可用於存取應用程式的網址。
Cloud SQL：應用程式的資料庫儲存空間
Cloud Storage：由 Cloud Build 使用，用於載入資料庫中的結構定義
Cloud Secret Manager：用於將 SQL 和 Redis 的主機 IP 插入 Cloud Run 的 Cloud Build。
Artifact Registry：儲存可與 Cloud Build 搭配使用的 Docker 映像檔。

variable "gcp_service_list" {
    description = "The list of apis necessary for the project"
    type        = list(string)
    default = [
        "compute.googleapis.com",
        "cloudapis.googleapis.com",
        "vpcaccess.googleapis.com",
        "servicenetworking.googleapis.com",
        "cloudbuild.googleapis.com",
        "sql-component.googleapis.com",
        "sqladmin.googleapis.com",
        "storage.googleapis.com",
        "secretmanager.googleapis.com",
        "run.googleapis.com",
        "artifactregistry.googleapis.com",
        "redis.googleapis.com"
    ]
}

resource "google_project_service" "all" {
    for_each                   = toset(var.gcp_service_list)
    project                    = var.project_number
    service                    = each.key
    disable_on_destroy = false
}

設定權限

下列指令會設定 IAM 角色和權限，讓 Cloud Build 部署服務。

啟用 Cloud Build 服務帳戶，以便部署至 Cloud Run
啟用 Cloud Build 服務帳戶，設定 Cloud Run 的 VPN 存取權
啟用 Cloud Build 服務帳戶，以便執行服務帳戶活動
讓 Cloud Build 服務帳戶可代表 Compute 服務帳戶執行操作
啟用 Cloud Build 服務帳戶，以便發布至 Cloud Run
啟用 Cloud Build 服務帳戶，以便使用密鑰
啟用 Cloud Build 服務帳戶，以便在 Artifact Registry 中儲存容器

variable "build_roles_list" {
    description = "The list of roles that build needs for"
    type        = list(string)
    default = [
        "roles/run.developer",
        "roles/vpaccess.user",
        "roles/iam.serviceAccountUser",
        "roles/run.admin",
        "roles/secretmanager.secretAccessor",
        "roles/artifactregistry.admin",
    ]
}
resource "google_project_iam_member" "allbuild" {
    for_each   = toset(var.build_roles_list)
    project    = var.project_number
    role       = each.key
    member     = "serviceAccount:${local.sabuild}"
    depends_on = [google_project_service.all]
}

為 SQL 執行個體建立網路

下列指令可讓 Cloud Run 存取 Cloud SQL：

resource "google_compute_global_address" "google_managed_services_vpn_connector" {
    name          = "google-managed-services-vpn-connector"
    purpose       = "VPC_PEERING"
    address_type  = "INTERNAL"
    prefix_length = 16
    network       = local.defaultnetwork
    project       = var.project_id
    depends_on    = [google_project_service.all]
}
resource "google_service_networking_connection" "vpcpeerings" {
    network                 = local.defaultnetwork
    service                 = "servicenetworking.googleapis.com"
    reserved_peering_ranges = [google_compute_global_address.google_managed_services_vpn_connector.name]
}

建立虛擬私有雲存取連接器

將 Cloud Run 連結至資料庫和快取

resource "google_vpc_access_connector" "connector" {
    provider      = google-beta
    project       = var.project_id
    name          = "vpc-connector"
    ip_cidr_range = "10.8.0.0/28"
    network       = "default"
    region        = var.region
    depends_on    = [google_compute_global_address.google_managed_services_vpn_connector, google_project_service.all]
}

建立 Redis 伺服器

設定及初始化 Redis 伺服器執行個體。

resource "google_redis_instance" "todo_cache" {
    authorized_network      = local.defaultnetwork
    connect_mode            = "DIRECT_PEERING"
    location_id             = var.zone
    memory_size_gb          = 1
    name                    = "${var.basename}-cache"
    project                 = var.project_id
    redis_version           = "REDIS_6_X"
    region                  = var.region
    reserved_ip_range       = "10.137.125.88/29"
    tier                    = "BASIC"
    transit_encryption_mode = "DISABLED"
    depends_on              = [google_project_service.all]
}

建立 SQL Server

下列指令可設定及初始化 SQL Server 執行個體。

resource "google_sql_database_instance" "todo_database" {
    name="${var.basename}-db-${random_id.id.hex}"
    database_version = "MYSQL_5_7"
    region           = var.region
    project          = var.project_id
    settings {
        tier                  = "db-g1-small"
        disk_autoresize       = true
        disk_autoresize_limit = 0
        disk_size             = 10
        disk_type             = "PD_SSD"
        ip_configuration {
            ipv4_enabled    = false
            private_network = local.defaultnetwork
        }
        location_preference {
            zone = var.zone
        }
    }
    deletion_protection = false
    depends_on = [
        google_project_service.all,
        google_service_networking_connection.vpcpeerings
    ]
    # This handles loading the schema after the database installs.
    provisioner "local-exec" {
        working_dir = "${path.module}/code/database"
        command     = "./load_schema.sh ${var.project_id} ${google_sql_database_instance.todo_database.name}"
    }
}

建立 Artifact Registry 存放區

下列指令會儲存 Docker 映像檔，以便在 Cloud Run 中使用。

resource "google_artifact_registry_repository" "todo_app" {
    provider      = google-beta
    format        = "DOCKER"
    location      = var.region
    project       = var.project_id
    repository_id = "${var.basename}-app"
    depends_on    = [google_project_service.all]
}

建立密鑰

下列指令會將 Redis 和 SQL 主機資料儲存在 Cloud Secrets 中。

resource "google_secret_manager_secret" "redishost" {
    project = var.project_number
    replication {
        automatic = true
    }
    secret_id  = "redishost"
    depends_on = [google_project_service.all]
}
resource "google_secret_manager_secret_version" "redishost" {
    enabled     = true
    secret      = "projects/${var.project_number}/secrets/redishost"
    secret_data = google_redis_instance.todo_cache.host
    depends_on  = [google_project_service.all, google_redis_instance.todo_cache, google_secret_manager_secret.redishost]
}
resource "google_secret_manager_secret" "sqlhost" {
    project = var.project_number
    replication {
        automatic = true
    }
    secret_id  = "sqlhost"
    depends_on = [google_project_service.all]
}
resource "google_secret_manager_secret_version" "sqlhost" {
    enabled     = true
    secret      = "projects/${var.project_number}/secrets/sqlhost"
    secret_data = google_sql_database_instance.todo_database.private_ip_address
    depends_on  = [google_project_service.all, google_sql_database_instance.todo_database, google_secret_manager_secret.sqlhost]
}

為中介軟體建立構件

下列指令會建立 Docker 映像檔，並將其代管在 Artifact Registry 中：./code/frontend/clouldbuild.yaml

resource "null_resource" "cloudbuild_api" {
  provisioner "local-exec" {
    working_dir = "${path.module}/code/middleware"
    command     = "gcloud builds submit . --substitutions=_REGION=${var.region},_BASENAME=${var.basename}"
  }
  depends_on = [
    google_artifact_registry_repository.todo_app,
    google_secret_manager_secret_version.redishost,
    google_secret_manager_secret_version.sqlhost,
    google_project_service.all
  ]
}

將 API 容器部署至 Cloud Run

下列指令會使用 Cloud Build，透過您剛建構的容器，在 Cloud Run 上啟動服務。

resource "google_cloud_run_service" "api" {
    name     = "${var.basename}-api"
    location = var.region
    project  = var.project_id

    template {
        spec {
            containers {
                image = "${var.region}-docker.pkg.dev/${var.project_id}/${var.basename}-app/api"
                env {
                    name = "REDISHOST"
                    value_from {
                        secret_key_ref {
                            name = google_secret_manager_secret.redishost.secret_id
                            key  = "latest"
                        }
                    }
                }
                env {
                    name = "todo_host"
                    value_from {
                        secret_key_ref {
                        name = google_secret_manager_secret.sqlhost.secret_id
                        key  = "latest"
                        }
                    }
                }
                env {
                    name  = "todo_user"
                    value = "todo_user"
                }
                env {
                    name  = "todo_pass"
                    value = "todo_pass"
                }
                env {
                    name  = "todo_name"
                    value = "todo"
                }
                env {
                    name  = "REDISPORT"
                    value = "6379"
                }
            }
        }
        metadata {
            annotations = {
                "autoscaling.knative.dev/maxScale"        = "1000"
                "run.googleapis.com/cloudsql-instances"   = google_sql_database_instance.todo_database.connection_name
                "run.googleapis.com/client-name"          = "terraform"
                "run.googleapis.com/vpc-access-egress"    = "all"
                "run.googleapis.com/vpc-access-connector" = google_vpc_access_connector.connector.id
            }
        }
    }
    autogenerate_revision_name = true
    depends_on = [
        null_resource.cloudbuild_api,
        google_project_iam_member.secretmanager_secretAccessor
    ]
}

將 Cloud Run API 服務設為可供全世界讀取。

使用者的瀏覽器會呼叫應用程式的這個 API 層，但 Cloud Run 服務預設為非公開。為了讓使用者能夠使用這項服務，我們必須開放這些服務的權限，讓全世界都能存取。

resource "google_cloud_run_service_iam_policy" "noauth_api" {
    location    = google_cloud_run_service.api.location
    project     = google_cloud_run_service.api.project
    service     = google_cloud_run_service.api.name
    policy_data = data.google_iam_policy.noauth.policy_data
}

建立前端構件

下列指令會建立 Docker 映像檔，並將其代管在 Artifact Registry 中：./code/frontend/clouldbuild.yaml

resource "null_resource" "cloudbuild_fe" {
    provisioner "local-exec" {
        working_dir = "${path.module}/code/frontend"
        command     = "gcloud builds submit . --substitutions=_REGION=${var.region},_BASENAME=${var.basename}"
    }
    depends_on = [
        google_artifact_registry_repository.todo_app,
        google_cloud_run_service.api
    ]
}

將前端容器部署至 Cloud Run

下一個指令會使用 Cloud Build，在 Cloud Run 上啟動使用我們剛建構的容器的服務

resource "google_cloud_run_service" "fe" {
    name     = "${var.basename}-fe"
    location = var.region
    project  = var.project_id
    template {
        spec {
            containers {
                image = "${var.region}-docker.pkg.dev/${var.project_id}/${var.basename}-app/fe"
                ports {
                    container_port = 80
                }
            }
        }
    }
    depends_on = [null_resource.cloudbuild_fe]
}

開放 Cloud Run 前端服務，讓全世界都能讀取

這是應用程式的前端，會轉譯 HTML/JS/CSS，讓使用者與應用程式互動 - 根據預設，Cloud Run 服務並非公開。為了讓這個應用程式運作，我們必須開放這些服務的權限，讓全世界都能存取。

resource "google_cloud_run_service_iam_policy" "noauth_fe" {
    location    = google_cloud_run_service.fe.location
    project     = google_cloud_run_service.fe.project
    service     = google_cloud_run_service.fe.name
    policy_data = data.google_iam_policy.noauth.policy_data
}

`./code/database/load_schema.sh`

初始化資料庫結構定義

這項指令會建立 Cloud Storage 臨時值區，以便將結構定義上傳至 Cloud SQL。

PROJECT=$1
SQLNAME=$2

SQLSERVICEACCOUNT=$(gcloud sql instances describe $SQLNAME --format="value(serviceAccountEmailAddress)" | xargs)
gcloud storage buckets create gs://$PROJECT-temp
gcloud storage cp schema.sql gs://$PROJECT-temp/schema.sql
gcloud storage buckets add-iam-policy-binding gs://$PROJECT-temp/ --member=serviceAccount:$SQLSERVICEACCOUNT --role=roles/storage.objectViewer
gcloud sql import sql $SQLNAME gs://$PROJECT-temp/schema.sql -q
gcloud storage rm gs://$PROJECT-temp --recursive

`./code/middleware/clouldbuild.yaml`

建構 API 容器

這段程式碼會為中介層建立 Docker 映像檔。

name: 'gcr.io/cloud-builders/docker'
args: [ 'build', '-t', '$_REGION-docker.pkg.dev/$PROJECT_ID/$_BASENAME-app/api', '.' ]
  ```
#### Push API container to Artifact Registry
Pushing the container to Artifact Registry makes it possible for Cloud Run to 
get the image and serve it.

``` yaml
name: 'gcr.io/cloud-builders/docker'
args: ['push', '$_REGION-docker.pkg.dev/$PROJECT_ID/$_BASENAME-app/api']

替代字詞

下列程式碼會建立含有預設值的變數，以便在部署時變更這些值。

substitutions:
  _REGION: us-central1
  _BASENAME: todo

`./code/frontend/clouldbuild.yaml`

按摩程式碼內容

前端是完全靜態的 HTML/JS/CSS。應用程式需要指向我們剛建立的 API 服務網址，但 Cloud Run 服務會指派網址，其中包含隨機字串。這段「按摩指令碼」會擷取隨機網址，並將該網址插入這個容器中靜態 JS 的程式碼。

./code/frontend/massage.sh

name: 'gcr.io/google.com/cloudsdktool/cloud-sdk'
entrypoint: bash
args: [ './massage.sh', '$_REGION' ]

建構 API 容器

以下程式碼會為中介軟體層建立 Docker 映像檔：

name: 'gcr.io/cloud-builders/docker'
args: [ 'build', '-t', '$_REGION-docker.pkg.dev/$PROJECT_ID/$_BASENAME-app/fe', '.' ]

將 API 容器推送至 Artifact Registry

將容器推送至 Artifact Registry 後，Cloud Run 就能取得並提供映像檔。

name: 'gcr.io/cloud-builders/docker'
args: ['push', '$_REGION-docker.pkg.dev/$PROJECT_ID/$_BASENAME-app/fe']

替代字詞

建立含有預設值的變數，以便在部署時變更這些值。

substitutions:
  _REGION: us-central1
  _BASENAME: todo

`./code/frontend/massage.sh`

編輯 JavaScript

這個指令會將 Middleware 的端點插入前端的 JavaScript。

API=$(gcloud run services describe todo-api --region=$1 --format="value(status.url)")
stripped=$(echo ${API/https:\/\//})
sed -i"" -e "s/127.0.0.1:9000/$stripped/" www/js/main.js

結論

您現在在專案中擁有在 Cloud Run 上執行的簡易 3 層待辦事項應用程式。您也擁有所有程式碼，可修改或擴充這個解決方案，以便配合您的環境。

三層式應用程式 透過集合功能整理內容 你可以依據偏好儲存及分類內容。

開始使用

三層式應用程式元件

指令碼

./main.tf

啟用服務

設定權限

為 SQL 執行個體建立網路

建立虛擬私有雲存取連接器

建立 Redis 伺服器

建立 SQL Server

建立 Artifact Registry 存放區

建立密鑰

為中介軟體建立構件

將 API 容器部署至 Cloud Run

將 Cloud Run API 服務設為可供全世界讀取。

建立前端構件

將前端容器部署至 Cloud Run

開放 Cloud Run 前端服務，讓全世界都能讀取

./code/database/load_schema.sh

初始化資料庫結構定義

./code/middleware/clouldbuild.yaml

建構 API 容器

替代字詞

./code/frontend/clouldbuild.yaml

按摩程式碼內容

建構 API 容器

將 API 容器推送至 Artifact Registry

替代字詞

./code/frontend/massage.sh

編輯 JavaScript

結論

三層式應用程式

`./main.tf`

`./code/database/load_schema.sh`

`./code/middleware/clouldbuild.yaml`

`./code/frontend/clouldbuild.yaml`

`./code/frontend/massage.sh`