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使用 Compute Engine 在 Google Cloud 中託管網頁應用程式

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使用 Compute Engine 在 Google Cloud 中託管網頁應用程式

Lab 1 小时 30 分钟 universal_currency_alt 1 积分 show_chart 入门级
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GSP662

Google Cloud 自修研究室標誌

總覽

有許多方法可以在 Google Cloud 中部署網站，各有不同的特色、功能及控管能力。Compute Engine 可深入控管用於執行網站的基礎架構，但與 Google Kubernetes Engines (GKE)、App Engine 和其他解決方案相比，需要進行較多的營運管理作業。只要使用 Compute Engine，即可精細控管基礎架構的內容，包括虛擬機器及負載平衡器等。

在本研究室中，您要部署一個簡易的應用程式，即「Fancy Store」電子商務網站，藉此瞭解如何使用 Compute Engine 輕鬆部署網站及調度資源。

課程內容

本研究室的內容包括：

在本研究室結尾，您將擁有位於代管執行個體群組中的執行個體，可為您的網站提供自動修復、負載平衡、自動調度資源及滾動式更新功能。

設定和需求

點選「Start Lab」按鈕前的須知事項

請詳閱以下操作說明。研究室活動會計時，而且中途無法暫停。點選「Start Lab」 後就會開始計時，讓您瞭解有多少時間可以使用 Google Cloud 資源。

您將在真正的雲端環境中完成實作研究室活動，而不是在模擬或示範環境。為達此目的，我們會提供新的暫時憑證，讓您用來在研究室活動期間登入及存取 Google Cloud。

如要完成這個研究室活動，請先確認：

  • 您可以使用標準的網際網路瀏覽器 (Chrome 瀏覽器為佳)。
注意：請使用無痕模式或私密瀏覽視窗執行此研究室。這可以防止個人帳戶和學生帳戶之間的衝突，避免個人帳戶產生額外費用。
  • 是時候完成研究室活動了！別忘了，活動一開始將無法暫停。
注意：如果您擁有個人 Google Cloud 帳戶或專案，請勿用於本研究室，以免產生額外費用。

如何開始研究室及登入 Google Cloud 控制台

  1. 按一下「Start Lab」(開始研究室) 按鈕。如果研究室會產生費用，畫面中會出現選擇付款方式的彈出式視窗。左側的「Lab Details」(研究室詳細資料) 面板會顯示下列項目：

    • 「Open Google Console」(開啟 Google 控制台) 按鈕
    • 剩餘時間
    • 必須在這個研究室中使用的暫時憑證
    • 完成這個研究室所需的其他資訊 (如有)

  2. 按一下「Open Google Console」(開啟 Google 控制台)。接著，研究室會啟動相關資源並開啟另一個分頁，當中會顯示「Sign in」(登入) 頁面。

    提示：您可以在不同的視窗中並排開啟分頁。

    注意事項：如果頁面中顯示了「Choose an account」(選擇帳戶) 對話方塊，請按一下「Use Another Account」(使用其他帳戶)。

  3. 如有必要，請複製「Lab Details」(研究室詳細資料) 面板中的使用者名稱，然後貼到「Sign in」(登入) 對話方塊。按一下「Next」(下一步)。

  4. 複製「Lab Details」(研究室詳細資料) 面板中的密碼，然後貼到「Welcome」(歡迎使用) 對話方塊。按一下「Next」(下一步)。

    重要注意事項：請務必使用左側面板中的憑證，而非 Google Cloud 技能重點加強的憑證。 注意事項：如果使用自己的 Google Cloud 帳戶來進行這個研究室，可能會產生額外費用。

  5. 按過後續的所有頁面：

    • 接受條款及細則。
    • 由於這是臨時帳戶，請勿新增救援選項或雙重驗證機制。
    • 請勿申請免費試用。

Cloud 控制台稍後會在這個分頁中開啟。

注意事項：按一下畫面左上方的導覽選單，即可在選單中查看 Google Cloud 產品與服務的清單。「導覽選單」圖示

啟動 Cloud Shell

Cloud Shell 是搭載多項開發工具的虛擬機器，提供永久的 5 GB 主目錄，而且在 Google Cloud 中運作。Cloud Shell 提供指令列存取權，方便您使用 Google Cloud 資源。

  1. 點按 Google Cloud 控制台上方的「啟用 Cloud Shell」圖示 「啟動 Cloud Shell」圖示。

連線完成即代表已通過驗證，且專案已設為您的 PROJECT_ID。輸出內容中有一行宣告本工作階段 PROJECT_ID 的文字：

您在本工作階段中的 Cloud Platform 專案會設為「YOUR_PROJECT_ID」

gcloud 是 Google Cloud 的指令列工具，已預先安裝於 Cloud Shell，並支援 Tab 鍵自動完成功能。

  1. (選用) 您可以執行下列指令來列出使用中的帳戶：
gcloud auth list

  1. 點按「授權」。

  2. 輸出畫面應如下所示：

輸出內容：

ACTIVE: * ACCOUNT: student-01-xxxxxxxxxxxx@qwiklabs.net To set the active account, run: $ gcloud config set account `ACCOUNT`
  1. (選用) 您可以使用下列指令來列出專案 ID：
gcloud config list project

輸出內容：

[core] project = <project_ID>

輸出內容範例：

[core] project = qwiklabs-gcp-44776a13dea667a6 附註：如需有關 gcloud 的完整說明，請前往 Google Cloud 並參閱「gcloud CLI overview guide」(gcloud CLI 總覽指南)。

設定區域和可用區

某些 Compute Engine 資源專屬於特定的區域和可用區。「區域」是您可以執行資源的特定地理位置，每個區域中會有一或多個「可用區」。

請在 Cloud 控制台中執行下列 gcloud 指令，設定研究室的預設區域和可用區：

gcloud config set compute/zone "{{{project_0.default_zone|ZONE}}}" export ZONE=$(gcloud config get compute/zone) gcloud config set compute/region "{{{project_0.default_region|REGION}}}" export REGION=$(gcloud config get compute/region)

工作 1：啟用 Compute Engine API

gcloud services enable compute.googleapis.com

工作 2：建立 Cloud Storage 值區

您將使用 Cloud Storage 值區來儲存您建構的程式碼及開機指令碼。

  • 在 Cloud Shell 中執行下列指令，建立新的 Cloud Storage 值區：
gsutil mb gs://fancy-store-$DEVSHELL_PROJECT_ID 注意：在 Cloud Shell 中使用 $DEVSHELL_PROJECT_ID 環境變數可協助確保物件名稱不重複。Google Cloud 中的所有專案 ID 皆不得重複，因此附上專案 ID 也可使其他名稱不重複。

點選「Check my progress」，確認目標已達成。 建立 Cloud Storage 值區

工作 3：複製來源存放區

使用 monolith-to-microservices 存放區的現有 Fancy Store 電子商務網站，做為網站基礎。

複製原始碼，讓您可以專心將應用程式部署至 Compute Engine。在本研究室的後續章節，您將對程式碼進行小幅更新，用於展示 Compute Engine 更新簡便的特性。

  1. 複製原始碼，接著前往 monolith-to-microservices 目錄：
git clone https://github.com/googlecodelabs/monolith-to-microservices.git cd ~/monolith-to-microservices
  1. 執行程式碼的初始版本，讓應用程式可在本機執行：
./setup.sh

這項指令碼可能需要幾分鐘的時間才能執行完畢。

  1. 完成後，請執行下列指令，確認 Cloud Shell 正在執行相容的 nodeJS 版本：
nvm install --lts
  1. 接著執行下列指令，切換至 microservices 目錄，然後啟動網路伺服器：
cd microservices npm start

您應該會看到以下的輸出內容：

Products microservice listening on port 8082! Frontend microservice listening on port 8080! Orders microservice listening on port 8081!
  1. 點選「網頁預覽」圖示，接著選取「透過以下通訊埠預覽：8080」。

醒目顯示的「網頁預覽」圖示和「透過以下通訊埠預覽：8080」選項。

這會開啟新視窗，顯示 Fancy Store 的前端。

注意：您應該可以透過「預覽」選項查看前端，但「Products」和「Orders」功能並未正常運作，因為這些服務尚未公開。
  1. 看完網站後請關閉視窗，接著在終端機視窗中按下 CTRL+C 鍵，停止網路伺服器程序。

工作 4：建立 Compute Engine 執行個體

該開始部署一些 Compute Engine 執行個體了！

您將在後續步驟執行下列操作：

  1. 建立開機指令碼以設定執行個體。
  2. 複製原始碼並上傳至 Cloud Storage。
  3. 部署用於託管後端微服務的 Compute Engine 執行個體。
  4. 重新設定前端程式碼，以便利用後端微服務執行個體。
  5. 部署用於託管前端微服務的 Compute Engine 執行個體。
  6. 設定網路來允許通訊。

建立開機指令碼

開機指令碼會在每次啟動時，指示執行個體應採取何種行動，因此可自動設定執行個體。

  1. 在 Cloud Shell 執行下列指令，建立 startup-script.sh 檔案：
touch ~/monolith-to-microservices/startup-script.sh
  1. 按一下 Cloud Shell 工具列的「開啟編輯器」，打開程式碼編輯器。

「開啟編輯器」按鈕

  1. 前往「monolith-to-microservices」資料夾。

  2. 將下列程式碼加入 startup-script.sh 檔案。加入後，您需要修改部分程式碼：

#!/bin/bash # Install logging monitor. The monitor will automatically pick up logs sent to # syslog. curl -s "https://storage.googleapis.com/signals-agents/logging/google-fluentd-install.sh" | bash service google-fluentd restart & # Install dependencies from apt apt-get update apt-get install -yq ca-certificates git build-essential supervisor psmisc # Install nodejs mkdir /opt/nodejs curl https://nodejs.org/dist/v16.14.0/node-v16.14.0-linux-x64.tar.gz | tar xvzf - -C /opt/nodejs --strip-components=1 ln -s /opt/nodejs/bin/node /usr/bin/node ln -s /opt/nodejs/bin/npm /usr/bin/npm # Get the application source code from the Google Cloud Storage bucket. mkdir /fancy-store gsutil -m cp -r gs://fancy-store-[DEVSHELL_PROJECT_ID]/monolith-to-microservices/microservices/* /fancy-store/ # Install app dependencies. cd /fancy-store/ npm install # Create a nodeapp user. The application will run as this user. useradd -m -d /home/nodeapp nodeapp chown -R nodeapp:nodeapp /opt/app # Configure supervisor to run the node app. cat >/etc/supervisor/conf.d/node-app.conf << EOF [program:nodeapp] directory=/fancy-store command=npm start autostart=true autorestart=true user=nodeapp environment=HOME="/home/nodeapp",USER="nodeapp",NODE_ENV="production" stdout_logfile=syslog stderr_logfile=syslog EOF supervisorctl reread supervisorctl update
  1. 在檔案中找出 [DEVSHELL_PROJECT_ID]，替換為您的專案 ID：

現在 startup-script.sh 中的程式碼應類似以下內容：

gs://fancy-store-{{{project_0.project_id | Project ID}}}/monolith-to-microservices/microservices/* /fancy-store/

  1. 「儲存」 startup-script.sh 檔案，但還不要關閉檔案。

  2. 查看 Cloud Shell 程式碼編輯器的右下方，確認「行尾序列」已設為「LF」而非「CRLF」。

「行尾序列」

  • 如果設為 CRLF，請按一下「CRLF」，然後在下拉式選單中選取 「LF」。
  • 如果已設為「LF」，則不必做任何更動。

  1. 關閉 startup-script.sh 檔案。

  2. 回到 Cloud Shell 終端機，然後執行下列指令，將 startup-script.sh 檔案複製到值區：

gsutil cp ~/monolith-to-microservices/startup-script.sh gs://fancy-store-$DEVSHELL_PROJECT_ID

該檔案目前可透過下列網址取得：https://storage.googleapis.com/[BUCKET_NAME]/startup-script.sh。

[BUCKET_NAME] 代表 Cloud Storage 值區的名稱。根據預設，只有取得授權的使用者和服務帳戶才可查看，因此無法透過網路瀏覽器存取。Compute Engine 執行個體會自動透過服務帳戶來獲得存取權。

開機指令碼會執行下列工作：

  • 安裝 Logging 代理程式。代理程式會自動收集 Syslog 記錄。
  • 安裝 Node.js 與 Supervisor。Supervisor 會將應用程式以 Daemon 形式執行。
  • 從 Cloud Storage 值區複製應用程式的原始碼，並且安裝依附元件。
  • 設定 Supervisor 以執行應用程式。如果應用程式非正常結束，或遭系統管理員或處理程序終止，Supervisor 會重新啟動應用程式。Supervisor 也會傳送應用程式的 stdout 和 stderr 至 syslog，讓 Logging 代理程式收集。

將程式碼複製到 Cloud Storage 值區

執行個體會在啟用後從 Cloud Storage 值區提取程式碼，因此您可以在程式碼的 .env 檔案中儲存一些環境變數。

注意：您也可以編寫程式碼，從其他位置提取環境變數，但為了方便示範，本研究室使用簡單的方法來處理設定。在正式環境中，環境變數可能會儲存在程式碼之外。
  1. 將已複製的程式碼複製到值區：
cd ~ rm -rf monolith-to-microservices/*/node_modules gsutil -m cp -r monolith-to-microservices gs://fancy-store-$DEVSHELL_PROJECT_ID/ 注意：系統會刪除 node_modules 依附元件目錄，確保盡可能快速有效地執行複製的程式碼。當執行個體啟動，系統會在執行個體上重新建立這些程式碼。

點選「Check my progress」，確認目標已達成。 將開機指令碼和程式碼複製到 Cloud Storage 值區

部署後端執行個體

首先要部署的是後端執行個體，用於儲存「Orders」和「Products」微服務。

注意：在正式環境中，建議您每個微服務使用不同的執行個體和執行個體群組，讓微服務可以獨立調度資源。基於示範目的，兩個後端微服務 (Orders 和 Products) 皆位於相同的執行個體和執行個體群組。
  • 執行下列指令，建立已設為使用開機指令碼的 e2-standard-2 執行個體。系統已將其標示為 backend 執行個體，因此您之後可以為其套用特定防火牆規則：
gcloud compute instances create backend \ --zone=$ZONE \ --machine-type=e2-standard-2 \ --tags=backend \ --metadata=startup-script-url=https://storage.googleapis.com/fancy-store-$DEVSHELL_PROJECT_ID/startup-script.sh

設定與後端的連線

部署應用程式前端之前，您需要先更新設定，指向您剛才部署的後端。

  1. 使用下列指令擷取後端的外部 IP 位址，請查看後端執行個體的 EXTERNAL_IP 分頁部分：
gcloud compute instances list

輸出內容範例：

NAME: backend ZONE: {{{project_0.default_zone | zone}}} MACHINE_TYPE: e2-standard-2 PREEMPTIBLE: INTERNAL_IP: 10.142.0.2 EXTERNAL_IP: 35.237.245.193 STATUS: RUNNING

  1. 複製後端的外部 IP。

  2. 在 Cloud Shell Explorer 中，依序前往「monolith-to-microservices」>「react-app」。

  3. 在程式碼編輯器中，依序選取「View」>「Toggle Hidden Files」以查看 .env 檔案。

在下一個步驟中，您要編輯 .env 檔案，指向後端的外部 IP。[BACKEND_ADDRESS] 代表後端執行個體的外部 IP 位址，由前述的 gcloud 指令決定。

  1. 在 .env 檔案中，將 localhost 替換成您的 [BACKEND_ADDRESS]：
REACT_APP_ORDERS_URL=http://[BACKEND_ADDRESS]:8081/api/orders REACT_APP_PRODUCTS_URL=http://[BACKEND_ADDRESS]:8082/api/products

  1. 「儲存」檔案。

  2. 在 Cloud Shell 執行下列指令，重新建構 react-app 以更新前端程式碼：

cd ~/monolith-to-microservices/react-app npm install && npm run-script build
  1. 接著將應用程式程式碼複製到 Cloud Storage 值區：
cd ~ rm -rf monolith-to-microservices/*/node_modules gsutil -m cp -r monolith-to-microservices gs://fancy-store-$DEVSHELL_PROJECT_ID/

部署前端執行個體

程式碼設定完畢後，請部署前端執行個體。

  • 執行下列指令，透過與先前類似的指令來部署 frontend 執行個體。基於防火牆用途，此執行個體會標記為 frontend：
gcloud compute instances create frontend \ --zone=$ZONE \ --machine-type=e2-standard-2 \ --tags=frontend \ --metadata=startup-script-url=https://storage.googleapis.com/fancy-store-$DEVSHELL_PROJECT_ID/startup-script.sh 注意：由於程式碼已預設為啟動所有微服務，為求簡單起見，我們會將部署指令和開機指令碼一併用於前端和後端執行個體。因此在本示例中，所有微服務皆會在前端及後端執行。在正式環境中，您只需要在每個元件上執行需要的微服務即可。

設定網路

  1. 建立防火牆規則，允許前端存取通訊埠 8080，而允許後端存取 8081 至 8082 通訊埠。這些防火牆指令會使用為應用程式建立執行個體時所指派的標記：
gcloud compute firewall-rules create fw-fe \ --allow tcp:8080 \ --target-tags=frontend gcloud compute firewall-rules create fw-be \ --allow tcp:8081-8082 \ --target-tags=backend

現在網站應該可以完全正常運作。

  1. 為了前往 frontend 的外部 IP，您需要知道 IP 位址。請執行下列指令，然後找出 EXTERNAL_IP of the frontend 執行個體的 EXTERNAL_IP：
gcloud compute instances list

輸出內容範例：

NAME: backend ZONE: us-central1-f MACHINE_TYPE: e2-standard-2 PREEMPTIBLE: INTERNAL_IP: 10.128.0.2 EXTERNAL_IP: 34.27.178.79 STATUS: RUNNING NAME: frontend ZONE: us-central1-f MACHINE_TYPE: e2-standard-2 PREEMPTIBLE: INTERNAL_IP: 10.128.0.3 EXTERNAL_IP: 34.172.241.242 STATUS: RUNNING

執行個體可能需要幾分鐘才能啟動及設定完成。

  1. 請等待 3 分鐘，接著開啟新的瀏覽器分頁並前往 http://[FRONTEND_ADDRESS]:8080 以存取網站，[FRONTEND_ADDRESS] 是先前決定的前端 EXTERNAL_IP。

  2. 嘗試前往「Products」和「Orders」頁面，現在網頁應該會正常運作。。

Fancy Store 的「Products」分頁式頁面。Product 用圖塊方式表示圖片。

點選「Check my progress」，確認目標已達成。 部署執行個體及設定網路

工作 5：建立代管執行個體群組

如要允許應用程式調度資源，需建立代管執行個體群組，並使用 frontend 和 backend 執行個體做為執行個體範本。

代管執行個體群組 (MIG) 包含相同的執行個體，可做為單一可用區中的單一實體來管理。這類群組會主動讓執行個體保持可用 (即處於「執行中」狀態)，以維持應用程式的高可用性。您將為前端和後端執行個體使用代管執行個體群組，以便提供自動修復、負載平衡、自動調度資源和滾動式更新功能。

從來源執行個體建立執行個體範本

建立代管執行個體群組前，必須先建立執行個體範本，用來做為群組的基礎。執行個體範本可用於定義機器類型、開機磁碟映像檔或容器映像檔、網路，以及新建 VM 執行個體時所使用的其他執行個體屬性。您可以利用執行個體範本建立代管執行個體群組中的執行個體，甚至建立個別的執行個體。

如要建立執行個體範本，請使用您先前建立的現有執行個體。

  1. 首先，停止前端與後端執行個體：
gcloud compute instances stop frontend --zone=$ZONE gcloud compute instances stop backend --zone=$ZONE
  1. 接著，從每個來源執行個體建立執行個體範本：
gcloud compute instance-templates create fancy-fe \ --source-instance-zone=$ZONE \ --source-instance=frontend gcloud compute instance-templates create fancy-be \ --source-instance-zone=$ZONE \ --source-instance=backend
  1. 確認執行個體範本已建立完成：
gcloud compute instance-templates list

輸出內容範例：

NAME: fancy-be MACHINE_TYPE: e2-standard-2 PREEMPTIBLE: CREATION_TIMESTAMP: 2023-07-25T14:52:21.933-07:00 NAME: fancy-fe MACHINE_TYPE: e2-standard-2 PREEMPTIBLE: CREATION_TIMESTAMP: 2023-07-25T14:52:15.442-07:00
  1. 建立執行個體範本後，刪除 backend VM 以節省資源空間：
gcloud compute instances delete backend --zone=$ZONE
  1. 在系統提示時輸入 y。

一般來說，您也可以刪除 frontend VM，但在本研究室中，您要用它來更新執行個體範本。

建立代管執行個體群組

  1. 接著建立兩個代管執行個體群組，分別用於前端和後端：
gcloud compute instance-groups managed create fancy-fe-mig \ --zone=$ZONE \ --base-instance-name fancy-fe \ --size 2 \ --template fancy-fe gcloud compute instance-groups managed create fancy-be-mig \ --zone=$ZONE \ --base-instance-name fancy-be \ --size 2 \ --template fancy-be

這些代管執行個體群組會使用執行個體範本，已設為每個群組中有兩個要啟動的執行個體。執行個體的名稱會由 base-instance-name 指定，並附上隨機字串。

  1. 應用程式的 frontend 微服務會在通訊埠 8080 上執行，backend 微服務則是在通訊埠 8081 上執行，通訊埠 8081 用於 orders，通訊埠 8082 則用於 products：
gcloud compute instance-groups set-named-ports fancy-fe-mig \ --zone=$ZONE \ --named-ports frontend:8080 gcloud compute instance-groups set-named-ports fancy-be-mig \ --zone=$ZONE \ --named-ports orders:8081,products:8082

這些是非標準通訊埠，因此請指定已命名通訊埠來識別這些通訊埠。已命名通訊埠為鍵/值組合中繼資料，代表服務名稱和執行中的通訊埠。您可以將已命名通訊埠指派給執行個體群組，表示群組中的所有執行個體皆可使用該服務。HTTP 負載平衡服務會使用這項資訊，我們將在後續章節設定。

設定自動修復功能

如要提高應用程式自身的可用性，以及驗證應用程式是否有回應，您可以為代管執行個體群組設定自動修復政策。

自動修復政策會利用以應用程式為基礎的健康狀態檢查機制，確認應用程式的回應是否正常。系統的預設行為只會確認執行個體是否處於「執行中」狀態，相比之下，檢查應用程式是否有回應的做法更為精確。

注意：請分別針對負載平衡和自動修復使用不同的健康狀態檢查。用於負載平衡的健康狀態檢查可以也應該更為嚴格，因為這些健康狀態檢查將決定執行個體是否可接收使用者流量。您勢必會想要快速掌握無回應的執行個體，以在必要時重新導向流量。相對於負載平衡型的健康狀態檢查，當您執行自動修復型的健康狀態檢查時，Compute Engine 會主動替換作業失敗的執行個體，因此執行這類檢查時應該更為保守。
  1. 建立健康狀態檢查，在 frontend 和 backend 執行個體連續三次傳回「健康狀態不良」時，修復執行個體：
gcloud compute health-checks create http fancy-fe-hc \ --port 8080 \ --check-interval 30s \ --healthy-threshold 1 \ --timeout 10s \ --unhealthy-threshold 3 gcloud compute health-checks create http fancy-be-hc \ --port 8081 \ --request-path=/api/orders \ --check-interval 30s \ --healthy-threshold 1 \ --timeout 10s \ --unhealthy-threshold 3
  1. 建立防火牆規則，允許健康狀態檢查探測器連線至通訊埠 8080 至 8081 上的微服務：
gcloud compute firewall-rules create allow-health-check \ --allow tcp:8080-8081 \ --source-ranges 130.211.0.0/22,35.191.0.0/16 \ --network default
  1. 將健康狀態檢查套用至個別服務：
gcloud compute instance-groups managed update fancy-fe-mig \ --zone=$ZONE \ --health-check fancy-fe-hc \ --initial-delay 300 gcloud compute instance-groups managed update fancy-be-mig \ --zone=$ZONE \ --health-check fancy-be-hc \ --initial-delay 300 注意：自動修復功能可能需要 15 分鐘，才會開始監控群組中的執行個體。
  1. 請先繼續使用研究室，自動修復需要一些時間才能監控群組中的執行個體。您將在本研究室結尾模擬失敗情形，測試自動修復是否正常運作。

點選「Check my progress」，確認目標已達成。 建立代管執行個體群組

工作 6：建立負載平衡器

如要輔助代管執行個體群組，可以使用 HTTP(S) 負載平衡器將流量提供給前端和後端微服務，並使用對應功能，將流量傳送給符合路徑規則的合適後端服務。這會對所有服務公開單一負載平衡 IP。

如要進一步瞭解 Google Cloud 的負載平衡選項，請參閱「負載平衡總覽」。

建立 HTTP(S) 負載平衡器

Google Cloud 提供多種類型的負載平衡器。在本研究室中，您將使用 HTTP(S) 負載平衡器來處理流量。HTTP 負載平衡器的結構如下：

  1. 轉送規則將傳入要求導向至目標 HTTP Proxy。
  2. 目標 HTTP Proxy 會根據網址對應檢查每個要求，以決定適合要求的後端服務。
  3. 後端服務會根據已連接後端的服務規模、可用區和執行個體健康狀態，將每個要求導向合適的後端。系統會使用 HTTP 健康狀態檢查，驗證每個後端執行個體的健康狀態。如果將後端服務設定為使用 HTTPS 或 HTTP/2 健康狀態檢查，則要求會在前往後端執行個體的途中加密。
  4. 負載平衡器和執行個體之間的工作階段可以使用 HTTP、HTTPS 或 HTTP/2 通訊協定。如果您使用 HTTPS 或 HTTP/2，後端服務中的每個執行個體都必須具備 SSL 憑證。
注意：基於示範目的，為了避免 SSL 憑證過於複雜，請使用 HTTP 而非 HTTPS。如果是正式環境，則建議使用 HTTPS，盡可能進行加密。
  1. 建立健康狀態檢查，用於決定要使用哪個執行個體為各服務提供流量：
gcloud compute http-health-checks create fancy-fe-frontend-hc \ --request-path / \ --port 8080 gcloud compute http-health-checks create fancy-be-orders-hc \ --request-path /api/orders \ --port 8081 gcloud compute http-health-checks create fancy-be-products-hc \ --request-path /api/products \ --port 8082 注意：這些健康狀態檢查僅適用於負載平衡器，只會處理負載平衡器的直接流量，不會導致代管執行個體群組重新建立執行個體。
  1. 建立後端服務，做為負載平衡流量的目標。後端服務會使用健康檢查與您建立的已命名通訊埠：
gcloud compute backend-services create fancy-fe-frontend \ --http-health-checks fancy-fe-frontend-hc \ --port-name frontend \ --global gcloud compute backend-services create fancy-be-orders \ --http-health-checks fancy-be-orders-hc \ --port-name orders \ --global gcloud compute backend-services create fancy-be-products \ --http-health-checks fancy-be-products-hc \ --port-name products \ --global
  1. 新增負載平衡器的後端服務：
gcloud compute backend-services add-backend fancy-fe-frontend \ --instance-group-zone=$ZONE \ --instance-group fancy-fe-mig \ --global gcloud compute backend-services add-backend fancy-be-orders \ --instance-group-zone=$ZONE \ --instance-group fancy-be-mig \ --global gcloud compute backend-services add-backend fancy-be-products \ --instance-group-zone=$ZONE \ --instance-group fancy-be-mig \ --global
  1. 建立網址對應。網址對應定義了應將哪些網址導向至哪些後端服務：
gcloud compute url-maps create fancy-map \ --default-service fancy-fe-frontend
  1. 建立路徑比對器，允許 /api/orders 和 /api/products 路徑轉送個別服務：
gcloud compute url-maps add-path-matcher fancy-map \ --default-service fancy-fe-frontend \ --path-matcher-name orders \ --path-rules "/api/orders=fancy-be-orders,/api/products=fancy-be-products"
  1. 建立要與網址對應繫結的 Proxy：
gcloud compute target-http-proxies create fancy-proxy \ --url-map fancy-map
  1. 建立全域轉送規則，將公開 IP 位址及通訊埠與 Proxy 繫結在一起：
gcloud compute forwarding-rules create fancy-http-rule \ --global \ --target-http-proxy fancy-proxy \ --ports 80

點選「Check my progress」，確認目標已達成。 建立 HTTP(S) 負載平衡器

更新設定

現在您有新的靜態 IP 位址，請更新 frontend 的程式碼，指向這個新位址，不要使用先前指向 backend 執行個體的臨時 IP 位址。

  1. 在 Cloud Shell 中，切換到儲存 .env 檔案的 react-app 資料夾，該檔案內含相關設定：
cd ~/monolith-to-microservices/react-app/
  1. 找出負載平衡器的 IP 位址：
gcloud compute forwarding-rules list --global

輸出內容範例：

NAME: fancy-http-rule REGION: IP_ADDRESS: 34.111.203.235 IP_PROTOCOL: TCP TARGET: fancy-proxy
  1. 返回 Cloud Shell Editor，再次編輯 .env 檔案，指向負載平衡器的公開 IP。[LB_IP] 代表之前決定的後端執行個體外部 IP 位址。
REACT_APP_ORDERS_URL=http://[LB_IP]/api/orders REACT_APP_PRODUCTS_URL=http://[LB_IP]/api/products 注意：系統會在新位址中移除通訊埠，因為負載平衡器已完成設定，可以為您處理這個轉送要求。

  1. 「儲存」檔案。

  2. 重新建立用於更新前端程式碼的 react-app：

cd ~/monolith-to-microservices/react-app npm install && npm run-script build
  1. 將應用程式程式碼複製到值區：
cd ~ rm -rf monolith-to-microservices/*/node_modules gsutil -m cp -r monolith-to-microservices gs://fancy-store-$DEVSHELL_PROJECT_ID/

更新前端執行個體

現在有了新程式碼及設定，您要使用代管執行個體群組中的前端執行個體提取新程式碼。

執行個體會在啟動時提取程式碼，因此您可以發出滾動式重新啟動作業指令：

gcloud compute instance-groups managed rolling-action replace fancy-fe-mig \ --zone=$ZONE \ --max-unavailable 100% 注意：在這個滾動式取代作業的示例中，您要透過 --max-unavailable 參數，明確指出所有機器可立即取代。如果沒有這項參數，指令會保留一個執行個體，同時重新啟動其他執行個體以確保可用性。為方便測試，您要指出所有執行個體皆可立即取代，以加快處理程序。

點選「Check my progress」，確認目標已達成。 更新前端執行個體

測試網站

  1. 執行 rolling-action replace 指令後請等待 3 分鐘，讓系統有時間處理執行個體，接著檢查代管執行個體群組的狀態。執行下列指令，確認服務顯示的狀態為「健康狀態良好」：
watch -n 2 gcloud compute backend-services get-health fancy-fe-frontend --global
  1. 等待 2 項服務的狀態顯示為「健康狀態良好」。

輸出內容範例：

backend: https://www.googleapis.com/compute/v1/projects/my-gce-codelab/zones/us-central1-a/instanceGroups/fancy-fe-mig status: healthStatus: - healthState: HEALTHY instance: https://www.googleapis.com/compute/v1/projects/my-gce-codelab/zones/us-central1-a/instances/fancy-fe-x151 ipAddress: 10.128.0.7 port: 8080 - healthState: HEALTHY instance: https://www.googleapis.com/compute/v1/projects/my-gce-codelab/zones/us-central1-a/instances/fancy-fe-cgrt ipAddress: 10.128.0.11 port: 8080 kind: compute#backendServiceGroupHealth 注意：如果其中一個執行個體發生問題，且狀態顯示「健康狀態不良」，系統應會自動修復，請等待執行個體修復完畢。

稍候片刻，如果沒有執行個體顯示「健康狀態良好」狀態，表示前端執行個體的設定有誤，因此無法在通訊埠　8080 上存取執行個體。如要測試這項問題，請直接查看通訊埠 8080 上的執行個體。
  1. 一旦兩個執行個體皆在清單中顯示為「健康狀態良好」請按下 CTRL+C 鍵，離開 watch 指令。
注意：應用程式將可透過 http://[LB_IP] 存取，[LB_IP] 是系統為負載平衡器指定的 IP_ADDRESS，您可使用下列指令找出該位址：

gcloud compute forwarding-rules list --global

您之後會在本研究室中檢查應用程式。

工作 7：調度 Compute Engine 的資源

目前您已建立兩個代管執行個體群組，且每個群組皆含有兩個執行個體。這項設定目前正常運作中，無論負載狀況如何都不會變更。接下來，您要根據使用率建立自動調度資源政策，讓每個代管執行個體群組自動調整資源配置。

根據使用率自動調整資源配置

  • 如要建立自動調度資源政策，請執行下列指令：
gcloud compute instance-groups managed set-autoscaling \ fancy-fe-mig \ --zone=$ZONE \ --max-num-replicas 2 \ --target-load-balancing-utilization 0.60 gcloud compute instance-groups managed set-autoscaling \ fancy-be-mig \ --zone=$ZONE \ --max-num-replicas 2 \ --target-load-balancing-utilization 0.60

這些指令會在代管執行個體群組建立自動配置器，當使用率高於 60% 時自動新增執行個體，並在負載平衡器的使用率低於 60% 時移除執行個體。

啟用內容傳遞網路

內容傳遞網路服務也有助於資源調度，啟用後即可為前端提供快取。

  • 在前端服務執行下列指令：
gcloud compute backend-services update fancy-fe-frontend \ --enable-cdn --global

當使用者向 HTTP(S) 負載平衡器要求內容，系統會將要求傳送到 Google Front End (GFE)。GFE 首先會在 Cloud CDN 快取中尋找使用者要求的回應。如果 GFE 找到快取的回應，就會將其傳送給使用者。這便稱為快取命中。

假如 GFE 找不到要求的快取回應，GFE 會向後端直接提出要求。如果此要求的回應可快取，GFE 會將回應儲存在 Cloud CDN 快取中，以便將快取用於後續要求。

點選「Check my progress」，確認目標已達成。 調度 Compute Engine 的資源

工作 8：更新網站

更新執行個體範本

現有的執行個體範本無法編輯，不過，由於您的執行個體為無狀態，且已透過開機指令碼完成所有設定，若您想要變更範本設定，只需要變更執行個體範本即可。接下來您要進行簡單的變更，使用較大的機器類型來進行推送作業。

請完成下列步驟：

  • 更新 frontend 執行個體，做為執行個體範本的基礎。更新期間，請將檔案儲存在更新後的執行個體範本映像檔，接著更新執行個體範本、推出新的範本，然後確認該檔案位於代管執行個體群組的執行個體中。

  • 修改執行個體範本的機器類型，將 e2-standard-2 改為 e2-small。

  1. 執行下列指令，修改前端執行個體的機器類型：
gcloud compute instances set-machine-type frontend \ --zone=$ZONE \ --machine-type e2-small
  1. 建立新的執行個體範本：
gcloud compute instance-templates create fancy-fe-new \ --region=$REGION \ --source-instance=frontend \ --source-instance-zone=$ZONE
  1. 將更新後的執行個體範本推出至代管執行個體群組：
gcloud compute instance-groups managed rolling-action start-update fancy-fe-mig \ --zone=$ZONE \ --version template=fancy-fe-new
  1. 等待 3 分鐘，接著執行下列指令，監控更新內容的狀態。
watch -n 2 gcloud compute instance-groups managed list-instances fancy-fe-mig \ --zone=$ZONE

請稍候片刻。

如果至少有 1 個執行個體有下列情況：

  • 狀態：執行中
  • 動作：設為無
  • INSTANCE_TEMPLATE：新的範本名稱 (fancy-fe-new)

  1. 複製其中一個列出的機器名稱，下一個指令會用到。

  2. 按下 CTRL+C 鍵，退出 watch 程序。

  3. 執行下列指令，查看虛擬機器是否使用了新的機器類型 (e2-small)，[VM_NAME] 是新建立的執行個體：

gcloud compute instances describe [VM_NAME] --zone=$ZONE | grep machineType

預期的輸出內容示例如下：

machineType: https://www.googleapis.com/compute/v1/projects/project-name/zones/us-central1-f/machineTypes/e2-small

變更網站內容

情境：您的行銷團隊想請您變更網站首頁，希望其中包含更多公司簡介與銷售產品等資訊。

任務：在首頁加入一些文字，讓行銷團隊高興一下！看來有某位開發人員已經進行變更了，檔案名稱為 index.js.new。您可以將這個檔案複製到 index.js，系統應該會反映變更。按照下方說明操作，進行適當變更。

  1. 執行下列指令，將更新後的檔案複製到正確的檔案名稱：
cd ~/monolith-to-microservices/react-app/src/pages/Home mv index.js.new index.js
  1. 顯示檔案內容來確認變更情形：
cat ~/monolith-to-microservices/react-app/src/pages/Home/index.js

顯示的程式碼應如下所示：

/* Copyright 2019 Google LLC 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 https://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. */ import React from "react"; import { Box, Paper, Typography } from "@mui/material"; export default function Home() { return ( <Box sx={{ flexGrow: 1 }}> <Paper elevation={3} sx={{ width: "800px", margin: "0 auto", padding: (theme) => theme.spacing(3, 2), }} > <Typography variant="h5">Welcome to the Fancy Store!</Typography> <br /> <Typography variant="body1"> Take a look at our wide variety of products. </Typography> </Paper> </Box> ); }

您已更新 React 元件，但需要建構 React 應用程式以產生靜態檔案。

  1. 執行下列指令即可建構 React 應用程式，並將其複製到單體公開目錄：
cd ~/monolith-to-microservices/react-app npm install && npm run-script build
  1. 接著，重新將此程式碼推送至值區：
cd ~ rm -rf monolith-to-microservices/*/node_modules gsutil -m cp -r monolith-to-microservices gs://fancy-store-$DEVSHELL_PROJECT_ID/

透過滾動式取代作業推送變更

  1. 接下來，強制更換所有執行個體，以便提取更新內容：
gcloud compute instance-groups managed rolling-action replace fancy-fe-mig \ --zone=$ZONE \ --max-unavailable=100%

注意：在這個滾動式取代作業的示例中，您要透過 --max-unavailable 參數，明確指出所有機器可立即取代。如果沒有這項參數，指令會保留一個執行個體，並取代其他所有執行個體。為方便測試，您要指出所有執行個體皆可立即取代，以加快處理程序。在正式環境中，預留緩衝時間可讓網站在更新時繼續提供服務。

點選「Check my progress」，確認目標已達成。 更新網站

  1. 執行 rolling-action replace 指令後請等待 3 分鐘，讓系統有時間處理執行個體，接著檢查代管執行個體群組的狀態。執行下列指令，確認服務顯示的狀態為「健康狀態良好」：
watch -n 2 gcloud compute backend-services get-health fancy-fe-frontend --global
  1. 稍候片刻，等待系統顯示兩項服務，且服務狀態為「健康狀態良好」。

輸出內容範例：

backend: https://www.googleapis.com/compute/v1/projects/my-gce-codelab/zones/us-central1-a/instanceGroups/fancy-fe-mig status: healthStatus: - healthState: HEALTHY instance: https://www.googleapis.com/compute/v1/projects/my-gce-codelab/zones/us-central1-a/instances/fancy-fe-x151 ipAddress: 10.128.0.7 port: 8080 - healthState: HEALTHY instance: https://www.googleapis.com/compute/v1/projects/my-gce-codelab/zones/us-central1-a/instances/fancy-fe-cgrt ipAddress: 10.128.0.11 port: 8080 kind: compute#backendServiceGroupHealth

  1. 若項目顯示在清單中，且狀態為「健康狀態良好」，請按下 CTRL+C 鍵，離開 watch 指令。

  2. 透過 http://[LB_IP] 瀏覽網站，[LB_IP] 是系統為負載平衡器指定的 IP_ADDRESS，您可使用下列指令找出該位址：

gcloud compute forwarding-rules list --global

現在您應該可以看到新的網站變更。

模擬失敗情形

為了確認健康狀態檢查是否正常運作，請登入執行個體並停止服務。

  1. 如要找出執行個體名稱，請執行以下指令：
gcloud compute instance-groups list-instances fancy-fe-mig --zone=$ZONE
  1. 複製執行個體名稱，接著執行下列指令來保護執行個體中的殼層，INSTANCE_NAME 是清單中的其中一個執行個體：
gcloud compute ssh [INSTANCE_NAME] --zone=$ZONE

  1. 輸入「y」來確認操作，然後按下 Enter 鍵兩次即可不設定密碼。

  2. 在執行個體中，使用 supervisorctl 停止應用程式：

sudo supervisorctl stop nodeapp; sudo killall node
  1. 結束執行個體：
exit
  1. 監控修復作業：
watch -n 2 gcloud compute operations list \ --filter='operationType~compute.instances.repair.*'

這項作業可能需要幾分鐘才能完成。

找出下列輸出內容示例：

NAME TYPE TARGET HTTP_STATUS STATUS TIMESTAMP repair-1568314034627-5925f90ee238d-fe645bf0-7becce15 compute.instances.repair.recreateInstance us-central1-a/instances/fancy-fe-1vqq 200 DONE 2019-09-12T11:47:14.627-07:00

代管執行個體群組已重新建立並修復執行個體。

  1. 您也可以透過控制台監控執行個體，方法是依序點選「導覽選單」>「Compute Engine」>「VM 執行個體」。

恭喜！

您已成功在 Compute Engine 部署、調度資源及更新網站。現在您已具備使用 Compute Engine、代管執行個體群組、負載平衡器和健康狀態檢查的經驗！

後續步驟/瞭解詳情

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使用手冊上次更新日期：2024 年 4 月 26 日

研究室上次測試日期：2023 年 12 月 15 日

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