使用 Migrate for Anthos 從 Compute Engine 遷移至 Kubernetes Engine

1. 總覽

手動重寫或重新設計現有應用程式，使其能在 Kubernetes 上運作，有時並不可行。Migrate for Anthos 可協助您翻新現有應用程式，並在 Kubernetes 中執行。在本程式碼研究室中，您將使用 Migrate for Anthos，將 Compute Engine 上託管的現有網頁應用程式遷移至 Kubernetes Engine。

課程內容

  • 如何在 Kubernetes 叢集上部署 Migrate for Anthos
  • 如何從現有 Compute Engine 執行個體，在有狀態集建立容器
  • 如何將容器部署至 Kubernetes，並透過負載平衡器進行設定

軟硬體需求

  • 已設定帳單的 Google Cloud 專案。如果沒有，請建立一個。

2. 開始設定

本程式碼研究室完全可在 Google Cloud Platform 上執行，不需進行任何本機安裝或設定。

啟用 API

開始前，請務必在 Google Cloud 專案中啟用必要 API：

建立 Compute 執行個體網路伺服器

讓我們建立運算執行個體，用來託管初始 nginx 網頁伺服器，並建立防火牆規則，允許我們查看網頁伺服器的預設到達網頁。我們可以使用幾種方式執行這項操作，但為了方便起見，我們將使用 Cloud Shell。

在 Cloud Shell 中執行下列指令：

gcloud compute instances create webserver --zone=us-central1-a && \
gcloud compute firewall-rules create default-allow-http --allow=tcp:80

這項指令的前半部會在 us-central1-a 區域中建立 Google Cloud 執行個體，後半部則會建立名為「default-allow-http」的防火牆規則，允許 HTTP 流量進入網路。

執行個體建立成功後，系統會顯示包含執行個體詳細資料的表格。記下「External IP」(外部 IP)，稍後我們會使用這個 IP 確認網路伺服器是否正在執行。

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執行個體啟動並開始運作後，我們就能從 Cloud Shell 透過 SSH 連線至執行個體，安裝 nginx 並啟動網路伺服器：

gcloud compute ssh --zone us-central1-a webserver

登入運算執行個體後，請安裝 Nginx：

sudo apt install nginx

使用 logout 指令登出 SSH 工作階段

請在瀏覽器中輸入稍早的執行個體外部 IP，確認網頁伺服器是否正在執行。您應該會看到預設的 nginx 歡迎畫面：

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這個網路伺服器將做為舊版網路應用程式，我們將使用 Migrate for Anthos 遷移至 Kubernetes。

3. 搭載 Migrate for Anthos 的 Kubernetes 叢集

接著，我們要建立 GKE 叢集，最終將 Compute Engine 網頁伺服器遷移至該叢集。在 Cloud Shell 中執行下列指令：

gcloud container clusters create my-gke-cluster \
  --zone us-central1-a \
  --cluster-version 1.13 \
  --machine-type n1-standard-4 \
  --image-type "UBUNTU" \
  --num-nodes 1 \
  --enable-stackdriver-kubernetes

請稍候幾分鐘，等待這個指令完成。叢集建立完成後，您會收到一些輸出內容，其中包含叢集詳細資料：

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接著前往 GCP Marketplace 部署 Migrate for Anthos：

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在 Migrate for Anthos 的 Marketplace 頁面中，按一下「設定」，然後在系統提示時從清單中選取專案。後續頁面會顯示表單，並預先填入部分預設值。確認選取的叢集是我們剛建立的叢集，然後按一下「Deploy」(部署)：

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現在應該已在 Kubernetes 叢集上部署 Migrate for Anthos。部署完成後， Kubernetes Engine 應用程式頁面會顯示「OK」狀態：

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4. 從運算執行個體到有狀態的集合

我們已執行 Migrate for Anthos 的 Kubernetes 叢集，現在可以開始遷移程序。如要將運算執行個體部署至 Kubernetes 叢集，請關閉運算引擎執行個體，以便建立磁碟快照。請先記下執行個體 ID，後續步驟會用到：

gcloud compute instances describe webserver --zone us-central1-a | grep ^id

現在要關閉運算執行個體：

gcloud compute instances stop webserver --zone us-central1-a

執行個體停止後，我們就能安全地執行下列指令碼，為磁碟建立快照。請務必插入專案 ID 和執行個體 ID：

python3 /google/migrate/anthos/gce-to-gke/clone_vm_disks.py \
  -p <project-id>   -i <instance-id> \
  -z us-central1-a \
  -T us-central1-a \
  -A webserver-statefulset \
  -o containerized-webserver.yaml

有了這些旗標，clone_vm_disks.py 會：

  • 確認 GCE 執行個體已關閉
  • 為每個執行個體的磁碟建立快照
  • 使用每個快照建立新磁碟
  • 刪除建立的快照
  • 在目前的工作目錄中產生 YAML 檔案，用於部署將代管網路伺服器的有狀態集

產生的 yaml 檔案會在 Kubernetes 叢集中佈建有狀態集，以及將複製的磁碟掛接到網頁伺服器容器所需的永久磁碟區聲明。我們可以透過 kubectl 套用這些變更：

kubectl apply -f containerized-webserver.yaml

在「工作負載」頁面檢查 webserver-statefulset 的狀態：

執行 kubectl apply 後，狀態顯示「Pods are pending」幾分鐘是正常現象。狀態顯示「正常」後，即可繼續操作。

5. 將叢集公開至負載平衡器

此時，我們的 Kubernetes 叢集應會以有狀態集的形式執行網路伺服器，但我們也需要將容器公開至負載平衡器，才能透過外部 IP 位址存取網路伺服器。在 Cloud Shell 中，建立名為 loadbalancer.yaml 的新檔案，並在其中加入下列內容：

loadbalancer.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: webserver-loadbalancer
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: webserver-statefulset
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80

現在使用 kubectl 應用程式套用：

kubectl apply -f loadbalancer.yaml

我們可以使用 kubectl 擷取 webserver-container 服務的外部 IP 位址：

kubectl get services

在瀏覽器中輸入外部 IP 位址，應該會看到與先前相同的預設 nginx 歡迎畫面：

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我們辦到了！我們的 GCE 網頁伺服器現在已託管於 Kubernetes！太棒了！

6. Stackdriver 監控

指標

Kubernetes Engine 是代管 Kubernetes 服務，因此會自動透過 Stackdriver 進行記錄和監控。接下來要介紹 Stackdriver 自動擷取的幾項指標。

按一下產品選單中的「Monitoring」連結。如果是第一次從專案存取，系統可能需要幾分鐘設定工作區。

載入完成後，將游標懸停在左窗格中的「資源」上，然後從選單中選取「Kubernetes Engine NEW」。

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這裡顯示的資訊主頁中，每一列都代表一個 Kubernetes 資源。您可以透過資訊主頁上方的連結，切換基礎架構、工作負載或服務檢視畫面。

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在「工作負載」檢視畫面中，展開「my-gke-cluster」，然後依序向下鑽研至 default > webserver-statefulset > webserver-statefulset-0 > webserver-statefulset。按一下 webserver-stateful set 容器。您可以在這裡找到 Stackdriver 擷取的幾項指標，包括記憶體使用率和 CPU 使用率。

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這個資訊主頁中顯示的圖表，可用於建立自訂資訊主頁。

自訂資訊主頁

Stackdriver 可讓我們建立自訂資訊主頁，用來整理任何可用指標資料的圖表。現在，請建立自訂資訊主頁，以便快速查看網路伺服器的一些指標。

在左側窗格中，將游標懸停在「資訊主頁」上，然後按一下「建立資訊主頁」。

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現在我們有了空白資訊主頁，可以加入要監控的指標。讓我們為未命名的資訊主頁取個實用的名稱，例如「我的網頁伺服器容器」，然後按一下右上方的「新增圖表」：

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還記得預設指標嗎？我們來新增容器 CPU 使用率的圖表。在「圖表標題」欄位中，輸入「CPU 使用率」。在「尋找資源類型和指標」方塊中，輸入 request_utilization，然後從篩選後的清單中選取「CPU request utilization」(CPU 請求用量)。系統會根據這項選取項目，填入「資源類型」和「指標」欄位。

接著，我們要依 project_id (如果有多個專案) 和 container_name 進行篩選。在「篩選器」方塊中輸入 project_id，從篩選後的清單中選取該項目，然後在「值」欄位中選取專案。我們也需要依 container_name 篩選。在「篩選器」方塊中輸入 container_name，從篩選後的清單中選取該項目，然後在「值」欄位中選取 webserver-statefulset。按一下「儲存」。

現在我們有第一個圖表的資訊主頁。

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7. 運作時間檢查和快訊政策

透過 Stackdriver，我們可以設定快訊，在任何指標達到我們指定的門檻值時通知我們。舉例來說，如果上一個步驟的 CPU 使用率在一段時間內持續高於特定門檻，Stackdriver 可以傳送電子郵件通知我們，這可能表示應用程式有問題。為了示範這些快訊的樣子，請設定正常運作時間檢查，然後模擬中斷。

從左側窗格中，依序選取「運作時間檢查」和「運作時間檢查總覽」：

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如「運作時間檢查」頁面所示，請設定第一個運作時間檢查。按一下頁面右上方的「新增運作時間檢查」按鈕。

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在後續表單中，輸入「Endpoint Uptime」做為標題，並輸入負載平衡器的外部 IP 位址做為主機名稱。

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按一下「儲存」，系統會提示您建立隨附的「快訊政策」：

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按一下「建立快訊政策」。

我們將此政策命名為「Endpoint Uptime Policy」。在「設定」部分，將「符合下列情況時觸發條件」設為「任何時間序列違反條件時」，然後按一下「儲存」。

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我們還沒完成。接著，我們會指定通知管道，以便在違反快訊政策時收到通知。在「通知管道類型」下拉式選單中選取「電子郵件」，然後輸入有效的電子郵件地址。

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按一下「新增通知管道」。最後，在表單底部將政策命名為「Web App Uptime」，然後按一下「儲存」。

如要查看快訊的顯示方式，請再次開啟 Cloud Shell。下列指令會停止在網路伺服器 Pod 中執行的 nginx 服務：

kubectl exec -t webserver-statefulset-0 -- /bin/bash -c "nginx -s stop"

幾分鐘後，您應該會收到通知服務中斷的電子郵件：

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讓我們復原這項操作。回到 Cloud Shell，重新啟動 Nginx：

kubectl exec -t webserver-statefulset-0 -- /bin/bash -c "nginx"

幾分鐘後，您會收到另一封 Stackdriver 電子郵件，這次的內容比之前好：

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8. 清除

我們已使用 Migrate for Anthos 從 GCE 遷移至 GKE，現在要清除專案中建立的所有資源。

刪除專案

如有需要，也可以刪除整個專案。前往 GCP 主控台的「Cloud Resource Manager」頁面：

在專案清單中，選取我們一直在處理的專案，然後按一下「刪除」。系統會提示您輸入專案 ID。輸入後，按一下「關機」。

如要逐一刪除不同元件，請參閱下一節。

Stackdriver

資訊主頁

在資訊主頁頁面中，按一下頁面頂端的設定圖示 dc259295eb33cb42.png，然後選取「刪除資訊主頁」。

快訊政策

在「政策」頁面中，針對您建立的每項政策，從右側的「動作」選單 2ef75d82e76accaa.png 選取「刪除」。

運作時間檢查

在「運作時間檢查」頁面中，從您建立的每項檢查右側「動作」選單中選取「刪除」。

GCE 和 Kubernetes

Google Compute Engine 執行個體

gcloud compute instances delete webserver --zone=us-central1-a

Kubernetes 叢集 (包括 Migrate for Anthos、StatefulSet 和負載平衡器服務)

gcloud container clusters delete my-gke-cluster --zone=us-central1-a

磁碟

我們的有狀態集使用了我們建立的磁碟。使用下列指令擷取名稱：

gcloud compute disks list --filter=webserver

使用您的磁碟名稱取代我的名稱，然後使用以下指令刪除磁碟：

gcloud compute disks delete vls-690d-webserver --zone=us-central1-a

全部清除完畢！

9. 恭喜！

太棒了！您使用 Migrate for Anthos，將網頁伺服器從 GCE 執行個體遷移至 Kubernetes 叢集。

涵蓋內容

  • 我們使用 Migrate for Anthos，將網頁伺服器從 GCE 遷移至 Kubernetes 叢集
  • 我們透過 Kubernetes 負載平衡器服務公開有狀態集網頁伺服器，讓全世界都能存取。
  • 我們已啟用 Stackdriver 並建立自訂資訊主頁
  • 我們設定了運作時間檢查和快訊政策，以便在網路伺服器停機時收到通知