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使用 Redis 和 PHP 创建留言板
2023-07-25
本教程演示了如何使用 Google Kubernetes Engine (GKE) 构建多层 Web 应用。本教程中的应用是一个留言板，访问者可在一份日志中输入文字，并查看其中最新的几个日志条目。
本教程介绍如何使用负载平衡器在外部 IP 上设置留言板 Web 服务，以及如何使用单个主实例 (Leader) 和多个副本（关注者）运行 Redis 集群。
该示例强调了一些重要的 GKE 概念：
- 使用 YAML 清单文件的声明式配置
- Deployment，这是 Kubernetes 资源，用于确定一组副本 Pod 的配置
- Service，用于为一组 Pod 创建内部和外部负载平衡器
目标如需在 GKE 上部署和运行留言板应用，请执行以下操作：
- 设置 Redis Leader
- 设置两个 Redis 关注者
- 设置留言板 Web 前端
- 访问留言板网站
- 扩展留言板网络前端
下图展示了完成上述目标后创建的集群架构概览：
费用
在本文档中，您将使用 Google Cloud 的以下收费组件：
您可使用价格计算器根据您的预计使用情况来估算费用。
完成本文档中描述的任务后，您可以通过删除所创建的资源来避免继续计费。如需了解详情，请参阅清理。
准备工作请按照以下步骤启用 Kubernetes Engine API：
- 访问 Google Cloud Console 中的 Kubernetes Engine 页面。
- 创建或选择项目。
- 稍作等待，让 API 和相关服务完成启用过程。 此过程可能耗时几分钟。
- 确保您的 Google Cloud 项目已启用结算功能。了解如何检查项目是否已启用结算功能。
安装本教程中使用的以下命令行工具：
gcloud用于创建和删除 Kubernetes Engine 集群。gcloud包含在gcloudCLI 中。kubectl用于管理 Kubernetes（即 Kubernetes Engine 使用的集群编排系统）。您可以使用gcloud安装kubectl：
设置 Google Cloud CLI 的默认值为了节省您在 gcloud CLI 中输入项目 ID 和 Compute Engine 可用区或区域选项的时间，您可以设置默认值：
gcloud config set project project-id
根据您在 GKE 中选择使用的操作模式，然后指定默认的可用区或区域。如果您使用标准模式，您的集群是可用区级（对于本教程），因此请设置您的默认计算可用区。如果您使用 Autopilot 模式，您的集群是区域级，因此请设置您的默认计算区域。
运行以下命令，将 compute-region 替换为您的计算区域，例如 us-west1：
gcloud config set compute/region compute-region创建 GKE 集群
第一步是创建用于运行留言板应用和 Redis 服务的 GKE 集群。
创建名为 guestbook 的 GKE 集群：
gcloud container clusters create-auto guestbook您可以使用以下命令列出项目中运行的集群：
gcloud container clusters list
gcloud container clusters describe guestbook
注意：如果您使用的是现有 Google Kubernetes Engine 集群，或者已通过 Google Cloud Console 创建集群，则需要运行以下命令来检索集群凭据，并使用这些凭据配置 kubectl 命令行工具：
gcloud container clusters get-credentials guestbook如果您已使用上面列出的 gcloud container clusters create 命令创建集群，则无需执行此步骤。
设置 Redis Leader
留言板应用使用 Redis 来存储其数据。该应用将数据写入 Redis Leader 实例，并从多个 Redis 关注者实例中读取数据。第一步是部署 Redis Leader。
首先，克隆示例清单：
git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples
cd kubernetes-engine-samples/guestbook
使用名为 redis-leader-deployment 的清单文件部署 Redis Leader。此清单文件指定运行单个副本 Redis Leader Pod 的 Kubernetes Deployment：
guestbook/redis-leader-deployment.yaml
# Copyright 2021 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## 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.apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata: name: redis-leader labels: app: redis role: leader tier: backendspec: replicas: 1 selector: matchLabels: app: redis template: metadata: labels: app: redis role: leader tier: backend spec: containers: - name: leader image: 'docker.io/redis:6.0.5' resources: requests: cpu: 100m memory: 100Mi ports: - containerPort: 6379---运行以下命令以部署 Redis Leader：
kubectl apply -f redis-leader-deployment.yaml验证 Redis Leader Pod 是否正在运行：
kubectl get pods
输出：
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
redis-leader-343230949-qfvrq 1/1 Running 0 43s
运行以下命令以查看 Redis Leader Pod 中的日志：
kubectl logs deployment/redis-leader
输出：
1:M 24 Jun 2020 14:48:20.917 * Ready to accept connections
创建 Redis Leader 服务
留言板应用需要与 Redis Leader 通信才能写入其数据。您可以创建一个 Service 来代理传输到 Redis Leader Pod 的流量。
Service 是 Kubernetes 抽象，定义了一个逻辑 Pod 集及其访问政策。Service 实际上是一个命名的负载平衡器，可将流量代理传输到一个或多个 Pod。 设置 Service 时，您需要根据 Pod 标签来说明要代理哪些 Pod。
查看 redis-leader-service.yaml 清单文件，该文件描述了 Redis Leader 的 Service 资源：
guestbook/redis-leader-service.yaml
# Copyright 2021 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## 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.apiVersion: v1kind: Servicemetadata: name: redis-leader labels: app: redis role: leader tier: backendspec: ports: - port: 6379 targetPort: 6379 selector: app: redis role: leader tier: backend---此清单文件创建了一项名为 redis-leader 的 Service，该 Service 带有一组标签选择器。这些标签与上一步中部署的标签集匹配。因此，该 Service 将网络流量路由到上一步中创建的 Redis Leader Pod。
清单的 ports 部分声明了单个端口映射。在本例中，此 Service 将 port: 6379 上的流量路由到匹配指定 selector 标签的容器的 targetPort: 6379。请注意，Deployment 中使用的 containerPort 必须与 targetPort 匹配才能将流量路由到 Deployment。
通过运行以下命令来启动 Redis Leader Service：
kubectl apply -f redis-leader-service.yaml
验证 Service 已成功创建：
kubectl get service
输出：
NAME CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes 10.51.240.1 <none> 443/TCP 42s
redis-leader 10.51.242.233 <none> 6379/TCP 12s
设置 Redis 关注者
虽然 Redis Leader 属于单个 Pod，但您可以通过添加一些 Redis 关注者副本来为其实现高可用性，并满足流量需求。
查看 redis-follower-deployment.yaml 清单文件，该文件描述了 Redis 关注者 Pod 的 Deployment：
guestbook/redis-follower-deployment.yaml
# Copyright 2021 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## 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.apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata: name: redis-follower labels: app: redis role: follower tier: backendspec: replicas: 2 selector: matchLabels: app: redis template: metadata: labels: app: redis role: follower tier: backend spec: containers: - name: follower image: us-docker.pkg.dev/google-samples/containers/gke/gb-redis-follower:v2 resources: requests: cpu: 100m memory: 100Mi ports: - containerPort: 6379---如需创建 Redis 关注者 Deployment，请运行以下命令：
kubectl apply -f redis-follower-deployment.yaml
通过查询 Pod 列表，验证这两个 Redis 关注者副本是否正在运行：
kubectl get pods
输出：
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
redis-follower-76588f55b7-bnsq6 1/1 Running 0 27s
redis-follower-76588f55b7-qvtws 1/1 Running 0 27s
redis-leader-dd446dc55-kl7nl 1/1 Running 0 119s
获取其中一个 Redis 关注者的 Pod 日志。
kubectl logs deployment/redis-follower
输出：
1:M 24 Jun 2020 14:50:43.617 * Background saving terminated with success
1:M 24 Jun 2020 14:50:43.617 * Synchronization with replica 10.12.3.4:6379 succeeded
创建 Redis 关注者服务
留言板应用需要与 Redis 关注者通信以读取数据。如需让 Redis 关注者更容易被发现，您必须设置其他 Service。
redis-follower-service.yaml 定义了 Redis 关注者的 Service 配置：
guestbook/redis-follower-service.yaml
# Copyright 2021 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## 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.apiVersion: v1kind: Servicemetadata: name: redis-follower labels: app: redis role: follower tier: backendspec: ports: # the port that this service should serve on - port: 6379 selector: app: redis role: follower tier: backend---此文件定义一项在端口 6379 上运行的名为 redis-follower 的 Service。请注意，Service 的 selector 字段与上一步中创建的 Redis 关注者 Pod 匹配。
运行以下命令来创建 redis-follower Service：
kubectl apply -f redis-follower-service.yaml
验证 Service 已成功创建：
kubectl get service
输出：
NAME CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes 10.51.240.1 <none> 443/TCP 1m
redis-leader 10.51.242.233 <none> 6379/TCP 49s
redis-follower 10.51.247.238 <none> 6379/TCP 3s
设置留言板 Web 前端
在启动并运行了留言板的 Redis 存储后，可以启动留言板 Web 服务器。与 Redis 关注者一样，该前端将使用 Kubernetes Deployment 进行部署。
留言板应用使用 PHP 前端。该前端配置为根据请求属于读取请求还是写入请求，与 Redis 关注者 Service 或 Redis Leader Service 进行通信。该前端公开了一个 JSON 接口，并提供基于 jQuery-Ajax 的用户体验。
查看 frontend-deployment.yaml 清单文件，该文件描述了留言板 Web 服务器的 Deployment：
guestbook/frontend-deployment.yaml
# Copyright 2021 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## 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.apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata: name: frontendspec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: guestbook tier: frontend template: metadata: labels: app: guestbook tier: frontend spec: containers: - name: php-redis image: us-docker.pkg.dev/google-samples/containers/gke/gb-frontend:v5 env: - name: GET_HOSTS_FROM value: 'dns' resources: requests: cpu: 100m memory: 100Mi ports: - containerPort: 80---如需创建留言板 Web 前端 Deployment，请运行以下命令：
kubectl apply -f frontend-deployment.yaml
如需验证这三个副本正在运行，请查询用于标识 Web 前端的标签列表：
kubectl get pods -l app=guestbook -l tier=frontend
输出：
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
frontend-7b78458576-8kp8s 1/1 Running 0 37s
frontend-7b78458576-gg86q 1/1 Running 0 37s
frontend-7b78458576-hz87g 1/1 Running 0 37s
清单文件指定了环境变量 GET_HOSTS_FROM=dns。当您将配置提供给留言板 Web 前端应用时，前端应用会使用主机名 redis-follower 和 redis-leader 来执行 DNS 查找。DNS 查找将查找您在先前步骤中创建的适当 Service 的 IP 地址。此概念称为 DNS 服务发现。
在外部 IP 地址公开前端
您在先前步骤中创建的 redis-follower 和 redis-leader Service 只能在 GKE 集群中访问，因为 Service 的默认类型是 ClusterIP。 ClusterIP 为 Service 指向的 Pod 集提供单个 IP 地址。此 IP 地址只能在集群内访问。
但是，您需要让留言板 Web 前端 Service 可供外部用户查看。 也就是说，您希望客户端能够从 GKE 集群外部请求 Service。如需完成此请求，您可以根据需求在 Service 配置中指定 type: LoadBalancer 或 type: NodePort。在此示例中，您将使用 type: LoadBalancer。指定此配置的 frontend-service.yaml 清单文件如下所示：
guestbook/frontend-service.yaml
# Copyright 2021 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## 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.apiVersion: v1kind: Servicemetadata: name: frontend labels: app: guestbook tier: frontendspec: type: LoadBalancer ports: # the port that this service should serve on - port: 80 selector: app: guestbook tier: frontend---创建 frontend Service 时，GKE 会创建一个负载平衡器和一个外部 IP 地址。请注意，这些资源需要付费。ports 部分下方的端口声明指定了 port: 80，未指定 targetPort。如果忽略 targetPort 属性，则默认为 port 字段的值。在本例中，此 Service 将端口 80 上的外部流量路由到 frontend Deployment 中容器的端口 80。
要创建 Service，请运行以下命令：
kubectl apply -f frontend-service.yaml
访问留言板网站
如需访问留言板 Service，请通过运行以下命令找到您设置的 Service 的外部 IP 地址：
kubectl get service frontend
输出：
NAME CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
frontend 10.51.242.136 109.197.92.229 80:32372/TCP 1m
注意：创建负载平衡器时，EXTERNAL-IP 列可能会显示 <pending>。可能需要几分钟时间才能创建负载平衡器。复制 EXTERNAL-IP 列中的 IP 地址，然后在浏览器中加载页面。
如需尝试添加一些留言板条目，请尝试输入信息帖，然后点击提交。您输入的消息会显示在前端。此消息表示数据已通过您之前创建的 Service 成功添加到 Redis。
扩充 Web 前端
假设您的留言板应用已经运行了一段时间，公共宣传突然激增。您决定为前端添加更多 Web 服务器。由于您的服务器被定义为使用 Deployment 控制器的服务，因此您可以轻松进行扩展。
通过运行以下命令，将 frontend Pod 数量扩展到 5 个：
kubectl scale deployment frontend --replicas=5
输出：
deployment.extensions/frontend scaled系统会更新 Deployment 的配置，以指定现在应该运行 5 个副本：Deployment 会调整正在运行的 Pod 数量，以匹配配置。如需验证副本数量，请运行以下命令：
kubectl get pods
输出：
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
frontend-88237173-3s3sc 1/1 Running 0 1s
frontend-88237173-twgvn 1/1 Running 0 1s
frontend-88237173-5p257 1/1 Running 0 23m
frontend-88237173-84036 1/1 Running 0 23m
frontend-88237173-j3rvr 1/1 Running 0 23m
redis-leader-343230949-qfvrq 1/1 Running 0 54m
redis-follower-132015689-dp23k 1/1 Running 0 37m
redis-follower-132015689-xq9v0 1/1 Running 0 37m
您可以使用同一命令缩减前端 Pod 的数量。
清理
为避免因本教程中使用的资源导致您的 Google Cloud 帐号产生费用，请删除包含这些资源的项目，或者保留项目但删除各个资源。
- 删除 Service：此步骤将取消并释放为 frontend Service 创建的 Cloud Load Balancer：kubectl delete service frontend
- 等待系统完成删除为 frontend Service 预配的负载平衡器：当您运行 kubectl delete 时，系统会在后台异步删除负载平衡器。观察以下命令的输出，直到负载平衡器被删除：gcloud compute forwarding-rules list
- 删除 GKE 集群：此步骤将删除构成 GKE 集群的资源，如计算实例、磁盘和网络资源。gcloud container clusters delete guestbook
