Освоение облачной контейнизации: пошаговое руководство по развертыванию контейнеров в облаке

Контейнеры трансформировали способ развертывания, масштабирования и управления приложениями, упаковывая код и зависимости в стандартизированный блок, который может работать однородно в любой среде. Когда используются в облачных средах, контейнеры предлагают:

• Переносимость в процессе разработки, тестирования и производства.
• Масштабируемость для быстрой адаптации к трафику и спросу.
• Эффективность с уменьшенными накладными расходами по сравнению с традиционными виртуальными машинами.

В этом руководстве мы рассмотрим полную настройку облачного контейнеризованного приложения, охватывая:

1. Основы контейнеров и почему они идеальны для облака.
2. Настройку приложения в Docker.
3. Развертывание контейнера у поставщика облачных услуг (используя Google Cloud Platform в качестве примера).
4. Масштабирование и управление вашим контейнером в облаке.

Основы контейнеров: Как контейнеры вписываются в облачные рабочие процессы

Контейнеры инкапсулируют все библиотеки и зависимости, необходимые для запуска приложения. В отличие от традиционных виртуальных машин, в которых каждая имеет ОС, контейнеры разделяют хост-ОС, что делает их легкими и эффективными.

Почему контейнеры для облака?

• Быстрые времена запуска означают более быстрое масштабирование для обработки переменного трафика.
• Согласованность между средами обеспечивает одинаковое поведение кода от ноутбуков разработчиков до производственной среды.
• Эффективность ресурсов позволяет развертывание с высокой плотностью на одной и той же инфраструктуре.

Ключевые компоненты контейнеризации в облаке

• Движок контейнеров: Управляет и запускает контейнеры (например, Docker, containerd).
• Оркестрация: Обеспечивает надежность приложений, масштабируемость и балансировку нагрузки (например, Kubernetes, ECS).
• Регистр: Хранит образы контейнеров для доступа из разных сред (например, Docker Hub, GCR).

Настройка Docker-приложения

Мы начнем с контейнеризации простого приложения на Node.js.

Шаг 1: Создание приложения

1. В папке проекта инициализируйте проект Node.js:   

mkdir cloud-container-app && cd cloud-container-app

​

npm init -y

2. Создайте базовый файл сервера, app.js:

const express = require('express');

​

const app = express();

​

app.get('/', (req, res) => {

​

   res.send('Hello, Cloud Container!');

​

});

​

   app.listen(3000, () => {

​

      console.log('App running on port 3000');

​

    });

3. Добавьте Express в проект:    

npm install express

Шаг 2: Создание Dockerfile

Этот Dockerfile определяет, как упаковать приложение в контейнер Docker.

# Use the Node.js image as a base

​

FROM node:14

​

# Set working directory

​

WORKDIR /app

​

# Copy files and install dependencies

​

COPY . .

​

RUN npm install

​

# Expose the app’s port

​

EXPOSE 3000

​

# Start the application

​

CMD ["node", "app.js"]

Шаг 3: Построение и тестирование Docker-образа локально

1. Постройте Docker-образ:   

docker build -t cloud-container-app .

2. Запустите контейнер локально:

 docker run -p 3000:3000 cloud-container-app

3. Посетите `http://localhost:3000` в вашем браузере. Вы должны увидеть “Привет, Облачный Контейнер!” на экране.

Развертывание контейнера на платформе Google Cloud Platform (GCP)

В этом разделе мы загрузим образ контейнера в Google Container Registry (GCR) и развернем его в Google Kubernetes Engine (GKE).

Шаг 1: Настройка проекта в GCP

1. Создайте проект в GCP. Перейдите в [Консоль Google Cloud] (https://console.cloud.google.com) и создайте новый проект.

2. Включите APIs Kubernetes Engine и Container Registry для вашего проекта.

Шаг 2: Загрузка образа в Google Container Registry

1. Пометьте образ Docker для Google Cloud:

docker tag cloud-container-app gcr.io/<YOUR_PROJECT_ID>/cloud-container-app

2. Загрузите образ в GCR:

docker push gcr.io/<YOUR_PROJECT_ID>/cloud-container-app

Шаг 3: Создание кластера Kubernetes

1. Инициализируйте кластер GKE:

gcloud container clusters create cloud-container-cluster --num-nodes=2

2. Настройте kubectl для подключения к вашему новому кластеру:

gcloud container clusters get-credentials cloud-container-cluster

Шаг 4: Развертывание контейнеризованного приложения в GKE

1. Создайте файл k8s-deployment.yaml для определения развертывания и сервиса:

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

  name: cloud-container-app

spec:

  replicas: 2

  selector:

    matchLabels:

      app: cloud-container-app

    template:

      metadata:

        labels:

          app: cloud-container-app

      spec:

        containers:

          - name: cloud-container-app

            image: gcr.io/<YOUR_PROJECT_ID>/cloud-container-app

            ports:

              - containerPort: 3000

---

apiVersion: v1

kind: Service

metadata:

  name: cloud-container-service

spec:

  type: LoadBalancer

  selector:

    app: cloud-container-app

  ports:

    - protocol: TCP

      port: 80

      targetPort: 3000

2. Разверните приложение в GKE:

kubectl apply -f k8s-deployment.yaml

3. Получите внешний IP-адрес для доступа к приложению:

kubectl get services

Масштабирование и Управление Контейнерами в GKE

Шаг 1: Изменение размера развертывания

Чтобы изменить количество реплик (например, для обработки большего трафика), используйте следующую команду:

kubectl scale deployment cloud-container-app --replicas=5

GKE автоматически масштабирует приложение путем добавления реплик и распределения нагрузки.

Шаг 2: Мониторинг и управление журналами

1. Используйте команду ниже, чтобы просматривать журналы для конкретного пода в Kubernetes:

kubectl logs <POD_NAME>

2. Включите панель инструментов GKE для отслеживания состояния пода и использования ресурсов, а также для визуального управления развертываниями.

Вывод: Использование контейнеров для масштабируемого облачного развертывания

Этот учебник охватывает:

1. Контейнеризацию приложения Node.js с использованием Docker.
2. Развертывание в Google Kubernetes Engine (GKE) для масштабируемого управляемого хостинга.
3. Эффективное управление и масштабирование контейнеров в облаке.

С помощью контейнеров в облаке ваши приложения становятся масштабируемыми, переносимыми и эффективными, что гарантирует готовность к обработке спроса, быструю адаптацию и постоянство в различных средах.