使用 Cloud Build 持續部署至 Google Kubernetes Engine (GKE)

1. 總覽

在本實驗室中，您將學會如何使用 Cloud Build 設定 GKE 的持續推送軟體更新管道。本實驗室重點說明如何針對不同的 Git 事件觸發 Cloud Build 工作，以及如何在 GKE 中自動發布初期測試版本。

請完成下列步驟：

建立 GKE 應用程式
自動部署 Git 分支
自動部署 Git 主要分支
自動部署 Git 標記

2. 事前準備

如要使用本參考指南，您需要 Google Cloud 專案。您可以建立新專案，或選取已建立的專案：

選取或建立 Google Cloud 專案。

前往專案選取器頁面

啟用專案的計費功能。

啟用計費功能

3. 準備環境

建立環境變數，以便在本教學課程中使用：

export PROJECT_ID=$(gcloud config get-value project)
export PROJECT_NUMBER=$(gcloud projects describe $PROJECT_ID --format='value(projectNumber)')

export ZONE=us-central1-b
export CLUSTER=gke-progression-cluster
export APP_NAME=myapp

啟用下列 API：

Resource Manager
GKE
Cloud Source Repositories
Cloud Build
Container Registry

gcloud services enable \
    cloudresourcemanager.googleapis.com \
    container.googleapis.com \
    sourcerepo.googleapis.com \
    cloudbuild.googleapis.com \
    containerregistry.googleapis.com \
    --async

複製範例來源並切換至實驗室目錄：

git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/software-delivery-workshop.git gke-progression

cd gke-progression/labs/gke-progression
rm -rf ../../.git

在範例存放區中，將預留位置值替換為 PROJECT_ID：在這個步驟中，您會建立目前環境專屬的各種設定檔例項。如要查看範本更新範例，請執行下列指令。
```
cat k8s/deployments/dev/frontend-dev.yaml.tmpl
```
執行下列指令，進行變數替換。
```
for template in $(find . -name '*.tmpl'); do envsubst '${PROJECT_ID} ${ZONE} ${CLUSTER} ${APP_NAME}' < ${template} > ${template%.*}; done
```
如要查看替換後的檔案範例，請執行下列指令。
```
cat k8s/deployments/dev/frontend-dev.yaml
```
如果您先前未曾在 Cloud Shell 中使用過 Git，請設定要使用的 user.name 和 user.email 值：
```
git config --global user.email "YOUR_EMAIL_ADDRESS"
git config --global user.name "YOUR_USERNAME"
```

將範例存放區中的程式碼儲存在 Cloud Source Repositories 中：

gcloud source repos create gke-progression
git init
git config credential.helper gcloud.sh
git remote add gcp https://source.developers.google.com/p/$PROJECT_ID/r/gke-progression
git branch -m main
git add . && git commit -m "initial commit"
git push gcp main

建立 GKE 叢集。

gcloud container clusters create ${CLUSTER} \
    --project=${PROJECT_ID} \
    --zone=${ZONE}

授予 Cloud Build 叢集權限。Cloud Build 會將應用程式部署至 GKE 叢集，因此需要相關權限。

gcloud projects add-iam-policy-binding ${PROJECT_ID} \
    --member=serviceAccount:${PROJECT_NUMBER}@cloudbuild.gserviceaccount.com \
    --role=roles/container.developer

環境已準備就緒！

4. 建立 GKE 應用程式

在本節中，您將建構並部署初始正式版應用程式，並在整個教學課程中使用該應用程式。

使用 Cloud Build 建構應用程式：

gcloud builds submit --tag gcr.io/$PROJECT_ID/$APP_NAME:1.0.0 src/

手動部署至初期測試和正式環境：使用 kubectl apply 指令建立正式環境和初期測試環境的部署項目及相關服務。
```
kubectl create ns production
kubectl apply -f k8s/deployments/prod -n production
kubectl apply -f k8s/deployments/canary -n production
kubectl apply -f k8s/services -n production
```
這裡部署的服務會將流量同時導向初期測試和正式環境部署。
查看運作中的 Pod 數量確認前端有四個 Pod 正在運作，其中三個處理正式環境流量，一個處理初期測試版。也就是說，初期測試版的變更只會影響四分之一 (25%) 的使用者。
```
kubectl get pods -n production -l app=$APP_NAME -l role=frontend
```
擷取正式環境服務的外部 IP 位址。
注意：可能要過幾分鐘後，才會看到負載平衡器外部 IP 位址。
```
kubectl get service $APP_NAME -n production
```
負載平衡器傳回 IP 位址後，請繼續下一個步驟

儲存外部 IP，稍後會用到。

export PRODUCTION_IP=$(kubectl get -o jsonpath="{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}"  --namespace=production services $APP_NAME)

檢查應用程式，查看服務的版本輸出內容。應該會顯示「Hello World v1.0」
```
curl http://$PRODUCTION_IP
```

恭喜！您已部署範例應用程式！接下來，請設定觸發條件，持續部署變更。

5. 自動部署 Git 分支版本

在本節中，您將設定觸發條件，在提交 main 以外的分支版本時，執行 Cloud Build 工作。這裡使用的 Cloud Build 檔案會自動為現有或新的分支版本建立命名空間和部署作業，讓開發人員在與主要分支版本整合前預覽程式碼。

設定觸發條件：這個觸發條件的關鍵元件是使用 branchName 參數來比對 main 和 invertRegex 參數 (設為 true)，並變更 branchName 模式，比對任何不是 main 的內容。供您參考，build/branch-trigger.json 中應有下列幾行。
```
  "branchName": "main",
  "invertRegex": true
```
此外，與這個觸發條件搭配使用的 Cloud Build 檔案最後幾行，會建立以觸發作業的分支命名的命名空間，然後在新命名空間中部署應用程式和服務。供您參考，您可以在 build/branch-cloudbuild.yaml 中找到下列幾行
```
  kubectl get ns ${BRANCH_NAME} || kubectl create ns ${BRANCH_NAME}
  kubectl apply --namespace ${BRANCH_NAME} --recursive -f k8s/deployments/dev
  kubectl apply --namespace ${BRANCH_NAME} --recursive -f k8s/services
```
瞭解所用的機制後，請使用下列 gcloud 指令建立觸發條件。
```
gcloud beta builds triggers create cloud-source-repositories \
  --trigger-config build/branch-trigger.json
```
如要檢查觸發條件，請前往控制台的 Cloud Build 觸發條件頁面。前往「觸發條件」
建立新分支：
```
git checkout -b new-feature-1
```
修改程式碼，指出 v1.1 編輯 src/app.py 並將回應從 1.0 改為 1.1
```
@app.route('/')
def hello_world():
    return 'Hello World v1.1'
```

修訂變更並推送到遠端存放區：

git add . && git commit -m "updated" && git push gcp new-feature-1

如要查看建構作業進度，請前往控制台的「Cloud Build 記錄」頁面。前往「建構作業」建構作業完成後，請繼續下一步
擷取新部署的分支服務外部 IP 位址。
注意：可能要過幾分鐘後，才會看到負載平衡器外部 IP 位址。
```
kubectl get service $APP_NAME -n new-feature-1
```
負載平衡器傳回 IP 位址後，請繼續下一個步驟

儲存外部 IP，稍後會用到。

export BRANCH_IP=$(kubectl get -o jsonpath="{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}"  --namespace=new-feature-1 services $APP_NAME)

檢查應用程式。檢查服務的版本輸出內容。應該會顯示「Hello World v1.0」
```
curl http://$BRANCH_IP
```

6. 自動部署 Git 主要分支版本

在將程式碼發布至實際工作環境前，通常會先將程式碼發布至一小部分的實際流量，再將所有流量遷移至新的程式碼集。

在本節中，您將實作程式碼提交至主要分支版本時啟動的觸發條件。觸發程序會部署 Canary 部署作業，將 25% 的所有即時流量導向新修訂版本。

設定主要分支版本的觸發條件：

gcloud beta builds triggers create cloud-source-repositories \
  --trigger-config build/main-trigger.json

如要查看新觸發條件，請前往控制台的 Cloud Build 觸發條件頁面。前往「觸發條件」
將分支版本合併至主線，然後推送至遠端存放區：
```
git checkout main
git merge new-feature-1
git push gcp main
```
如要查看建構作業進度，請前往控制台的 Cloud Build 記錄頁面。前往「建構作業」建構作業完成後，請繼續下一步
查看伺服器的多個回應執行下列指令，並注意大約 25% 的回應會顯示 Hello World v1.1 的新回應
```
while true; do curl -w "\n" http://$PRODUCTION_IP; sleep 1;  done
```
準備好繼續時，請按下 Ctrl+c 鍵結束迴圈。

7. 自動部署 Git 標記

使用一小部分流量驗證 Canary 部署後，即可將部署作業發布至其餘的即時流量。

在本節中，您將設定在存放區中建立標記時啟動的觸發條件。觸發程序會為映像檔加上適當的標記，然後將更新部署至正式環境，確保 100% 的流量都能存取已加上標記的映像檔。

設定代碼觸發條件：

gcloud beta builds triggers create cloud-source-repositories \
  --trigger-config build/tag-trigger.json

如要查看新觸發條件，請前往控制台的 Cloud Build 觸發條件頁面。前往「觸發條件」
建立新標記並推送至遠端存放區：
```
git tag 1.1
git push gcp 1.1
```
如要查看建構作業的進度，請前往控制台的 Cloud Build 記錄頁面。前往「建構」
查看伺服器傳回的多個回應執行下列指令，並注意 100% 的回應都顯示「Hello World v1.1」這個新回應。在 GKE 中部署新 Pod 並檢查健康狀態時，可能需要一些時間
```
while true; do curl -w "\n" http://$PRODUCTION_IP; sleep 1;  done
```
準備好繼續時，請按下 Ctrl+c 鍵結束迴圈。恭喜！您在 Cloud Build 中為分支和標記建立 CI/CD 觸發條件，將應用程式部署至 GKE。

8. 清除

刪除專案

前往 Cloud Console 中的「管理資源」頁面。
在專案清單中選取要刪除的專案，然後點按「刪除」。
在對話方塊中輸入專案 ID，然後按一下「Shut down」(關閉) 即可刪除專案。