Google Compute Engine

1. مقدمة

مرحبًا بالجميع، شكرًا على حضوركم اليوم. هل أنت مستعد للتعرّف على Google Compute Engine؟

في هذا الدرس العملي، سنتعرّف على طريقة عمل Compute Engine من خلال مثال على تطبيق Guestbook.

ستنشئ آلات افتراضية في Compute Engine، وتنفّذ nginx، ثم تضع موازن تحميل الشبكة في المقدمة. يمكنك إنشاء مثيل Compute Engine من وحدة التحكّم الرسومية أو من سطر الأوامر. سيرشدك هذا الدرس التطبيقي إلى كيفية استخدام سطر الأوامر.

توفّر خدمة Google Compute Engine أجهزة افتراضية تعمل في مراكز بيانات Google المرتبطة بشبكة الألياف العالمية. تتيح الأدوات وسير العمل المتاحان إمكانية التوسّع من مثيلات فردية إلى حوسبة سحابية عالمية ومتوازنة التحميل.

تتميز هذه الأجهزة الافتراضية بإمكانية التشغيل السريع، وتتضمّن مساحة تخزين على قرص دائم، وتوفّر أداءً ثابتًا. تتوفّر الأجهزة في العديد من الإعدادات، بما في ذلك الأحجام المحدّدة مسبقًا، ويمكن أيضًا إنشاؤها باستخدام "أنواع الأجهزة المخصّصة" المحسّنة لتلبية احتياجاتك المحدّدة.

أخيرًا، تُعدّ الأجهزة الافتراضية في Compute Engine أيضًا التكنولوجيا التي تستخدمها العديد من منتجات Google Cloud الأخرى (مثل Kubernetes Engine وCloud Dataproc وCloud Dataflow وما إلى ذلك).

2. الإعداد والمتطلبات

إعداد البيئة بالسرعة التي تناسبك

1. سجِّل الدخول إلى Google Cloud Console وأنشِئ مشروعًا جديدًا أو أعِد استخدام مشروع حالي. إذا لم يكن لديك حساب على Gmail أو Google Workspace، عليك إنشاء حساب.

• اسم المشروع هو الاسم المعروض للمشاركين في هذا المشروع. وهي سلسلة من الأحرف لا تستخدمها Google APIs، ويمكنك تعديلها في أي وقت.
• يجب أن يكون رقم تعريف المشروع فريدًا في جميع مشاريع Google Cloud، كما أنّه غير قابل للتغيير (لا يمكن تغييره بعد ضبطه). تنشئ Cloud Console تلقائيًا سلسلة فريدة، ولا يهمّك عادةً ما هي. في معظم دروس الترميز، عليك الرجوع إلى رقم تعريف المشروع (ويتم تحديده عادةً على أنّه PROJECT_ID)، لذا إذا لم يعجبك، يمكنك إنشاء رقم آخر عشوائي، أو يمكنك تجربة رقمك الخاص ومعرفة ما إذا كان متاحًا. ثم يتم "تجميده" بعد إنشاء المشروع.
• هناك قيمة ثالثة، وهي رقم المشروع الذي تستخدمه بعض واجهات برمجة التطبيقات. يمكنك الاطّلاع على مزيد من المعلومات عن كل هذه القيم الثلاث في المستندات.

ملاحظة: يجب أن يكون رقم تعريف المشروع فريدًا على مستوى العالم، ولا يمكن لأي شخص آخر استخدامه بعد اختياره. أنت المستخدم الوحيد لهذا المعرّف. في حال حذف مشروع، لا يمكن استخدام رقم التعريف هذا مرة أخرى.

ملاحظة: إذا كنت تستخدم حساب Gmail، يمكنك ترك الموقع الجغرافي التلقائي مضبوطًا على لا توجد مؤسسة. في حال كنت تستخدم حسابًا على Google Workspace، اختَر موقعًا جغرافيًا مناسبًا لمؤسستك.

2. بعد ذلك، عليك تفعيل الفوترة في Cloud Console من أجل استخدام موارد/واجهات برمجة تطبيقات Cloud. لن تكلفك تجربة هذا الدرس التطبيقي حول الترميز الكثير من المال، إن لم تكلفك شيئًا على الإطلاق. لإيقاف الموارد كي لا يتم تحصيل رسوم منك بعد هذا الدرس التطبيقي حول الترميز، اتّبِع أي تعليمات "تنظيف" واردة في نهاية الدرس. يمكن لمستخدمي Google Cloud الجدد الاستفادة من برنامج الفترة التجريبية المجانية بقيمة 300 دولار أمريكي.

Google Cloud Shell

على الرغم من إمكانية تشغيل Google Cloud وCompute Engine عن بُعد من الكمبيوتر المحمول، سنستخدم في هذا الدرس العملي Google Cloud Shell، وهي بيئة سطر أوامر تعمل في السحابة الإلكترونية.

يتم تحميل هذا الجهاز الافتراضي المستند إلى Debian بجميع أدوات التطوير التي تحتاج إليها. توفّر هذه الخدمة دليلًا رئيسيًا دائمًا بسعة 5 غيغابايت وتعمل في Google Cloud، ما يؤدي إلى تحسين أداء الشبكة والمصادقة بشكل كبير. وهذا يعني أنّ كل ما تحتاجه لهذا الدرس التطبيقي حول الترميز هو متصفّح (نعم، يمكن استخدامه على جهاز Chromebook).

1. لتفعيل Cloud Shell من Cloud Console، ما عليك سوى النقر على تفعيل Cloud Shell (يستغرق توفير البيئة والاتصال بها بضع لحظات فقط).

بعد الاتصال بـ Cloud Shell، من المفترض أن يظهر لك أنّه تمّت المصادقة عليك وأنّ المشروع تمّ ضبطه مسبقًا على PROJECT_ID.

gcloud auth list

ناتج الأمر

Credentialed accounts:
 - <myaccount>@<mydomain>.com (active)

ملاحظة: أداة سطر الأوامر gcloud مثبَّتة مسبقًا في Cloud Shell، ومن المؤكّد أنّك ستستفيد من إمكانية إكمال علامات التبويب. لمزيد من المعلومات، يُرجى الاطّلاع على نظرة عامة على أداة سطر الأوامر gcloud.

gcloud config list project

ناتج الأمر

[core]
project = <PROJECT_ID>

إذا لم يتم ضبط المشروع لسبب ما، ما عليك سوى تنفيذ الأمر التالي:

gcloud config set project <PROJECT_ID>

هل تبحث عن PROJECT_ID؟ يمكنك الاطّلاع على المعرّف الذي استخدمته في خطوات الإعداد أو البحث عنه في لوحة بيانات Cloud Console:

يضبط Cloud Shell أيضًا بعض متغيرات البيئة تلقائيًا، ما قد يكون مفيدًا عند تنفيذ الأوامر المستقبلية.

echo $GOOGLE_CLOUD_PROJECT

ناتج الأمر

<PROJECT_ID>

2. أخيرًا، اضبط المنطقة التلقائية وإعدادات المشروع.

gcloud config set compute/zone us-central1-f

يمكنك اختيار مجموعة متنوعة من المناطق المختلفة. لمزيد من المعلومات، يُرجى الاطّلاع على الأقاليم والمناطق.

ملاحظة: عند تشغيل gcloud على جهازك، يتم الاحتفاظ بإعدادات الضبط في جميع الجلسات. ولكن في Cloud Shell، عليك ضبط هذا الإعداد لكل جلسة جديدة أو إعادة اتصال.

3- إنشاء مثيل في Compute Engine

كما ذكرنا سابقًا، سنستخدم gcloud سطر الأوامر في هذا الدرس العملي. يمكن تنفيذ كل ما يتم إجراؤه هنا باستخدام وحدة التحكّم (المتاحة على console.cloud.google.com).

لننشئ أولاً مثيلاً بالإعدادات التلقائية :

$ gcloud compute instances create myinstance
Created [...].
NAME: myinstance
ZONE: us-central1-f
MACHINE_TYPE: n1-standard-1
PREEMPTIBLE:
INTERNAL_IP: 10.128.X.X
EXTERNAL_IP: X.X.X.X
STATUS: RUNNING

دوِّن EXTERNAL_IP، فهذا مهم لاحقًا.

ملاحظة: إذا لم تحدّد منطقة تلقائية في خطوات الإعداد، سيردّ الأمر باقتراح منطقة لك.

يتم إنشاء الآلة الافتراضية باستخدام عدد من الإعدادات التلقائية :

• المنطقة التي تختارها تتوفّر جميع المثيلات في منطقة. يمكنك اختيار منطقة زمنية عند إنشاء الجهاز الظاهري باستخدام العلامة --zone أو يمكنك ضبط منطقة زمنية تلقائية (كما فعلنا في عملية الإعداد الأولية) وحذف العلامة --zone.
• أحدث صورة Debian GNU/Linux 9 (stretch) إذا كنت تستخدم صورة مخصّصة، أدخِل اسم الصورة هنا بدلاً من ذلك. على سبيل المثال، --image my-own-image.
• n1-standard-1 نوع الجهاز يمكنك اختيار نوع جهاز آخر، مثل n1-highmem-4 أو n1-highcpu-6. إذا لم يتطابق أي من أنواع الأجهزة المحدّدة مسبقًا مع احتياجاتك، استخدِم نوع جهاز مخصّصًا.
• قرص دائم أساسي يحمل الاسم نفسه الخاص بالجهاز الافتراضي، ويتم ربط القرص بالجهاز الافتراضي تلقائيًا

نفِّذ الأمر gcloud compute instances create --help للاطّلاع على جميع الخيارات المتاحة.

ملاحظة: يمكنك أيضًا إنشاء جهاز افتراضي جديد من نموذج حالي.

4. تفعيل جدار الحماية للمنفذ 80

لا تسمح Google Cloud Platform تلقائيًا إلا بالوصول إلى عدد قليل من المنافذ. بما أنّنا سنثبّت Nginx قريبًا، لنفعّل المنفذ 80 في إعدادات جدار الحماية أولاً.

$ gcloud compute firewall-rules create allow-80 --allow tcp:80
Created [...].
NAME: allow-80
NETWORK: default
DIRECTION: INGRESS
PRIORITY: 1000
ALLOW: tcp:80
DENY:
DISABLED: False

سيؤدي ذلك إلى إنشاء قاعدة جدار حماية باسم allow-80 تتضمّن قائمة تلقائية بمجموعات عناوين IP المسموح لها بإجراء اتصالات واردة (--source-ranges) تم ضبطها على 0.0.0.0/0 (في كل مكان).

نفِّذ الأمر gcloud compute firewall-rules create --help للاطّلاع على جميع الإعدادات التلقائية وجميع الخيارات المتاحة، بما في ذلك إمكانية تطبيق قواعد جدار الحماية استنادًا إلى العلامات.

5- الوصول إلى الجهاز الافتراضي باستخدام بروتوكول النقل الآمن (SSH)

لإجراء عملية SSH في الجهاز الظاهري من سطر الأوامر (من Cloud Shell) :

$ gcloud compute ssh myinstance
Waiting for SSH key to propagate.
Warning: Permanently added 'compute.12345' (ECDSA) to the list of known hosts.
...

yourusername@myinstance:~#

هذا كل ما في الأمر، أليس كذلك؟ (في مرحلة الإنتاج، احرص على إدخال عبارة مرور :)

بدلاً من ذلك، يمكنك أيضًا استخدام بروتوكول النقل الآمن في المثيل مباشرةً من وحدة التحكّم ( console.cloud.google.com) من خلال الانتقال إلى Compute Engine > مثيلات الأجهزة الافتراضية والنقر على SSH.

ملاحظة: يمكنك أيضًا استخدام بروتوكول SSH للوصول إلى هذا الجهاز الافتراضي باستخدام أدوات تابعة لجهات خارجية كما هو موضّح هنا: https://cloud.google.com/compute/docs/instances/connecting-advanced#thirdpartytools

6. تثبيت Nginx

سجِّل الدخول إلى myinstance، وهو الآلة الافتراضية التي تم إنشاؤها حديثًا، وثبِّت nginx:

$ sudo su - 
# apt update
# apt install -y nginx
# service nginx start
# exit

اختبِر أنّ الخادم يعمل باستخدام curl من myinstance:

$ curl -s localhost | grep nginx
<title>Welcome to nginx!</title>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>
<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>

ابحث عن عنوان IP الخارجي لمثيل جهازك من خلال إدراج مثيلاتك إما عبر واجهة مستخدم الويب:

تأكَّد من الخروج من بروتوكول النقل الآمن (SSH)، وشغِّل الأمر التالي من Cloud Shell:

$ gcloud compute instances list
NAME: myinstance
ZONE: us-central1-f
MACHINE_TYPE: n1-standard-1
PREEMPTIBLE:
INTERNAL_IP: 10.128.X.X
EXTERNAL_IP: X.X.X.X
STATUS: RUNNING

بعد ذلك، انتقِل إلى http://EXTERNAL_IP/ حيث EXTERNAL_IP هو عنوان IP العام الخاص بـ myinstance، ومن المفترض أن تتمكّن من رؤية صفحة nginx:

7. نص برمجي للتشغيل

بدلاً من إعداد الجهاز الظاهري في كل مرة، يمكنك استخدام نص برمجي للتشغيل لتهيئة الجهاز الظاهري عند بدء التشغيل.

أنشئ ملفًا باسم startup.sh يتضمّن المحتوى التالي (يمكنك استخدام محرّر النصوص المفضّل لديك: vim أو nano أو emacs):

#! /bin/bash
apt-get update
apt-get install -y nginx
service nginx start
sed -i -- 's/nginx/Google Cloud Platform - '"$HOSTNAME"'/' /var/www/html/index.nginx-debian.html

لإنشاء مثيل جهاز افتراضي جديد باستخدام نص برمجي للتشغيل هذا، ما عليك سوى كتابة :

$ gcloud compute instances create nginx \
         --metadata-from-file startup-script=startup.sh 
Created [...].
NAME: nginx
ZONE: us-central1-f
MACHINE_TYPE: n1-standard-1
PREEMPTIBLE:
INTERNAL_IP: 10.128.X.X
EXTERNAL_IP: X.X.X.X
STATUS: RUNNING

انتقِل إلى http://EXTERNAL_IP/، وستظهر لك الصفحة الرئيسية المعدَّلة. إذا لم تظهر الصفحة على الفور، يُرجى إعادة المحاولة بعد بضع ثوانٍ، فقد يكون المضيف لا يزال بصدد بدء nginx.

8. إنشاء مجموعة من الخوادم

لإنشاء مجموعة من الخوادم، عليك أولاً إنشاء نموذج آلة افتراضية. بعد إنشاء نموذج آلة افتراضية، يمكنك إنشاء مجموعة آلات افتراضية لإدارة عدد الآلات الافتراضية التي سيتم إنشاؤها.

أولاً، أنشئ نموذج آلة افتراضية باستخدام نص برمجي للتشغيل :

$ gcloud compute instance-templates create nginx-template \
         --metadata-from-file startup-script=startup.sh
Created [...].
NAME: nginx-template
MACHINE_TYPE: n1-standard-1
PREEMPTIBLE:
CREATION_TIMESTAMP: 2022-03-18T15:10:37.621-07:00

ملاحظة: يستخدم هذا الأمر العديد من الإعدادات التلقائية التي وصفناها أثناء إنشاء مثيل واحد.

ثانيًا، لننشئ مجموعة مستهدَفة. تتيح لنا مجموعة الاستهداف توفير نقطة وصول واحدة إلى جميع المثيلات في المجموعة، وهي ضرورية لموازنة التحميل في الخطوات المستقبلية.

$ gcloud compute target-pools create nginx-pool
Created [...].
NAME: nginx-pool
REGION: us-central1
SESSION_AFFINITY: NONE
BACKUP:
HEALTH_CHECKS:

أخيرًا، أنشئ مجموعة مثيلات باستخدام النموذج:

$ gcloud compute instance-groups managed create nginx-group \
         --base-instance-name nginx \
         --size 2 \
         --template nginx-template \
         --target-pool nginx-pool
Created [...].
NAME: nginx-group
LOCATION: us-central1-f
SCOPE: zone
BASE_INSTANCE_NAME: nginx
SIZE: 0
TARGET_SIZE: 2
INSTANCE_TEMPLATE: nginx-template
AUTOSCALED: no

سيؤدي ذلك إلى إنشاء مثيلَين إضافيَين من الآلات الافتراضية بأسماء مسبوقة بـ nginx-.

من المفترض أن تتمكّن الآن من رؤية جميع الآلات الافتراضية التي تم إنشاؤها.

$ gcloud compute instances list
NAME: myinstance
ZONE: us-central1-f
MACHINE_TYPE: n1-standard-1
PREEMPTIBLE:
INTERNAL_IP: 10.128.X.X
EXTERNAL_IP: X.X.X.X
STATUS: RUNNING

NAME: nginx
ZONE: us-central1-f
MACHINE_TYPE: n1-standard-1
PREEMPTIBLE:
INTERNAL_IP: 10.128.X.X
EXTERNAL_IP: X.X.X.X
STATUS: RUNNING

NAME: nginx-frpl
ZONE: us-central1-f
MACHINE_TYPE: n1-standard-1
PREEMPTIBLE:
INTERNAL_IP: 10.128.X.X
EXTERNAL_IP: X.X.X.X
STATUS: RUNNING

NAME: nginx-ztg4
ZONE: us-central1-f
MACHINE_TYPE: n1-standard-1
PREEMPTIBLE:
INTERNAL_IP: 10.128.X.X
EXTERNAL_IP: X.X.X.X
STATUS: RUNNING

9- إنشاء جهاز موازنة حمل للشبكة

تتوفّر عدّة أنواع من موازنات التحميل في Google Cloud Platform، بما في ذلك :

• جهاز موازنة حمل الشبكة من الطبقة 3
• جهاز موازنة حمل HTTP(S) من الطبقة 7

لننشئ جهاز موازنة حمل على مستوى منطقة معيّنة يستهدف مجموعة الأجهزة الافتراضية:

$ gcloud compute forwarding-rules create nginx-lb \
         --ports 80 \
         --target-pool nginx-pool
Created [...].

$ gcloud compute forwarding-rules list
NAME: nginx-lb
REGION: us-central1
IP_ADDRESS: X.X.X.X
IP_PROTOCOL: TCP
TARGET: us-central1/targetPools/nginx-pool

يمكنك بعد ذلك الانتقال إلى أداة موازنة التحميل من المتصفّح http://IP_ADDRESS/ حيث IP_ADDRESS هو العنوان الذي يظهر نتيجةً لتنفيذ الأمر السابق.

بما أنّ جميع مثيلاتنا تقع في المنطقة نفسها، قرّرنا استخدام موازن تحميل إقليمي. توفّر Google Cloud أيضًا خيارًا عالميًا موضّحًا هنا: https://cloud.google.com/load-balancing/docs/load-balancing-overview

بسبب ضيق الوقت، لن ننشئ جهاز موازنة حمل HTTP اليوم.

اختياري: تشغيل خادم التطبيقات المفضّل لديك

إذا كان لديك وقت فراغ، يمكنك تشغيل خوادم التطبيقات المفضّلة لديك على Google Compute Engine، مثل Wildfly وTomcat وJetty وما إلى ذلك. جرِّب استخدام أي وقت فراغ لبدء تشغيل أحدها قبل أن نواصل!

10. تنظيف المجموعة

لا تنسَ إيقاف مجموعتك، وإلا ستستمر في العمل وتراكم التكاليف. ستؤدي الأوامر التالية إلى حذف مثيلات Google Compute Engine ومجموعة المثيلات ومجموعة الاستهداف وموازن التحميل.

$ gcloud compute forwarding-rules delete nginx-lb

$ gcloud compute instance-groups managed delete nginx-group

$ gcloud compute target-pools delete nginx-pool

$ gcloud compute instance-templates delete nginx-template

$ gcloud compute instances delete nginx

$ gcloud compute instances delete myinstance

$ gcloud compute firewall-rules delete allow-80

يجب أن يطلب منك كل أمر من الأوامر أعلاه تأكيد حذف المرجع.

11. ما هي الخطوات التالية؟

تهانينا، لقد أكملت هذا الدرس التطبيقي حول Compute Engine.

المزيد من ميزات Compute Engine

تتضمّن خدمة Google Compute Engine مجموعة شاملة من الميزات. ننصحك بالاطّلاع على بعض هذه الموارد :

• الأجهزة الافتراضية الاستباقية: https://cloud.google.com/compute/docs/instances/create-start-preemptible-instance
• عُقد المستأجر الفردي - https://cloud.google.com/compute/docs/nodes/create-nodes
• وحدات معالجة الرسومات ووحدات معالجة الموتّرات - https://cloud.google.com/compute/docs/gpus/add-gpus
• أجهزة Windows الافتراضية: https://cloud.google.com/compute/docs/instances/windows/creating-managing-windows-instances
• مراجع التصنيفات - https://cloud.google.com/compute/docs/labeling-resources
• نقل الأجهزة الافتراضية إلى Compute Engine - https://cloud.google.com/compute/docs/vm-migration/

Google Kubernetes Engine

‫Google Kubernetes Engine (GKE) هي خدمة Kubernetes مُستضافة ومُدارة بالكامل من Google Cloud. تتوفّر العديد من الدروس التطبيقية حول الترميز لمساعدتك في البدء باستخدام GKE. إليك مثالاً جيدًا للبدء :

• درس تطبيقي حول الترميز في Google Kubernetes Engine‏ - https://codelabs.developers.google.com/codelabs/cloud-gke-workshop-v2

تقديم ملاحظاتك

• يُرجى تخصيص بعض الوقت لإكمال الاستطلاع القصير جدًا.