1. 概要
ASP.NET Core はインターネットに接続された最新のクラウドベースのアプリケーションを C# プログラミング言語を使用して構築するための、オープンソースのクロス プラットフォーム フレームワークです。
Kubernetes は、コンテナ化アプリケーションのデプロイ、スケーリング、管理を自動化するオープンソース システムです。Istio は、サービスの接続、保護、管理、モニタリング用のオープン フレームワークです。
このラボの最初のパートでは、シンプルな ASP.NET Core アプリを Google Kubernetes Engine（GKE）で実行されている Kubernetes にデプロイし、Istio で管理されるように構成します。
ラボの第 2 部では、指標、トレース、動的トラフィック管理、障害の挿入など、Istio の機能をさらに詳しく調べます。
学習内容
- シンプルな ASP.NET Core アプリを Docker コンテナで作成してパッケージ化する
- Google Kubernetes Engine（GKE）を使用して Kubernetes クラスタを作成する方法。
- GKE の Kubernetes クラスタに Istio をインストールする方法。
- ASP.NET Core アプリをデプロイし、Istio で管理されるようにトラフィックを構成する
必要なもの
このチュートリアルの利用方法をお選びください。
Google Cloud Platform のご利用経験について、いずれに該当されますか？
2. 設定と要件
セルフペース型の環境設定
- Cloud コンソールにログインして、新しいプロジェクトを作成するか、既存のプロジェクトを再利用しますGmail アカウントも Google Workspace アカウントもまだお持ちでない場合は、アカウントを作成してください。
プロジェクト ID を忘れないようにしてください。プロジェクト ID はすべての Google Cloud プロジェクトを通じて一意の名前にする必要があります（上記の名前はすでに使用されているので使用できません）。以降、このコードラボでは PROJECT_ID と呼びます。
- 次に、Google Cloud リソースを使用するために、Cloud Console で課金を有効にする必要があります。
このコードラボを実行しても、費用はほとんどかからないはずです。このチュートリアル以外で請求が発生しないように、リソースのシャットダウン方法を説明する「クリーンアップ」セクションの手順に従うようにしてください。Google Cloud の新規ユーザーは、300 米ドル分の無料トライアル プログラムをご利用いただけます。
Cloud Shell の起動
Google Cloud はノートパソコンからリモートで操作できますが、この Codelab では、Google Cloud Shell（Google Cloud 上で動作するコマンドライン環境）を使用します。
Cloud Shell をアクティブにする
- Cloud Console で、[Cloud Shell をアクティブにする]
をクリックします。
Cloud Shell を初めて起動した場合は、その内容を説明する画面が（スクロールしなければ見えない位置に）表示されます。その場合は、[続行] をクリックしてください（以後表示されなくなります）。この中間画面は次のようになります。
すぐにプロビジョニングが実行され、Cloud Shell に接続されます。
この仮想マシンには、必要な開発ツールがすべて用意されています。仮想マシンは Google Cloud で稼働し、永続的なホーム ディレクトリが 5 GB 用意されているため、ネットワークのパフォーマンスと認証が大幅に向上しています。このコードラボでの作業のほとんどは、ブラウザまたは Chromebook から実行できます。
Cloud Shell に接続すると、すでに認証は完了しており、プロジェクトに各自のプロジェクト ID が設定されていることがわかります。
- Cloud Shell で次のコマンドを実行して、認証されたことを確認します。
gcloud auth list
コマンド出力
Credentialed Accounts
ACTIVE ACCOUNT
* <my_account>@<my_domain.com>
To set the active account, run:
$ gcloud config set account `ACCOUNT`
- Cloud Shell で次のコマンドを実行して、gcloud コマンドがプロジェクトを認識していることを確認します。
gcloud config list project
コマンド出力
[core] project = <PROJECT_ID>
上記のようになっていない場合は、次のコマンドで設定できます。
gcloud config set project <PROJECT_ID>
コマンド出力
Updated property [core/project].
3. Cloud Shell で ASP.NET Core アプリを作成する
Cloud Shell のプロンプトで、バージョンを確認して、dotnet コマンドライン ツールがすでにインストールされていることを確認できます。インストールされている dotnet コマンドライン ツールのバージョンが出力されます。
dotnet --version
次に、新しいスケルトン ASP.NET Core ウェブアプリを作成します。
dotnet new mvc -o HelloWorldAspNetCore
これでプロジェクトが作成され、そのプロジェクトの依存関係が復元されます。次のようなメッセージが表示されます。
Restore completed in 11.44 sec for HelloWorldAspNetCore.csproj.
Restore succeeded.
4. ASP.NET Core アプリを実行する
アプリを実行する準備がほぼ整いました。アプリフォルダに移動します。
cd HelloWorldAspNetCore
最後に、アプリを実行します。
dotnet run --urls=http://localhost:8080
アプリケーションがポート 8080 をリッスンします。
Hosting environment: Production
Content root path: /home/atameldev/HelloWorldAspNetCore
Now listening on: http://[::]:8080
Application started. Press Ctrl+C to shut down.
アプリが実行されていることを確認するには、右上にある「ウェブでプレビュー」ボタンをクリックし、[ポート 8080 でプレビュー] を選択します。
デフォルトの ASP.NET Core ウェブページが表示されます。
アプリが実行されていることを確認したら、Ctrl+C キーを押してアプリをシャットダウンします。
5. ASP.NET Core アプリを Docker コンテナにパッケージ化する
次に、アプリをコンテナとして実行するための準備を行います。最初のステップとして、コンテナとその内容を定義します。
アプリのベース ディレクトリに、Docker イメージを定義する Dockerfile を作成します。
touch Dockerfile
任意のエディタ（vim,、nano,emacs、または Cloud Shell のコードエディタ）を使用して、次のコードを Dockerfile に追加します。
# Use Microsoft's official build .NET image. # https://hub.docker.com/_/microsoft-dotnet-core-sdk/ FROM mcr.microsoft.com/dotnet/sdk:5.0-alpine AS build WORKDIR /app # Install production dependencies. # Copy csproj and restore as distinct layers. COPY *.csproj ./ RUN dotnet restore # Copy local code to the container image. COPY . ./ WORKDIR /app # Build a release artifact. RUN dotnet publish -c Release -o out # Use Microsoft's official runtime .NET image. # https://hub.docker.com/_/microsoft-dotnet-core-aspnet/ FROM mcr.microsoft.com/dotnet/aspnet:5.0-alpine AS runtime WORKDIR /app COPY --from=build /app/out ./ # Make sure the app binds to port 8080 ENV ASPNETCORE_URLS http://*:8080 # Run the web service on container startup. ENTRYPOINT ["dotnet", "HelloWorldAspNetCore.dll"]
Dockerfile に含まれる重要な構成として、アプリが受信トラフィックをリッスンするために使用するポート（8080）があります。ポートを指定するには、ASPNETCORE_URLS 環境変数を設定します。ASP.NET Core アプリはこの変数を使用して、どのポートでリッスンするかを決定します。
この Dockerfile を保存します。イメージをビルドします。
docker build -t gcr.io/${GOOGLE_CLOUD_PROJECT}/hello-dotnet:v1 .
これが完了すると（すべてをダウンロードして展開するには時間がかかります）、イメージがビルドされてローカルに保存されていることがわかります。
docker images REPOSITORY TAG gcr.io/yourproject-XXXX/hello-dotnet v1
次のコマンドを実行して、イメージをローカルでテストします。このコマンドは、新たに作成したコンテナ イメージから Docker コンテナをローカルのポート 8080 で実行します。
docker run -p 8080:8080 gcr.io/${GOOGLE_CLOUD_PROJECT}/hello-dotnet:v1
ここでも Cloud Shell のウェブ プレビュー機能を利用します。
デフォルトの ASP.NET Core ウェブページが新しいタブに表示されます。
アプリが Docker コンテナでローカルに正常に実行されていることを確認したら、Ctrl-> C を使用して実行中のコンテナを停止できます。
イメージが意図どおりに機能することを確認したので、これを Docker イメージ用の非公開リポジトリである Google Container Registry に push します。このリポジトリにはすべての Google Cloud プロジェクトからアクセスできるだけでなく、Google Cloud Platform の外部からもアクセスできます。
docker push gcr.io/${GOOGLE_CLOUD_PROJECT}/hello-dotnet:v1
すべてが正常に実行されると、しばらくしてから [Container Registry] セクションにコンテナ イメージが表示されます。この時点で Docker イメージはプロジェクト全体で使用できる状態になっており、数分後に実演するとおり、Kubernetes からアクセスしてオーケストレートできます。
必要であれば、https://console.cloud.google.com/storage/browser/ をクリックして、Google Cloud Storage に保存されているコンテナ イメージを一覧表示できます。このリンクは、最終的に https://console.cloud.google.com/project/PROJECT_ID/storage/browser/ のような形式になります。
6. Istio を使用して Kubernetes/GKE クラスタを作成する
まず、Kubernetes Engine API が有効になっていることを確認します。
gcloud services enable container.googleapis.com
Kubernetes クラスタを作成します。必要に応じて、リージョンを近くの場所に変更できます。
gcloud container clusters create hello-istio \ --cluster-version=latest \ --machine-type=n1-standard-2 \ --num-nodes=4 \ --region europe-west1
クラスタが設定されるまでしばらく待ちます。これは、Google Cloud Platform コンソールの Kubernetes Engine セクションに表示されます。
この Codelab では、istio.io から Istio をダウンロードしてインストールします。GKE 用 Istio アドオンや Anthos Service Mesh など、他のインストール オプションもあります。この後のアプリケーションの手順は、任意の Istio インストールで機能します。
まず、Istio クライアントとサンプルをダウンロードしましょう。Istio のリリースページに、複数の OS 用のダウンロード アーティファクトが用意されています。この場合、便利なコマンドを使用して、現在のプラットフォームの最新リリースをダウンロードして抽出できます。
curl -L https://istio.io/downloadIstio | sh -
スクリプトは、ダウンロードされた Istio のバージョンを返します。
Istio has been successfully downloaded into the istio-1.8.1 folder on your system.
インストール ディレクトリには、サンプル アプリケーションと istioctl クライアント バイナリが含まれています。そのディレクトリに移動します。
cd istio-1.8.1
提供されたコマンドをコピーして貼り付け、bin ディレクトリを PATH に追加して、istioctl を使用できるようにします。
export PATH="$PATH:/home/<YOURHOMEID>/istio-1.8.1/bin"
クラスタが Istio の準備ができていることを確認して、istioctl が使用可能であることを確認します。
istioctl x precheck
Install Pre-Check passed! The cluster is ready for Istio installation. というメッセージが表示されます。
デモ プロファイルを使用して Istio をインストールします。
istioctl install --set profile=demo
これで、Istio がクラスタにインストールされました。
自動サイドカー インジェクション
Istio の使用を開始するために、アプリケーションを変更する必要はありません。サービスを構成して実行すると、Envoy サイドカーがサービスの各 Pod に自動的に挿入されます。
これを行うには、マイクロサービスに使用する名前空間（「default」）のサイドカー インジェクションを有効にする必要があります。これを行うには、ラベルを適用します。
kubectl label namespace default istio-injection=enabled
ラベルが正常に適用されたことを確認するには、次のコマンドを実行します。
kubectl get namespace -L istio-injection
出力は、デフォルトの Namespace でサイドカー インジェクションが有効になっていることを確認します。
NAME STATUS AGE ISTIO-INJECTION default Active 3m enabled istio-system Active 63s disabled ...
7. インストールを確認する
Istio には、istiod コントロール プレーン、Ingress ゲートウェイ、Egress ゲートウェイ（「インターネットの残りの部分のサイドカー プロキシ」と考えることができます）の 3 つのサービスが付属しています。それぞれ istio-ingressgateway と istio-egressgateway という名前が付けられています。
kubectl get svc -n istio-system
出力は次のようになります。
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP AGE istio-egressgateway ClusterIP 10.55.252.182 <none> istio-ingressgateway LoadBalancer 10.55.250.185 35.233.118.42 istiod ClusterIP 10.55.253.217 <none>
Ingress Gateway のタイプは LoadBalancer であるため、インターネットからアクセスできます。他の Gateway はクラスタ内からのみアクセスできれば十分です。
次に、対応する Kubernetes Pod がデプロイされ、すべてのコンテナが稼働していることを確認します。
kubectl get pods -n istio-system
すべての Pod が実行されたら、次の手順に進みます。
NAME READY STATUS istio-egressgateway-674988f895-m6tk4 1/1 Running istio-ingressgateway-6996f7dcc8-7lvm2 1/1 Running istiod-6bf5fc8b64-j79hj 1/1 Running
istiod: Istio コントロール プレーン。プロキシ サイドカーの構成とプログラミング、サービス ディスカバリ、証明書の配布、サイドカー インジェクションを処理します。ingress gateway: クラスタ外部から受信するリクエストを処理します。egress gateway: クラスタ外のエンドポイントへの送信リクエストを処理します。
8. アプリケーションをデプロイする
これで、Istio がインストールされ、実行されていることを確認したので、ASP.NET Core アプリをデプロイできます。
Deployment と Service
まず、任意のエディタ（vim, nano,emacs または Cloud Shell のコードエディタ）を使用して aspnetcore.yaml ファイルを作成し、アプリの Kubernetes Deployment と Service を定義します。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: aspnetcore-service
labels:
app: aspnetcore
spec:
ports:
- port: 8080
name: http
selector:
app: aspnetcore
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: aspnetcore-v1
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: aspnetcore
version: v1
template:
metadata:
labels:
app: aspnetcore
version: v1
spec:
containers:
- name: aspnetcore
image: gcr.io/YOUR-PROJECT-ID/hello-dotnet:v1
imagePullPolicy: IfNotPresent
ports:
- containerPort: 8080
ファイルの内容は、アプリケーションをデプロイするための標準の Deployment と Service であり、Istio 固有のものは含まれていません。
kubectl を使用して、サービスをデフォルトの Namespace にデプロイします。
kubectl apply -f aspnetcore.yaml
service "aspnetcore-service" created deployment.extensions "aspnetcore-v1" created
Pod が実行されていることを確認します。
kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE aspnetcore-v1-6cf64748-mddb 2/2 Running 0 34s
Gateway と VirtualService
上り（内向き）トラフィックがメッシュに到達できるようにするには、Gateway と VirtualService を作成する必要があります。
Gateway は、HTTP/TCP トラフィック用のロードバランサを構成します。通常は、メッシュのエッジで動作して、アプリケーションの上り（内向き）トラフィックを有効にします。VirtualService は、サービスに対するリクエストが Istio サービス メッシュ内でどのようにルーティングされるかを制御するルールを定義します。
aspnetcore-gateway.yaml ファイルを作成して Gateway を定義します。
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: Gateway
metadata:
name: aspnetcore-gateway
spec:
selector:
istio: ingressgateway # use istio default controller
servers:
- port:
number: 80
name: http
protocol: HTTP
hosts:
- "*"
aspnetcore-virtualservice.yaml ファイルを作成して VirtualService を定義します。
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
name: aspnetcore-virtualservice
spec:
hosts:
- "*"
gateways:
- aspnetcore-gateway
http:
- route:
- destination:
host: aspnetcore-service
kubectl コマンドを実行して、次の Gateway をデプロイします。
kubectl apply -f aspnetcore-gateway.yaml
このコマンドを実行すると、次の出力が生成されます。
gateway.networking.istio.io "aspnetcore-gateway" created
次に、次のコマンドを実行して VirtualService をデプロイします。
kubectl apply -f aspnetcore-virtualservice.yaml
このコマンドを実行すると、次の出力が生成されます。
virtualservice.networking.istio.io "aspnetcore-virtualservice" created
すべてが実行されていることを確認します。
kubectl get gateway
NAME AGE aspnetcore-gateway 28s
kubectl get virtualservice
NAME AGE aspnetcore-virtualservice 33s
おめでとうございます！Istio 対応のアプリケーションをデプロイしました。次に、使用中のアプリケーションが表示されます。
9. アプリケーションをテストする
これで、アプリケーションが実際に動作していることを確認できます。ゲートウェイの外部 IP とポートを取得する必要があります。EXTERNAL-IP に記載されています。
kubectl get svc istio-ingressgateway -n istio-system
外部 IP とポートを GATEWAY_URL 変数にエクスポートします。
export INGRESS_HOST=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}')
export INGRESS_PORT=$(kubectl -n istio-system get service istio-ingressgateway -o jsonpath='{.spec.ports[?(@.name=="http2")].port}')
export GATEWAY_URL=$INGRESS_HOST:$INGRESS_PORT
curl を使用してアプリをテストします。サービスは 200 のレスポンス コードで応答します。
curl -o /dev/null -s -w "%{http_code}\n" http://${GATEWAY_URL}/
または、ブラウザを開いて http://<gatewayurl> に移動してアプリを表示することもできます。
10. 完了
これで、Google Kubernetes Engine（GKE）で実行されている Kubernetes にシンプルな ASP.NET Core アプリをデプロイし、Istio で管理されるように構成しました。
「Istio のメリットは何ですか？」と疑問に思われるかもしれません。ありがとうございます。今のところ、Istio にこのアプリを管理させるメリットはありません。ラボの後半では、指標、トレース、動的トラフィック管理、サービス可視化、フォールト インジェクションなど、Istio の機能をさらに詳しく見ていきます。
次のステップ
- Istio を使用して ASP.NET Core アプリを GKE にデプロイする（パート 2）。
- Istio の詳細を確認する。
- Kubernetes について学習する。
- Google Kubernetes Engine の詳細を確認する。
- Google Cloud Platform での .NET の詳細を学ぶ
ライセンス
この作業はクリエイティブ・コモンズの表示 2.0 汎用ライセンスにより使用許諾されています。
11. クリーンアップ
ラボの第 2 部に進まない場合は、アプリを削除して Istio をアンインストールするか、Kubernetes クラスタを削除します。
アプリを削除する
アプリを削除する手順は次のとおりです。
kubectl delete -f aspnetcore-gateway.yaml Kubectl delete -f aspnetcore-virtualservice.yaml kubectl delete -f aspnetcore.yaml
アプリが削除されたことを確認するには:
kubectl get gateway kubectl get virtualservices kubectl get pods
Istio をアンインストールする
Istio を削除するには:
kubectl delete -f install/kubernetes/istio-demo-auth.yaml
Istio が削除されたことを確認するには:
kubectl get pods -n istio-system
Kubernetes クラスタを削除する
gcloud container clusters delete hello-istio