本頁面由 Cloud Translation API 翻譯而成。

在 Google Kubernetes Engine 中部署及更新 .NET Core 應用程式

1. 總覽

Microsoft .NET Core 是 .NET 的開放原始碼和跨平台版本，可以在容器中直接執行。.NET Core 可在 GitHub 取得，由 Microsoft 和 .NET 社群維護。本研究室會將容器化的 .NET Core 應用程式部署至 Google Kubernetes Engine (GKE)。

本研究室依循典型的開發模式，也就是在開發人員本機環境中開發應用程式，然後部署至實際工作環境。在研究室的第一部分，系統會使用在 Cloud Shell 中運作的容器驗證範例 .NET Core 應用程式。驗證完成後，應用程式即可使用 GKE 部署至 Kubernetes。本研究室包含建立 GKE 叢集的步驟。

在研究室的第二部分，會稍微變更應用程式，顯示執行該應用程式執行個體的容器主機名稱。接著，系統會在 Cloud Shell 中驗證更新版應用程式，並將部署作業更新為使用新版本。下圖顯示本研究室中的活動順序：

展示序列圖

費用

如果您完全按照書面執行本研究室，則以下服務須支付一般費用：

2. 設定和需求

必要條件

必須要有 Google Cloud 帳戶和專案，才能完成這個研究室。如需進一步瞭解如何建立新專案的詳細操作說明，請參閱這個程式碼研究室。

本研究室將運用在 Cloud Shell 中執行的 Docker，該工具可透過 Google Cloud 控制台取得，並已預先設定許多實用工具，例如 gcloud 和 Docker。以下顯示如何存取 Cloud Shell。點選右上角的 Cloud Shell 圖示，控制台視窗的底部窗格就會顯示該圖示。

Cloud Shell

GKE 叢集的替代設定選項 (選用)

本研究室需要 Kubernetes 叢集。在下一節中，您將建立設定簡單的 GKE 叢集。本節介紹了一些 gcloud 指令，提供替代設定選項，以便在透過 GKE 建構 Kubernetes 叢集時使用。舉例來說，您可以使用下列指令來識別不同的機器類型、可用區，甚至是 GPU (加速器)。

使用這個指令 gcloud compute machine-types list 列出機器類型
使用這項指令「gcloud compute accelerator-types list」列出 GPU
使用這個指令 gcloud compute zones list 列出運算可用區
取得任何 gcloud 指令的說明 gcloud container clusters --help
- 例如，詳細說明如何建立 Kubernetes 叢集「gcloud container clusters create --help」

如需 GKE 設定選項的完整清單，請參閱這份文件

準備建立 Kubernetes 叢集

在 Cloud Shell 中，您必須設定一些環境變數並設定 gcloud 用戶端。使用下列指令即可完成。

export PROJECT_ID=YOUR_PROJECT_ID
export DEFAULT_ZONE=us-central1-c

gcloud config set project ${PROJECT_ID}
gcloud config set compute/zone ${DEFAULT_ZONE}

建立 GKE 叢集

本研究室會在 Kubernetes 中部署 .NET Core 應用程式，因此您必須建立叢集。執行下列指令，在 Google Cloud 中透過 GKE 建立新的 Kubernetes 叢集。

gcloud container clusters create dotnet-cluster \
  --zone ${DEFAULT_ZONE} \
  --num-nodes=1 \
  --node-locations=${DEFAULT_ZONE},us-central1-b \
  --enable-stackdriver-kubernetes \
  --machine-type=n1-standard-1 \
  --workload-pool=${PROJECT_ID}.svc.id.goog \
  --enable-ip-alias

--num-nodes 是每個可用區要新增的節點數量，日後可調整規模
--node-locations 是以半形逗號分隔的區域清單。在本範例中，您在上述環境變數中指定的可用區，並採用 us-central1-b
- 注意：這份清單不得包含重複項目
--workload-pool 會建立 Workload Identity，以便 GKE 工作負載存取 Google Cloud 服務

叢集建構期間，會顯示以下內容

Creating cluster dotnet-cluster in us-central1-b... Cluster is being deployed...⠼

設定 kubectl

kubectl CLI 是與 Kubernetes 叢集互動的主要方式。如要將這個叢集與剛建立的新叢集搭配使用，必須設為對該叢集進行驗證。執行下列指令即可完成這項操作。

$ gcloud container clusters get-credentials dotnet-cluster --zone ${DEFAULT_ZONE}
Fetching cluster endpoint and auth data.
kubeconfig entry generated for dotnet-cluster.

現在應該可以使用 kubectl 與叢集互動。

$ kubectl get nodes
NAME                                            STATUS   ROLES    AGE     VERSION
gke-dotnet-cluster-default-pool-02c9dcb9-fgxj   Ready    <none>   2m15s   v1.16.13-gke.401
gke-dotnet-cluster-default-pool-ed09d7b7-xdx9   Ready    <none>   2m24s   v1.16.13-gke.401

3. 在本機進行測試並確認所需功能

這個研究室使用 Docker Hub 上官方 .NET 存放區的下列容器映像檔。

在本機執行容器以驗證功能

在 Cloud Shell 中執行下列 Docker 指令，確認 Docker 運作正常且 .NET 容器正常運作：

$ docker run --rm mcr.microsoft.com/dotnet/samples

      Hello from .NET!
      __________________
                        \
                        \
                            ....
                            ....'
                            ....
                          ..........
                      .............'..'..
                  ................'..'.....
                .......'..........'..'..'....
                ........'..........'..'..'.....
              .'....'..'..........'..'.......'.
              .'..................'...   ......
              .  ......'.........         .....
              .                           ......
              ..    .            ..        ......
            ....       .                 .......
            ......  .......          ............
              ................  ......................
              ........................'................
            ......................'..'......    .......
          .........................'..'.....       .......
      ........    ..'.............'..'....      ..........
    ..'..'...      ...............'.......      ..........
    ...'......     ...... ..........  ......         .......
  ...........   .......              ........        ......
  .......        '...'.'.              '.'.'.'         ....
  .......       .....'..               ..'.....
    ..       ..........               ..'........
            ............               ..............
          .............               '..............
          ...........'..              .'.'............
        ...............              .'.'.............
        .............'..               ..'..'...........
        ...............                 .'..............
        .........                        ..............
          .....
  
Environment:
.NET 5.0.1-servicing.20575.16
Linux 5.4.58-07649-ge120df5deade #1 SMP PREEMPT Wed Aug 26 04:56:33 PDT 2020

確認網頁應用程式功能

中的範例網頁應用程式也可以透過 Cloud Shell 進行驗證。以下 Docker 執行指令會建立一個新容器，該容器會公開通訊埠 80，並將該容器對應至 localhost 通訊埠 8080。提醒您，本案例中的 localhost 位於 Cloud Shell 中。

$ docker run -it --rm -p 8080:80 --name aspnetcore_sample mcr.microsoft.com/dotnet/samples:aspnetapp
warn: Microsoft.AspNetCore.DataProtection.Repositories.FileSystemXmlRepository[60]
      Storing keys in a directory '/root/.aspnet/DataProtection-Keys' that may not be persisted outside of the container. Protected data will be unavailable when container is destroyed.
warn: Microsoft.AspNetCore.DataProtection.KeyManagement.XmlKeyManager[35]
      No XML encryptor configured. Key {64a3ed06-35f7-4d95-9554-8efd38f8b5d3} may be persisted to storage in unencrypted form.
info: Microsoft.Hosting.Lifetime[0]
      Now listening on: http://[::]:80
info: Microsoft.Hosting.Lifetime[0]
      Application started. Press Ctrl+C to shut down.
info: Microsoft.Hosting.Lifetime[0]
      Hosting environment: Production
info: Microsoft.Hosting.Lifetime[0]
      Content root path: /app

由於這是網頁應用程式，因此需要在網路瀏覽器中查看及驗證。下一節將說明如何在 Cloud Shell 中，使用網頁預覽功能執行這項操作。

4. 使用「網頁預覽」從 Cloud Shell 存取服務

Cloud Shell 提供網頁預覽功能，能夠透過瀏覽器與在 Cloud Shell 執行個體中執行的程序互動。

使用「網頁預覽」在 Cloud Shell 中查看應用程式

在 Cloud Shell 中，按一下網頁預覽按鈕，然後選擇「透過以下通訊埠預覽：8080」或「網頁預覽」設定使用的任何通訊埠。

Cloud Shell

系統隨即會開啟瀏覽器視窗，並寫成以下的位址：

https://8080-cs-754738286554-default.us-central1.cloudshell.dev/?authuser=0

使用網頁預覽功能查看 .NET 範例應用程式

您現在可以開啟「網頁預覽」並載入提供的網址，檢視在最後一個步驟中啟動的範例應用程式。如下所示：

.NET 應用程式 V1 的螢幕截圖

5. 部署至 Kubernetes

建立並套用 YAML 檔案

下一步需要說明兩個 Kubernetes 資源 (一個 Deployment 和一個 Service) 的 YAML 檔案。在 Cloud Shell 中建立名為 dotnet-app.yaml 的檔案，並為其新增下列內容。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: dotnet-deployment
  labels:
    app: dotnetapp
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: dotnetapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: dotnetapp
    spec:
      containers:
      - name: dotnet
        image: mcr.microsoft.com/dotnet/samples:aspnetapp
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: dotnet-service
spec:
    selector:
      app: dotnetapp
    ports:
      - protocol: TCP
        port: 8080
        targetPort: 80

接著使用 kubectl 將這個檔案套用至 Kubernetes。

$ kubectl apply -f dotnet-app.yaml
deployment.apps/dotnet-deployment created
service/dotnet-service created

請注意，系統已建立顯示所需資源的訊息。

探索最終產生的資源

我們可以使用 kubectl CLI 檢查在上方建立的資源。首先來看看 Deployment 資源，並確認新的 Deployment 位於何處。

$ kubectl get deployment
NAME                READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
dotnet-deployment   3/3     3            3           80s

接著來看看 ReplicaSet。應該有一個由上述部署作業建立的 ReplicaSet。

$ kubectl get replicaset
NAME                           DESIRED   CURRENT   READY   AGE
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9   3         3         3       111s

最後，請查看 Pod。Deployment 指出應有三個執行個體。以下指令應會顯示三個執行個體。新增了 -o wide 選項，以便顯示執行個體運作中的節點。

$ kubectl get pod -o wide
NAME                                 READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP          NODE                                            NOMINATED NODE   READINESS GATES
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-cspqd   1/1     Running   0          2m25s   10.16.0.8   gke-dotnet-cluster-default-pool-ed09d7b7-xdx9   <none>           <none>
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-httw6   1/1     Running   0          2m25s   10.16.1.7   gke-dotnet-cluster-default-pool-02c9dcb9-fgxj   <none>           <none>
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-vvdln   1/1     Running   0          2m25s   10.16.0.7   gke-dotnet-cluster-default-pool-ed09d7b7-xdx9   <none>           <none>

查看服務資源

Kubernetes 中的 Service 資源是負載平衡器。端點是由 Pod 上的標籤決定。這樣一來，只要透過上述 kubectl scale deployment 作業將新的 Pod 加到 Deployment 中，產生的 Pod 就能立即用於該服務處理的要求。

下列指令應會顯示服務資源。

$ kubectl get svc
NAME             TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
dotnet-service   ClusterIP   10.20.9.124   <none>        8080/TCP   2m50s
...

您可以透過下列指令查看 Service 的詳細資訊。

$ kubectl describe svc dotnet-service
Name:              dotnet-service
Namespace:         default
Labels:            <none>
Annotations:       <none>
Selector:          app=dotnetapp
Type:              ClusterIP
IP:                10.20.9.124
Port:              <unset>  8080/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.16.0.7:80,10.16.0.8:80,10.16.1.7:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>

請注意，Service 屬於 ClusterIP 類型。這代表叢集中的任何 Pod 都能將服務名稱 dotnet-service 解析為 IP 位址。傳送至服務的要求將在所有執行個體 (Pod) 之間進行負載平衡。上述 Endpoints 值顯示了這項服務目前可用的 Pod IP。請將這些內容與上方輸出的 Pod IP 進行比較。

驗證執行中的應用程式

此時應用程式已上線，已準備好回應使用者要求。請使用 Proxy 存取，下列指令會建立本機 Proxy，用來接受通訊埠 8080 上的要求，並傳送至 Kubernetes 叢集。

$ kubectl proxy --port 8080
Starting to serve on 127.0.0.1:8080

現在使用 Cloud Shell 中的網頁預覽功能來存取網頁應用程式。

將下列程式碼新增至網頁預覽產生的網址：/api/v1/namespaces/default/services/dotnet-service:8080/proxy/。最終看起來會像這樣：

https://8080-cs-473655782854-default.us-central1.cloudshell.dev/api/v1/namespaces/default/services/dotnet-service:8080/proxy/

恭喜您在 Google Kubernetes Engine 中部署 .NET Core 應用程式。接著，我們會對應用程式進行變更並重新部署。

6. 修改應用程式

在這個部分，系統會修改應用程式，以顯示執行執行個體的主機。這樣一來，即可確認負載平衡是否正常運作，以及可用的 Pod 是否如預期回應。

取得原始碼

git clone https://github.com/dotnet/dotnet-docker.git
cd dotnet-docker/samples/aspnetapp/

更新應用程式，加入主機名稱

vi aspnetapp/Pages/Index.cshtml

    <tr>
        <td>Host</td>
        <td>@Environment.MachineName</td>
    </tr>

建立新的容器映像檔並在本機測試

使用更新過的程式碼建構新的容器映像檔。

docker build --pull -t aspnetapp:alpine -f Dockerfile.alpine-x64 .

和先前一樣，在本機測試新應用程式

$ docker run --rm -it -p 8080:80 aspnetapp:alpine
warn: Microsoft.AspNetCore.DataProtection.Repositories.FileSystemXmlRepository[60]
      Storing keys in a directory '/root/.aspnet/DataProtection-Keys' that may not be persisted outside of the container. Protected data will be unavailable when container is destroyed.
warn: Microsoft.AspNetCore.DataProtection.KeyManagement.XmlKeyManager[35]
      No XML encryptor configured. Key {f71feb13-8eae-4552-b4f2-654435fff7f8} may be persisted to storage in unencrypted form.
info: Microsoft.Hosting.Lifetime[0]
      Now listening on: http://[::]:80
info: Microsoft.Hosting.Lifetime[0]
      Application started. Press Ctrl+C to shut down.
info: Microsoft.Hosting.Lifetime[0]
      Hosting environment: Production
info: Microsoft.Hosting.Lifetime[0]
      Content root path: /app

和先前一樣，您可以透過網頁預覽功能存取這個應用程式。這次應該會顯示主機參數，如下所示：

Cloud Shell

在 Cloud Shell 中開啟新分頁並執行 docker ps，確認容器 ID 與上述主機值相符。

$ docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS                  NAMES
ab85ce11aecd        aspnetapp:alpine    "./aspnetapp"       2 minutes ago       Up 2 minutes        0.0.0.0:8080->80/tcp   relaxed_northcutt

標記並推送映像檔，以便用於 Kubernetes

映像檔必須加上標記並推送，Kubernetes 才能提取。首先，請列出容器映像檔，並找出所需的映像檔。

$ docker image list
REPOSITORY                                         TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
aspnetapp                                          alpine              95b4267bb6d0        6 days ago          110MB

接下來，請標記該映像檔，並推送至 Google Container Registry。使用上方的 IMAGE ID，如下所示：

docker tag 95b4267bb6d0 gcr.io/${PROJECT_ID}/aspnetapp:alpine
docker push gcr.io/${PROJECT_ID}/aspnetapp:alpine

7. 重新部署更新後的應用程式

編輯 YAML 檔案

改回儲存 dotnet-app.yaml 檔案的目錄。在 YAML 檔案中找出以下這一行

        image: mcr.microsoft.com/dotnet/core/samples:aspnetapp

這個映像檔必須變更，以參照先前建立並推送至 gcr.io 中的容器映像檔。

        image: gcr.io/PROJECT_ID/aspnetapp:alpine

別忘了將其修改為使用 PROJECT_ID。完成後，看起來應該會像這樣

        image: gcr.io/myproject/aspnetapp:alpine

套用更新過的 YAML 檔案

$ kubectl apply -f dotnet-app.yaml
deployment.apps/dotnet-deployment configured
service/dotnet-service unchanged

請注意，Deployment 資源顯示已更新，且 Service 資源顯示為未變更。使用 kubectl get pod 指令可以像之前一樣查看更新後的 Pod，但這次我們要新增 -w，以便監控所有發生的變更。

$ kubectl get pod -w
NAME                                 READY   STATUS              RESTARTS   AGE
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-cspqd   1/1     Running             0          34m
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-httw6   1/1     Running             0          34m
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-vvdln   1/1     Running             0          34m
dotnet-deployment-85f6446977-tmbdq   0/1     ContainerCreating   0          4s
dotnet-deployment-85f6446977-tmbdq   1/1     Running             0          5s
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-vvdln   1/1     Terminating         0          34m
dotnet-deployment-85f6446977-lcc58   0/1     Pending             0          0s
dotnet-deployment-85f6446977-lcc58   0/1     Pending             0          0s
dotnet-deployment-85f6446977-lcc58   0/1     ContainerCreating   0          0s
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-vvdln   0/1     Terminating         0          34m
dotnet-deployment-85f6446977-lcc58   1/1     Running             0          6s
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-cspqd   1/1     Terminating         0          34m
dotnet-deployment-85f6446977-hw24v   0/1     Pending             0          0s
dotnet-deployment-85f6446977-hw24v   0/1     Pending             0          0s
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-cspqd   0/1     Terminating         0          34m
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-vvdln   0/1     Terminating         0          34m
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-vvdln   0/1     Terminating         0          34m
dotnet-deployment-85f6446977-hw24v   0/1     Pending             0          2s
dotnet-deployment-85f6446977-hw24v   0/1     ContainerCreating   0          2s
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-cspqd   0/1     Terminating         0          34m
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-cspqd   0/1     Terminating         0          34m
dotnet-deployment-85f6446977-hw24v   1/1     Running             0          3s
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-httw6   1/1     Terminating         0          34m
dotnet-deployment-5c9d4cc4b9-httw6   0/1     Terminating         0          34m

上述輸出內容會顯示當下發生的滾動式更新。首先，新的容器會啟動，而舊容器執行時則會終止。

驗證執行中的應用程式

此時應用程式已更新完成，已準備好回應使用者要求。和之前一樣，您可以透過 Proxy 存取。

$ kubectl proxy --port 8080
Starting to serve on 127.0.0.1:8080

現在使用 Cloud Shell 中的網頁預覽功能來存取網頁應用程式。

將下列程式碼新增至網頁預覽產生的網址：/api/v1/namespaces/default/services/dotnet-service:8080/proxy/。最終看起來會像這樣：

https://8080-cs-473655782854-default.us-central1.cloudshell.dev/api/v1/namespaces/default/services/dotnet-service:8080/proxy/

確認 Kubernetes 服務正在分配負載

重新整理此網址數次，您會發現由於由服務在不同的 Pod 之間平衡要求，因此主機會變更。比較主機值與上方的 Pod 清單，確定所有 Pod 都收到流量。

向上擴充執行個體

在 Kubernetes 中調度應用程式資源相當簡單。下列指令會將部署作業擴充到最多 6 個應用程式執行個體。

$ kubectl scale deployment dotnet-deployment --replicas 6
deployment.apps/dotnet-deployment scaled

使用這個指令可以查看新的 Pod 及其目前狀態

kubectl get pod -w

請注意，重新整理同一個瀏覽器視窗會顯示，現在所有新 Pod 的流量都處於平衡狀態。

8. 恭喜！

在本研究室中，.NET Core 範例應用程式已在開發人員環境中通過驗證，隨後使用 GKE 部署至 Kubernetes。接著，應用程式已經過修改，以顯示其執行所在容器的主機名稱。接著，Kubernetes Deployment 更新至新版本，並向上擴充應用程式，讓 Kubernetes 瞭解負載分配至其他執行個體的方式。

如要進一步瞭解 .NET 和 Kubernetes，請參考這些教學課程。這些架構奠基於本研究室中學到的知識，透過介紹 Istio 服務網格，以及更精細的轉送和彈性模式。

9. 清除所用資源

請使用下列指令，刪除在這個研究室中建立的叢集和容器映像檔，以免產生非預期的費用。

gcloud container clusters delete dotnet-cluster --zone ${DEFAULT_ZONE}
gcloud container images delete gcr.io/${PROJECT_ID}/aspnetapp:alpine