具有自动 DNS 配置的 Private Service Connect

1. 简介

具有自动 DNS 配置的 Private Service Connect 会使用 Service Directory 和 Cloud DNS 自动创建使用使用方 Private Service Connect 端点 IP 地址编制的 DNS 记录。

构建内容

在此 Codelab 中，您将构建一个全面的 Private Service Connect 架构来说明自动 DNS 的用法，如图 1 所示。

自动 DNS 的实现方式如下：

  1. 通过提供带有“– domain-names”的自有公共网域，提供方服务连接会生成自动 DNS标志。
  2. 使用方定义端点名称。
  3. 除了包含使用方端点名称的 Service Directory 条目外，自动 DNS 还会创建 DNS Zone goog-psc-default-us-central1 和 DNS 名称 cosmopup.net。

(4) 说明了自动 DNS 的优势，即最终用户可以通过 DNS (FQDN stargazer.cosmopup.net) 与使用方端点进行通信。

图 1

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学习内容

  • 如何创建内部 HTTP(S) 负载平衡器
  • 如何使用自动 DNS 创建服务连接
  • 如何建立 Private Service Connect Producer 服务
  • 如何使用自动 DNS 访问使用方端点

所需条件

  • Google Cloud 项目
  • 你拥有的公共领域

2. 准备工作

更新项目以支持此 Codelab

此 Codelab 利用 $variables 辅助在 Cloud Shell 中实现 gcloud 配置。

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud config list project
gcloud config set project [YOUR-PROJECT-NAME]
projectname=YOUR-PROJECT-NAME
echo $projectname

3. Producer 设置

创建提供方 VPC

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute networks create producer-vpc --project=$projectname --subnet-mode=custom

创建提供方子网

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute networks subnets create gce-subnet --project=$projectname --range=172.16.20.0/28 --network=producer-vpc --region=us-central1

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute networks subnets create load-balancer-subnet --project=$projectname --range=172.16.10.0/28 --network=producer-vpc --region=us-central1

为内部负载平衡器预留 IP 地址

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute addresses create lb-ip \
    --region=us-central1 \
    --subnet=load-balancer-subnet \
    --purpose=GCE_ENDPOINT

查看分配的 IP 地址

使用 compute addresses describe 命令查看分配的 IP 地址

gcloud compute addresses describe lb-ip  --region=us-central1 | grep address:

创建区域级代理子网

代理分配在 VPC 网络级别，而不是负载平衡器级别。您必须在使用基于 Envoy 的负载平衡器的虚拟网络 (VPC) 的每个区域中创建一个代理专用子网 。如果您在同一区域和同一 VPC 网络中部署多个负载平衡器，它们会共用同一个代理专用子网以实现负载均衡。

  1. 客户端会连接到负载平衡器转发规则的 IP 地址和端口。
  2. 每个代理都会监听由相应负载平衡器的转发规则指定的 IP 地址和端口。其中一个代理接收并终止客户端的网络连接。
  3. 代理与由负载平衡器的网址映射和后端服务确定的相应后端虚拟机建立连接。

无论您的 VPC 网络是自动模式还是自定义模式，您都必须创建代理专用子网。代理专用子网必须至少提供 64 个 IP 地址，对应的前缀长度为 /26 或更短。建议的子网大小为 /23（512 个代理专用地址）。

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute networks subnets create proxy-subnet-us-central \
  --purpose=REGIONAL_MANAGED_PROXY \
  --role=ACTIVE \
  --region=us-central1 \
  --network=producer-vpc \
  --range=172.16.0.0/23

创建 Private Service Connect NAT 子网

创建一个或多个专用子网以用于 Private Service Connect。如果您使用 Google Cloud 控制台发布服务，则可以在此过程中创建子网。在服务的负载平衡器所在的区域中创建子网。您无法将常规子网转换为 Private Service Connect 子网。

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute networks subnets create psc-nat-subnet \
    --project $projectname \
    --network producer-vpc \
    --region us-central1 \
    --range 100.100.10.0/24 \
    --purpose PRIVATE_SERVICE_CONNECT

创建提供方防火墙规则

配置 防火墙规则，以允许 Private Service Connect NAT 子网与 ILB 代理专用子网之间的流量。

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute --project=$projectname firewall-rules create allow-to-ingress-nat-subnet --direction=INGRESS --priority=1000 --network=producer-vpc --action=ALLOW --rules=all --source-ranges=100.100.10.0/24

在 Cloud Shell 中，创建 fw-allow-health-check 防火墙规则，以允许 Google Cloud 健康检查到达 TCP 端口 80 上的提供方服务（后端服务）。

gcloud compute firewall-rules create fw-allow-health-check \
    --network=producer-vpc \
    --action=allow \
    --direction=ingress \
    --source-ranges=130.211.0.0/22,35.191.0.0/16 \
    --rules=tcp:80

为代理专用子网创建入站允许防火墙规则，以允许负载平衡器与 TCP 端口 80 上的后端实例进行通信。

gcloud compute firewall-rules create fw-allow-proxy-only-subnet \
    --network=producer-vpc \
    --action=allow \
    --direction=ingress \
    --source-ranges=172.16.0.0/23 \
    --rules=tcp:80

Cloud Router 和 NAT 配置

在此 Codelab 中，由于虚拟机实例没有外部 IP 地址，因此使用 Cloud NAT 安装软件包。

在 Cloud Shell 中，创建 Cloud Router 路由器。

gcloud compute routers create cloud-router-for-nat --network producer-vpc --region us-central1

在 Cloud Shell 中，创建 NAT 网关。

gcloud compute routers nats create cloud-nat-us-central1 --router=cloud-router-for-nat --auto-allocate-nat-external-ips --nat-all-subnet-ip-ranges --region us-central1

实例组配置

在下一部分，您将创建 Compute Engine 实例并非托管式实例组在后续步骤中，该实例组将用作负载平衡器后端服务。

在 Cloud Shell 中，创建传递给提供方服务的区域健康检查。

gcloud compute instances create app-server-1 \
    --project=$projectname \
    --machine-type=e2-micro \
    --image-family debian-10 \
    --no-address \
    --image-project debian-cloud \
    --zone us-central1-a \
    --subnet=gce-subnet \
    --metadata startup-script="#! /bin/bash
      sudo apt-get update
      sudo apt-get install apache2 -y
      sudo service apache2 restart
      echo 'Welcome to App-Server-1 !!' | tee /var/www/html/index.html
      EOF"

在 Cloud Shell 中，创建非代管实例组。

gcloud compute instance-groups unmanaged create psc-instance-group --zone=us-central1-a

gcloud compute instance-groups unmanaged set-named-ports psc-instance-group --project=$projectname --zone=us-central1-a --named-ports=http:80

gcloud compute instance-groups unmanaged add-instances psc-instance-group --zone=us-central1-a --instances=app-server-1

配置负载平衡器

在以下步骤中，您将配置将在后续步骤中作为服务连接发布的内部 HTTP 负载平衡器

在 Cloud Shell 中，创建区域级健康检查。

gcloud compute health-checks create http http-health-check \
    --region=us-central1 \
    --use-serving-port

在 Cloud Shell 中，创建后端服务。

 gcloud compute backend-services create l7-ilb-backend-service \
      --load-balancing-scheme=INTERNAL_MANAGED \
      --protocol=HTTP \
      --health-checks=http-health-check \
      --health-checks-region=us-central1 \
      --region=us-central1

在 Cloud Shell 中，将后端添加到后端服务。

gcloud compute backend-services add-backend l7-ilb-backend-service \
  --balancing-mode=UTILIZATION \
  --instance-group=psc-instance-group \
  --instance-group-zone=us-central1-a \
  --region=us-central1

在 Cloud Shell 中，创建网址映射，以将传入请求路由到后端服务。

gcloud compute url-maps create l7-ilb-map \
    --default-service l7-ilb-backend-service \
    --region=us-central1

创建 HTTP 目标代理。

gcloud compute target-http-proxies create l7-ilb-proxy\
    --url-map=l7-ilb-map \
    --url-map-region=us-central1 \
    --region=us-central1

创建转发规则以将传入请求路由到代理。请勿使用代理专用子网创建转发规则。

 gcloud compute forwarding-rules create l7-ilb-forwarding-rule \
      --load-balancing-scheme=INTERNAL_MANAGED \
      --network=producer-vpc \
      --subnet=load-balancer-subnet \
      --address=lb-ip \
      --ports=80 \
      --region=us-central1 \
      --target-http-proxy=l7-ilb-proxy \
      --target-http-proxy-region=us-central1

4. 验证负载平衡器

在 Cloud Console 中，导航到网络服务 → 负载均衡 → 负载平衡器。将成功的健康检查记录到后端服务

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选择“l7-ilb-map”会生成前端 IP 地址，该地址应与您在上一步中 grep 的 IP 地址匹配，并标识后端服务。

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5. 创建 Private Service Connect 服务连接

创建服务连接

在 Cloud Shell 中，创建服务连接。请确保在网址末尾添加“.”。

gcloud compute service-attachments create published-service --region=us-central1 --producer-forwarding-rule=l7-ilb-forwarding-rule --connection-preference=ACCEPT_AUTOMATIC --nat-subnets=psc-nat-subnet --domain-names=cosmopup.net.

可选：如果使用的是共享 VPC，请在服务项目中创建服务连接。

gcloud compute service-attachments create published-service --region=us-central1 --producer-forwarding-rule=l7-ilb-forwarding-rule --connection-preference=ACCEPT_AUTOMATIC --nat-subnets=projects/<hostproject>/regions/us-central1/subnetworks/psc-nat-subnet --domain-names=cosmopup.net.

导航到网络服务 → Private Service Connect 以查看新建立的服务连接

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选择 published-service 可提供更多详细信息，包括使用方用于建立专用服务连接和域名。

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服务连接详细信息：

projects/<项目名称>/regions/us-central1/serviceAttachments/published-service

6. 消费者设置

启用使用方 API

在 Cloud 中，Shell 执行以下操作：

gcloud services enable dns.googleapis.com
gcloud services enable servicedirectory.googleapis.com

创建使用方 VPC 网络

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute networks create consumer-vpc --project=$projectname --subnet-mode=custom

创建使用方子网

在 Cloud Shell 中，为测试实例创建子网。

gcloud compute networks subnets create db1-subnet --project=$projectname --range=10.20.0.0/28 --network=consumer-vpc --region=us-central1

在 Cloud Shell 中，为使用方端点创建一个子网。

gcloud compute networks subnets create consumer-ep-subnet --project=$projectname --range=10.10.0.0/28 --network=consumer-vpc --region=us-central1

创建使用方端点（转发规则）

在 Cloud Shell 中，创建将用于使用方端点的静态 IP 地址。

gcloud compute addresses create psc-consumer-ip-1 --region=us-central1 --subnet=consumer-ep-subnet --addresses 10.10.0.10

我们使用之前生成的服务连接 URI 来创建使用方端点。

在 Cloud Shell 中，创建使用方端点。

gcloud compute forwarding-rules create stargazer --region=us-central1 --network=consumer-vpc --address=psc-consumer-ip-1 --target-service-attachment=projects/$projectname/regions/us-central1/serviceAttachments/published-service

7. 验证使用方 VPC 网络中的连接

在使用方 VPC 网络中，转到网络服务 → Private Service Connect→ 已连接的端点，验证专用服务连接是否成功。请注意已建立的 stargazer 连接和我们之前创建的相应 IP 地址。

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选择 psc-consumer-1 时，系统会提供详细信息，包括服务连接 URI

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8. 验证提供方 VPC 网络中的连接

在生产者的 VPC 网络中，依次转到网络服务 → Private Service Connect→已发布的服务，验证专用服务连接是否成功。请注意，已发布的服务连接现在表示有 1 条转发规则（连接端点）。

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9. 验证自动 DNS 配置

我们来评估一下 DNS 和 Service Directory 配置。

Cloud DNS 配置

前往网络服务 → Cloud DNS → 可用区。系统会自动生成可用区 goog-psc-default-us-central & DNS 名称 cosmopup.net.。

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查看 DNS 和 Service Directory 配置

选择可用区名称可让我们了解 Service Directory 与 Cloud DNS 的集成情况。

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Service Directory 配置

转到 Network Services → Service Directory

还记得使用方端点名称“stargazer”吗？该服务在 Service Directory 中自动编程，可让我们使用 FQDN stargazer.goog-psc-default–us-central1 访问使用方端点

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10. 验证使用方对提供方服务的访问权限

在使用方的 VPC 网络中，我们将创建一个虚拟机，以访问使用方端点 stargazer.cosmopup.net，测试已发布服务的连接情况。

在 Cloud Shell 中，在使用方 VPC 中创建测试实例。

gcloud compute instances create db1 \
    --zone=us-central1-a \
    --image-family=debian-10 \
    --image-project=debian-cloud \
    --subnet=db1-subnet \
    --no-address

要允许 IAP 连接到您的虚拟机实例，请创建以下防火墙规则：

  • 适用于您希望可以使用 IAP 访问的所有虚拟机实例。
  • 允许来自 IP 范围 35.235.240.0/20 的入站流量。此范围包含 IAP 用于 TCP 转发的所有 IP 地址。

在 Cloud Shell 中，创建 IAP 防火墙规则。

gcloud compute firewall-rules create ssh-iap-consumer \
    --network consumer-vpc \
    --allow tcp:22 \
    --source-ranges=35.235.240.0/20

在 Cloud Shell 中使用 IAP 登录 consumer-vm，通过执行 curl 验证与提供方服务的连接。如果有超时，请重试。

gcloud compute ssh db1 --project=$projectname --zone=us-central1-a --tunnel-through-iap

执行 curl 验证与提供方服务的连接。验证完毕后，从虚拟机退出以返回到 Cloud Shell 提示符

在 Cloud Shell 中，对您的自定义网域（例如 stargazer.[custom-domain.com]）执行 curl。在下面的输出中，系统将针对 stargazer.cosmopup.net 执行 curl 命令。

user@db1:~$ curl -v stargazer.cosmopup.net
*   Trying 10.10.0.10...
* TCP_NODELAY set
* Expire in 200 ms for 4 (transfer 0x55d3aa8190f0)
* Connected to stargazer.cosmopup.net (10.10.0.10) port 80 (#0)
> GET / HTTP/1.1
> Host: stargazer.cosmopup.net
> User-Agent: curl/7.64.0
> Accept: */*
> 
< HTTP/1.1 200 OK
< date: Thu, 22 Dec 2022 00:16:25 GMT
< server: Apache/2.4.38 (Debian)
< last-modified: Wed, 21 Dec 2022 20:26:32 GMT
< etag: "1b-5f05c5e43a083"
< accept-ranges: bytes
< content-length: 27
< content-type: text/html
< via: 1.1 google
< 
Welcome to App-Server-1 !!

从虚拟机退出，然后返回到 Cloud Shell 提示符，以启动清理任务

11. 清理

从 Cloud Shell 中删除 Codelab 组件。

gcloud compute forwarding-rules delete stargazer --region=us-central1 --quiet

gcloud compute instances delete db1 --zone=us-central1-a --quiet 

gcloud compute addresses delete psc-consumer-ip-1 --region=us-central1 --quiet 

gcloud compute networks subnets delete consumer-ep-subnet db1-subnet --region=us-central1 --quiet 

gcloud compute firewall-rules delete ssh-iap-consumer --quiet 

gcloud compute networks delete consumer-vpc --quiet 

gcloud compute service-attachments delete published-service --region=us-central1 --quiet 

gcloud compute forwarding-rules delete l7-ilb-forwarding-rule --region=us-central1 --quiet 

gcloud compute target-http-proxies delete l7-ilb-proxy --region=us-central1 --quiet 
 
gcloud compute url-maps delete l7-ilb-map --region=us-central1 --quiet 
 
gcloud compute backend-services delete l7-ilb-backend-service --region=us-central1 --quiet
 
gcloud compute instance-groups unmanaged delete psc-instance-group --zone=us-central1-a --quiet
 
gcloud compute instances delete app-server-1 --zone=us-central1-a --quiet 
 
gcloud compute firewall-rules delete allow-to-ingress-nat-subnet fw-allow-health-check fw-allow-proxy-only-subnet --quiet 
 
gcloud compute addresses delete lb-ip --region=us-central1 --quiet 
 
gcloud compute networks subnets delete gce-subnet load-balancer-subnet psc-nat-subnet proxy-subnet-us-central --region=us-central1 --quiet 
 
gcloud compute routers delete cloud-router-for-nat --region=us-central1 --quiet 
 
gcloud compute networks delete producer-vpc --quiet

12. 恭喜

恭喜，您已成功配置并验证了带有自动 DNS 配置的 Private Service Connect 端点。

您创建了提供方基础架构，并添加了一个公开域名注册的服务连接。您学习了如何在使用方 VPC 网络中创建允许使用自动生成的 DNS 连接到本地服务的使用方端点。

Cosmopup 认为 Codelab 很棒！！

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后续操作

查看下列 Codelab…

补充阅读材料和视频

参考文档