具備自動 DNS 設定的 Private Service Connect

1. 簡介

啟用自動 DNS 設定的 Private Service Connect 會使用 Service Directory 和 Cloud DNS，自動建立 DNS 記錄，並在其中編寫消費者 Private Service Connect 端點 IP 位址。

建構項目

在本程式碼研究室中，您將建構完整的 Private Service Connect 架構，說明自動 DNS 的使用方式，如圖 1 所示。

自動 DNS 可透過下列方式運作：

  1. 生產端服務連結會在建立 Private Service Connect 服務連結時，提供自有公開網域的「–domain-names」標記，藉此產生自動 DNS。
  2. 消費者定義端點名稱。
  3. 自動 DNS 會建立 DNS 區域 goog-psc-default-us-central1 和 DNS 名稱 cosmopup.net，以及包含消費者端點名稱的服務目錄項目。

自動 DNS 的優點如圖 4 所示，其中終端使用者可透過 DNS (FQDN stargazer.cosmopup.net) 與消費者端點通訊。

圖 1

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課程內容

  • 如何建立內部 HTTP(S) 負載平衡器
  • 如何建立含有自動 DNS 的服務附件
  • 如何建立 Private Service Connect 生產端服務
  • 如何使用自動 DNS 存取消費者端點

軟硬體需求

  • Google Cloud 專案
  • 您擁有的公共領域

2. 事前準備

更新專案以支援程式碼研究室

本程式碼研究室會使用 $variables 協助在 Cloud Shell 中實作 gcloud 設定。

在 Cloud Shell 中執行下列操作：

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

3. 製作人設定

建立供應商虛擬私有雲

在 Cloud Shell 中執行下列操作：

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

建立生產者子網路

在 Cloud Shell 中執行下列操作：

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

在 Cloud Shell 中執行下列操作：

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

為內部負載平衡器保留 IP 位址

在 Cloud Shell 中執行下列操作：

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

查看已分配的 IP 位址

使用 compute addresses describe 指令查看已分配的 IP 位址

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

建立地區 Proxy 子網路

Proxy 分配是在 VPC 網路層級，而非負載平衡器層級。您必須在使用 Envoy 型負載平衡器的虛擬網路 (VPC) 的每個地區，建立一個僅限 Proxy 的子網路 。如果您在相同地區和相同虛擬私有雲網路中部署多個負載平衡器，這些負載平衡器會共用相同的僅限 Proxy 子網路。

  1. 用戶端連線至負載平衡器轉送規則的 IP 位址和通訊埠。
  2. 每個 Proxy 都會聽取對應的負載平衡器轉送規則所指定的 IP 位址和通訊埠。其中一個 Proxy 接收並終止用戶端的網路連線。
  3. Proxy 會根據負載平衡器的網址對應和後端服務，建立與適當後端 VM 的連線。

無論 VPC 網路是自動模式還是自訂模式，都必須建立僅限 Proxy 的子網路。僅限 Proxy 的子網路必須提供 64 個以上的 IP 位址。對應的前置字串長度為 /26 或以下。建議的子網路大小為 /23 (512 個僅限 Proxy 的位址)。

在 Cloud Shell 中執行下列操作：

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

建立 Private Service Connect NAT 子網路

建立一或多個專用子網路，以便與 Private Service Connect 搭配使用。如果您使用 Google Cloud 控制台發布服務，可以在該程序中建立子網路。在與服務負載平衡器相同的地區建立子網路。您無法將一般子網路轉換為 Private Service Connect 子網路。

在 Cloud Shell 中執行下列操作：

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

建立生產者防火牆規則

設定 防火牆規則，允許 Private Service Connect NAT 子網路與 ILB proxy 專用子網路之間的流量。

在 Cloud Shell 中執行下列操作：

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，建立 fw-allow-health-check 防火牆規則，允許 Google Cloud 健康狀態檢查透過 TCP 通訊埠 80 存取產生者服務 (後端服務)。

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

為僅限 Proxy 的子網路建立允許輸入的防火牆規則，讓負載平衡器可透過 TCP 通訊埠 80 與後端執行個體通訊。

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 設定

由於 VM 執行個體沒有外部 IP 位址，因此本程式碼研究室會使用 Cloud NAT 安裝軟體套件。

在 Cloud Shell 中建立 Cloud Router。

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

在 Cloud Shell 中建立 NAT 閘道。

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

執行個體群組設定

在下一個部分，您將建立 Compute Engine 執行個體和非代管執行個體群組。在後續步驟中，執行個體群組會用來做為負載平衡器後端服務。

在 Cloud Shell 中，建立傳遞至產生者服務的地區健康狀態檢查。

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 中建立非代管執行個體群組。

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

設定負載平衡器

在後續步驟中，您將設定內部 HTTP 負載平衡器 ，並在後續步驟中將其發布為服務附件

在 Cloud Shell 中建立地區健康狀態檢查。

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

在 Cloud Shell 中建立後端服務。

 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，將後端新增至後端服務。

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 中建立網址對應，將連入的要求轉送至後端服務。

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

建立 HTTP 目標 Proxy。

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

建立轉送規則，將傳入要求轉送至 Proxy。請勿使用僅限 Proxy 的子網路建立轉送規則。

 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. 驗證負載平衡器

在 Cloud 控制台中依序前往「網路服務」→「負載平衡」→「負載平衡器」。記下後端服務的健康狀態檢查結果

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選取「l7-ilb-map」會產生前端 IP 位址，該 IP 位址應與您在先前步驟中 grep 的 IP 位址相符，並識別後端服務。

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5. 建立 Private Service Connect 服務附件

建立服務附件

在 Cloud Shell 中建立服務連結。請務必在網域名稱結尾加上「.」。

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.

選用：如果使用共用虛擬私有雲，請在服務專案中建立服務附件。

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.

前往「Network Services」→「Private Service Connect」，查看新建立的服務附件

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選取「published-service」可提供更多詳細資料，包括消費者用來建立私人服務連線的服務連結 URI 和網域名稱。

503df63730c62df2.png

服務附件詳細資料：

projects/<project name>/regions/us-central1/serviceAttachments/published-service

6. 消費者設定

啟用消費者 API

在 Cloud Shell 中執行下列操作：

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

建立用戶虛擬私有雲網路

在 Cloud Shell 中執行下列操作：

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

建立消費者子網路

在 Cloud Shell 中，為測試執行個體建立子網路。

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，為消費者端點建立子網路。

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

建立消費者端點 (轉送規則)

在 Cloud Shell 中，建立要用於消費者端點的靜態 IP 位址。

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

我們會使用先前產生的服務附件 URI 建立消費者端點。

在 Cloud Shell 中建立消費者端點。

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. 驗證消費者的 VPC 網路中的連線

在消費者虛擬私有雲網路中，前往「Network Services」→「Private Service Connect」→「Connected Endpoints」，即可驗證 Private Service Connect 是否連線成功。請注意已建立的 Stargazer 連線，以及我們先前建立的對應 IP 位址。

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選取 psc-consumer-1 時，系統會提供詳細資料，包括服務附件 URI

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8. 驗證供應商虛擬私有雲網路中的連線

在供應商的虛擬私有雲網路中，前往「Network Services」→「Private Service Connect」→「Published Service」，即可驗證私人服務連線是否成功。請注意，已發布的服務連線現在會顯示 1 個轉送規則 (連線端點)。

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9. 驗證自動 DNS 設定

我們來評估 DNS 和 Service Directory 設定。

Cloud DNS 設定

前往「網路服務」→「Cloud DNS」→「區域」。系統會自動產生區域 goog-psc-default-us-central 和 DNS 名稱 cosmopup.net。

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查看 DNS 和 Service Directory 設定

選取區域名稱後，我們就能查看 Service Directory 與 Cloud DNS 的整合方式。

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Service Directory 設定

前往「Network Services」→「Service Directory」

您還記得消費者端點名稱「stargazer」嗎？系統會在 Service Directory 中自動編寫程式，讓我們可以使用 FQDN stargazer.goog-psc-default–us-central1 存取消費者端點

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10. 驗證消費者對生產者服務的存取權

我們會在消費者的虛擬私有雲網路中建立 VM，透過存取消費者端點 stargazer.cosmopup.net 測試已發布的服務連線。

在 Cloud Shell 中，在消費者 VPC 中建立測試執行個體。

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

如要允許 IAP 連線至您的 VM 執行個體，請根據以下條件建立防火牆規則：

  • 套用至所有您希望能透過 IAP 存取的 VM 執行個體。
  • 允許來自 IP 範圍 35.235.240.0/20 的輸入流量。這個範圍包含 IAP 用於 TCP 轉送的所有 IP 位址。

在 Cloud Shell 中建立 IAP 防火牆規則。

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 登入 consumer-vm，執行 curl 以驗證與產生者服務的連線。如果發生逾時情形，請重試。

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

執行 curl 來驗證與供應者服務的連線。驗證完成後，請從 VM 中退出，返回 Cloud Shell 提示

在 Cloud Shell 中，針對自訂網域執行 curl，例如 stargazer.[custom-domain.com].在下方輸出內容中，curl 會針對 stargazer.cosmopup.net 執行

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 !!

退出 VM 並返回 Cloud Shell 提示，開始執行清理工作

11. 清理

在 Cloud Shell 中刪除程式碼研究室元件。

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，您已成功設定並驗證使用自動 DNS 設定的 Private Service Connect 端點。

您已建立供應商基礎架構，並新增了含有公開網域註冊的服務附件。您已瞭解如何在消費者虛擬私有雲網路中建立消費者端點，以便使用自動產生的 DNS 連線至內部部署服務。

Cosmopup 認為程式碼研究室很棒！

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後續步驟

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其他參考資料和影片

參考文件