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教學課程：使用 GDC 中的 VM 執行階段，在叢集中部署現有 VM

有了 GDC 的 VM 執行階段，您就能直接將虛擬機器 (VM) 工作負載部署至僅限裸機的 Distributed Cloud 軟體安裝作業。在本教學課程中，您會將代表零售銷售點終端機的範例銷售點應用程式，從 Compute Engine VM 遷移至裸機叢集，並存取其網頁前端。

部署作業會使用預先準備的磁碟映像檔，其中工作負載會以 systemd 服務的形式執行。您也可以按照這些步驟，準備及部署自己的 VM 應用程式。

目標

在 GDC 啟用 VM 執行階段，並安裝 virtctl 外掛程式
部署以 VM 為基礎的工作負載
登入 VM 並檢查應用程式狀態
存取 VM 型工作負載

事前準備

如要完成這份文件，您需要下列資源：

存取 1.12.0 以上版本的裸機叢集，該叢集是按照「使用手動負載平衡器安裝」指南建立。本文件會設定網路資源，讓您能透過瀏覽器存取 VM 內執行的工作負載。如果不需要這項行為，可以按照這份文件，使用任何僅適用於裸機的 Distributed Cloud 軟體安裝。
符合下列條件的工作站：
- 可使用 bmctl CLI 存取叢集。
- 可使用 kubectl CLI 存取叢集。

在 GDC 啟用 VM 執行階段，並安裝 `virtctl` 外掛程式

自 1.10 版起，所有裸機叢集都包含 GDC 自訂資源定義的 VM Runtime。安裝時，系統已建立 VMRuntime 自訂資源的執行個體。不過，系統預設會停用這項功能。

在 GDC 啟用 VM 執行階段：
```
sudo bmctl enable vmruntime --kubeconfig KUBECONFIG_PATH
```
- KUBECONFIG_PATH：使用者叢集 kubeconfig 檔案的路徑。
確認 VMRuntime 已啟用：
```
kubectl wait --for=jsonpath='{.status.ready}'=true vmruntime vmruntime
```
VMRuntime 可能需要幾分鐘才能準備就緒。如果尚未就緒，請稍候片刻，然後再檢查幾次。以下輸出範例顯示 VMRuntime 已就緒：
```
vmruntime.vm.cluster.gke.io/vmruntime condition met
```

安裝 kubectl 的 virtctl 外掛程式：

sudo -E bmctl install virtctl

以下輸出範例顯示 virtctl 外掛程式安裝程序已完成：

Please check the logs at bmctl-workspace/log/install-virtctl-20220831-182135/install-virtctl.log
[2022-08-31 18:21:35+0000] Install virtctl succeeded

驗證 virtctl 外掛程式的安裝作業：

kubectl virt

以下輸出範例顯示 virtctl 外掛程式可與 kubectl 搭配使用：

Available Commands:
  addvolume         add a volume to a running VM
  completion        generate the autocompletion script for the specified shell
  config            Config subcommands.
  console           Connect to a console of a virtual machine instance.
  create            Create subcommands.
  delete            Delete  subcommands.
...

部署以 VM 為基礎的工作負載

將 VM 部署至僅限裸機的 Distributed Cloud 軟體安裝時，GDC 的 VM 執行階段會預期 VM 映像檔。這個映像檔會做為已部署 VM 的開機磁碟。

如要將現有 VM 遷移至叢集，必須先建立該 VM 的磁碟映像檔。接著，映像檔必須託管在叢集可存取的存放區中。最後，您可以使用該映像檔的網址建立 VM。GDC 的 VM 執行階段預期映像檔採用 qcow2 格式。如果您提供其他圖片類型，系統會自動轉換為 qcow2 格式。為避免重複轉換並啟用重複使用功能，您可以轉換虛擬磁碟映像檔並託管 qcow2 映像檔。

在下列步驟中，您將使用預先準備的 qcow2 映像檔，其中範例工作負載已建立為 VM 磁碟映像檔 (位於 Google Cloud )，並匯出至 Cloud Storage bucket。

您可以在 anthos-samples GitHub 存放區中找到本文件中的原始碼。您將使用這個存放區中的資源，完成後續步驟。

部署 MySQL StatefulSet。銷售點應用程式會連線至 MySQL 資料庫，儲存商品目錄和付款資訊。銷售點存放區包含範例資訊清單，可部署 MySQL StatefulSet、設定相關聯的 ConfigMap，以及 Kubernetes Service。ConfigMap 會定義 MySQL 執行個體的憑證，這些憑證與傳遞至銷售點應用程式的憑證相同。
```
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/point-of-sale/main/k8-manifests/common/mysql-db.yaml
```
使用預先準備的 qcow2 映像檔部署 VM 工作負載：
```
kubectl virt create vm pos-vm \
    --boot-disk-size=80Gi \
    --memory=4Gi \
    --vcpu=2 \
    --image=https://storage.googleapis.com/pos-vm-images/pos-vm.qcow2
```
這個指令會建立以 VM 命名的 YAML 檔案 (google-virtctl/pos-vm.yaml)。您可以檢查檔案，查看 VirtualMachine 和 VirtualMachineDisk 的定義。除了使用 virtctl 外掛程式，您也可以使用 Kubernetes 資源模型 (KRM) 定義部署 VM 工作負載，如建立的 YAML 檔案所示。

指令成功執行後，會產生類似以下範例的輸出內容，說明已建立的不同資源：
```
Constructing manifest for vm "pos-vm":
Manifest for vm "pos-vm" is saved to /home/tfadmin/google-virtctl/pos-vm.yaml
Applying manifest for vm "pos-vm"
Created gvm "pos-vm"
```
查看 VM 建立狀態。

VirtualMachine 資源是由 GDC VM 執行階段中的 vm.cluster.gke.io/v1.VirtualMachine 資源識別。簡稱 gvm。

建立 VM 時，系統會建立下列兩項資源：
- VirtualMachineDisk 是永久磁碟，用於匯入 VM 映像檔的內容。
- VirtualMachine 是 VM 執行個體本身。DataVolume 會在 VM 啟動前掛接至 VirtualMachine。
查看 VirtualMachineDisk 的狀態。VirtualMachineDisk 會在內部建立 DataVolume 資源。VM 映像檔會匯入至掛接至 VM 的 DataVolume：
```
kubectl get datavolume
```
以下輸出範例顯示映像檔匯入作業的開頭：
```
NAME              PHASE             PROGRESS   RESTARTS   AGE
pos-vm-boot-dv    ImportScheduled   N/A                   8s
```
查看 VirtualMachine 的狀態。在 DataVolume 匯入完成前，VirtualMachine 會處於 Provisioning 狀態：
```
kubectl get gvm
```
以下輸出範例顯示正在佈建 VirtualMachine：
```
NAME      STATUS         AGE     IP
pos-vm    Provisioning   1m
```

等待 VM 映像檔完全匯入 DataVolume。繼續觀察圖片匯入進度：

kubectl get datavolume -w

以下輸出範例顯示正在匯入磁碟映像檔：

NAME              PHASE              PROGRESS   RESTARTS   AGE
pos-vm-boot-dv   ImportInProgress   0.00%                 14s
...
...
pos-vm-boot-dv   ImportInProgress   0.00%                 31s
pos-vm-boot-dv   ImportInProgress   1.02%                 33s
pos-vm-boot-dv   ImportInProgress   1.02%                 35s
...

匯入完成並建立 DataVolume 後，下列範例輸出會顯示 Succeeded 的 PHASE：

kubectl get datavolume

NAME              PHASE             PROGRESS   RESTARTS   AGE
pos-vm-boot-dv    Succeeded         100.0%                14m18s

確認 VirtualMachine 已成功建立：
```
kubectl get gvm
```
如果建立成功，STATUS 會顯示 RUNNING，如下列範例所示，並顯示 VM 的 IP 位址：
```
NAME      STATUS    AGE     IP
pos-vm    Running   40m     192.168.3.250
```

連線至 VM 並檢查應用程式狀態

VM 使用的映像檔包含銷售點範例應用程式。應用程式已設為在開機時自動啟動，做為 systemd 服務。您可以在 pos-systemd-services 目錄中查看 systemd 服務的設定檔。

連線至 VM 控制台。執行下列指令，並在看到 Successfully connected to pos-vm… 訊息後按下 Enter⏎：
```
kubectl virt console pos-vm
```
這個指令會產生下列範例輸出內容，提示您輸入登入詳細資料：
```
Successfully connected to pos-vm console. The escape sequence is ^]

pos-from-public-image login:
```
請使用下列使用者帳戶和密碼。這個帳戶是在原始 VM 中設定，而 GDC VirtualMachine 的 VM 執行階段映像檔就是從該 VM 建立。
- 登入使用者名稱：abmuser
- 密碼：abmworks

查看銷售點應用程式服務的狀態。POS 應用程式包含三個服務：API、Inventory 和 Payments。這些服務都會以系統服務的形式執行。

這三項服務都透過 localhost 相互連結。不過，應用程式會使用先前步驟中建立的 mysql-db Kubernetes 服務連線至 MySQL 資料庫。這項行為代表 VM 會自動連線至與 Pods 和 Services 相同的網路，讓 VM 工作負載與其他容器化應用程式之間能順暢通訊。您不必採取任何額外動作，即可讓使用 VM Runtime on GDC 部署的 VM 存取 Kubernetes Services。

sudo systemctl status pos*

以下範例輸出內容顯示三個服務和根系統服務 pos.service 的狀態：

● pos_payments.service - Payments service of the Point of Sale Application
    Loaded: loaded (/etc/systemd/system/pos_payments.service; enabled; vendor >
    Active: active (running) since Tue 2022-06-21 18:55:30 UTC; 1h 10min ago
  Main PID: 750 (payments.sh)
      Tasks: 27 (limit: 4664)
    Memory: 295.1M
    CGroup: /system.slice/pos_payments.service
            ├─750 /bin/sh /pos/scripts/payments.sh
            └─760 java -jar /pos/jars/payments.jar --server.port=8083

● pos_inventory.service - Inventory service of the Point of Sale Application
    Loaded: loaded (/etc/systemd/system/pos_inventory.service; enabled; vendor>
    Active: active (running) since Tue 2022-06-21 18:55:30 UTC; 1h 10min ago
  Main PID: 749 (inventory.sh)
      Tasks: 27 (limit: 4664)
    Memory: 272.6M
    CGroup: /system.slice/pos_inventory.service
            ├─749 /bin/sh /pos/scripts/inventory.sh
            └─759 java -jar /pos/jars/inventory.jar --server.port=8082

● pos.service - Point of Sale Application
    Loaded: loaded (/etc/systemd/system/pos.service; enabled; vendor preset: e>
    Active: active (exited) since Tue 2022-06-21 18:55:30 UTC; 1h 10min ago
  Main PID: 743 (code=exited, status=0/SUCCESS)
      Tasks: 0 (limit: 4664)
    Memory: 0B
    CGroup: /system.slice/pos.service

Jun 21 18:55:30 pos-vm systemd[1]: Starting Point of Sale Application...
Jun 21 18:55:30 pos-vm systemd[1]: Finished Point of Sale Application.

● pos_apiserver.service - API Server of the Point of Sale Application
    Loaded: loaded (/etc/systemd/system/pos_apiserver.service; enabled; vendor>
    Active: active (running) since Tue 2022-06-21 18:55:31 UTC; 1h 10min ago
  Main PID: 751 (api-server.sh)
      Tasks: 26 (limit: 4664)
    Memory: 203.1M
    CGroup: /system.slice/pos_apiserver.service
            ├─751 /bin/sh /pos/scripts/api-server.sh
            └─755 java -jar /pos/jars/api-server.jar --server.port=8081

退出 VM。如要結束控制台連線，請按下 Ctrl + ]，使用逸出序列 ^]。

存取以 VM 為基礎的工作負載

如果您是按照「使用手動負載平衡器安裝」指南設定叢集，則叢集已有名為 pos-ingress 的 Ingress 資源。這項資源會將流量從 Ingress 負載平衡器的外部 IP 位址，轉送至 Point of Sale 範例應用程式的 API 伺服器服務。

如果叢集沒有這項 Ingress 資源，請套用下列資訊清單來建立：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/anthos-samples/main/anthos-bm-gcp-terraform/resources/manifests/pos-ingress.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: pos-ingress
spec:
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: api-server-svc
            port:
              number: 8080

建立 Kubernetes Service，將流量轉送至 VM。Ingress 資源會將流量轉送至這個 Service：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/anthos-samples/main/anthos-vmruntime/pos-service.yaml

下列輸出範例確認已建立 Service：

service/api-server-svc created

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: api-server-svc
spec:
  selector:
    kubevirt/vm: pos-vm
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 8080
    targetPort: 8081

取得 Ingress 負載平衡器的外部 IP 位址。Ingress 負載平衡器會根據 Ingress 資源規則轉送流量。您已有 pos-ingress 規則，可將要求轉送至 API 伺服器 Service。這個 Service 會將要求轉送至 VM：
```
INGRESS_IP=$(kubectl get ingress/pos-ingress -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}')
echo $INGRESS_IP
```
以下輸出範例顯示 Ingress 負載平衡器的 IP 位址：
```
172.29.249.159 # you might have a different IP address
```
在瀏覽器中使用 Ingress 負載平衡器 IP 位址存取應用程式。以下螢幕截圖範例顯示有兩項商品的銷售點資訊站。你可以點選商品 (如要訂購多個，請點選多次)，然後使用「付款」按鈕下單。這項體驗顯示，您已成功使用 VM Runtime on GDC，將以 VM 為基礎的工作負載部署至叢集。

銷售點應用程式 UI — Point of Sale 應用程式 UI (按一下圖片可放大)

清除所用資源

您可以刪除本教學課程中建立的所有資源，也可以只刪除 VM 並保留可重複使用的資源。刪除 VM：詳細說明可用選項。

全部刪除

刪除 GDC VirtualMachine 上的 VM Runtime 和所有資源：

kubectl virt delete vm pos-vm --all

以下輸出內容範例確認刪除作業：

vm "pos-vm" used the following resources:
    gvm: pos-vm
    VirtualMachineDisk: pos-vm-boot-dv
Start deleting the resources:
    Deleted gvm "pos-vm".
    Deleted VirtualMachineDisk "pos-vm-boot-dv".

僅刪除 VM

如果只刪除 VM，系統會保留建立的 VirtualMachineDisk。這樣就能重複使用這個 VM 映像檔，並節省建立新 VM 時匯入映像檔的時間。

kubectl virt delete vm pos-vm

以下輸出內容範例確認刪除：

vm "pos-vm" used the following resources:
    gvm: pos-vm
    VirtualMachineDisk: pos-vm-boot-dv
Start deleting the resources:
    Deleted gvm "pos-vm".

後續步驟

本指南使用的原始 VM 是執行 Ubuntu 20.04 LTS 的 Compute Engine 執行個體。這個 VM 的映像檔可透過 pos-vm-images Cloud Storage bucket 公開存取。如要進一步瞭解 VM 的設定方式和映像檔的建立方式，請參閱銷售點存放區中的操作說明。
使用 kubectl virt create vm pos-vm 指令在叢集中建立 VM 時，系統會建立以 VM 命名的 YAML 檔案 (google-virtctl/pos-vm.yaml)。您可以檢查檔案，查看 VirtualMachine 和 VirtualMachineDisk 的定義。您可以使用 KRM 定義部署 VM，而不使用 virtctl 外掛程式，如建立的 YAML 檔案所示。