Utilizzo dei pacchetti di sistema

Questo tutorial mostra come creare un servizio Knative serving personalizzato che trasforma un parametro di input di descrizione del grafico in un diagramma nel formato di immagine PNG. Utilizza Graphviz, che viene installato come pacchetto di sistema nell'ambiente container del servizio. Graphviz viene utilizzato tramite le utilità della riga di comando per gestire le richieste.

Obiettivi

• Scrivi e crea un container personalizzato con un Dockerfile
• Scrivere, creare ed eseguire il deployment di un servizio Knative serving
• Utilizza l'utilità Graphviz dot per generare diagrammi
• Prova il servizio pubblicando un diagramma della sintassi DOT dalla raccolta o una tua creazione.

Costi

In questo documento vengono utilizzati i seguenti componenti fatturabili di Google Cloud:

• Cloud Build
• Container Registry
• Knative serving

Per generare una stima dei costi in base all'utilizzo previsto, utilizza il Calcolatore prezzi.

I nuovi utenti di Google Cloud potrebbero avere diritto a una prova gratuita.

Attenzione: Container Registry è stato ritirato. A partire dal 18 marzo 2025, Container Registry è stato chiuso e la scrittura di immagini in Container Registry non è disponibile. Per dettagli sul ritiro e su come eseguire la migrazione ad Artifact Registry, consulta Ritiro di Container Registry.

Prima di iniziare

• Questo tutorial presuppone che tu abbia installato e configurato Knative serving sul tuo cluster.
• Assicurati che l'ambiente a riga di comando sia configurato e che gli strumenti siano aggiornati:
  • Cluster GKE su Google Cloud
  • Cluster GKE al di fuori di Google Cloud

Recupero dell'esempio di codice

Per recuperare l'esempio di codice da utilizzare:

1. Clona il repository dell'app di esempio sulla tua macchina locale:

   Node.js

   git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/nodejs-docs-samples.git

   In alternativa puoi scaricare l'esempio come file ZIP ed estrarlo.

   Python

   git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/python-docs-samples.git

   In alternativa puoi scaricare l'esempio come file ZIP ed estrarlo.

   Go

   git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/golang-samples.git

   In alternativa puoi scaricare l'esempio come file ZIP ed estrarlo.

   Java

   git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/java-docs-samples.git

   In alternativa puoi scaricare l'esempio come file ZIP ed estrarlo.

2. Passa alla directory che contiene il codice campione di Knative serving:

   Node.js

   cd nodejs-docs-samples/run/system-package/

   Python

   cd python-docs-samples/run/system-package/

   Go

   cd golang-samples/run/system_package/

   Java

   cd java-docs-samples/run/system-package/

Visualizzazione dell'architettura

L'architettura di base ha questo aspetto:

Per l'origine del diagramma, consulta la descrizione DOT

L'utente invia una richiesta HTTP al servizio Knative Serving, che esegue un'utilità Graphviz per trasformare la richiesta in un'immagine. L'immagine viene restituita all'utente come risposta HTTP.

Nozioni di base sul codice

Definizione della configurazione dell'ambiente con Dockerfile

Punto chiave: utilizza Dockerfile per personalizzare l'ambiente con librerie, utilità, variabili di ambiente, file di configurazione e processi di avvio. Si tratta dell'approccio basato su container per la "configurazione del server".

Il tuo Dockerfile è specifico per la lingua e l'ambiente operativo di base, come Ubuntu, che verrà utilizzato dal tuo servizio.

Nota: la guida rapida, anche se è per Knative serving, mostra vari Dockerfiles che puoi utilizzare come punto di partenza per creare un Dockerfile per altri servizi.

Questo servizio richiede uno o più pacchetti di sistema aggiuntivi non disponibili per impostazione predefinita.

1. Apri il Dockerfile in un editor.

2. Cerca un estratto conto Dockerfile RUN. Questa istruzione consente di eseguire comandi shell arbitrari per modificare l'ambiente. Se il Dockerfile ha più fasi, identificate dalla presenza di più istruzioni FROM, verrà trovato nell'ultima fase.

   I pacchetti specifici richiesti e il meccanismo per installarli variano in base al sistema operativo dichiarato all'interno del container.

   Per visualizzare le istruzioni per il tuo sistema operativo o immagine di base, fai clic sulla scheda appropriata.

   Debian/Ubuntu

   RUN apt-get update -y && apt-get install -y \
     graphviz \
     && apt-get clean

   Alpine

   Alpine richiede un secondo pacchetto per il supporto dei caratteri.

   RUN apk --no-cache add graphviz

   Per determinare il sistema operativo dell'immagine container, controlla il nome nell'istruzione FROM o in un file README associato all'immagine di base. Ad esempio, se esegui l'estensione da node, puoi trovare la documentazione e il parent Dockerfile su Docker Hub.

3. Testa la personalizzazione creando l'immagine utilizzando docker build localmente o Cloud Build.

Gestione delle richieste in arrivo

Il servizio di esempio utilizza i parametri della richiesta HTTP in entrata per richiamare una chiamata di sistema che esegue il comando dell'utilità dot appropriato.

Nel gestore HTTP riportato di seguito, un parametro di input della descrizione del grafico viene estratto dalla variabile della stringa di query dot.

Le descrizioni dei grafici possono includere caratteri che devono essere codificati come URL per essere utilizzati in una stringa di query.

Node.js

app.get('/diagram.png', (req, res) => {
  try {
    const image = createDiagram(req.query.dot);
    res.setHeader('Content-Type', 'image/png');
    res.setHeader('Content-Length', image.length);
    res.setHeader('Cache-Control', 'public, max-age=86400');
    res.send(image);
  } catch (err) {
    console.error(`error: ${err.message}`);
    const errDetails = (err.stderr || err.message).toString();
    if (errDetails.includes('syntax')) {
      res.status(400).send(`Bad Request: ${err.message}`);
    } else {
      res.status(500).send('Internal Server Error');
    }
  }
});

Python

@app.route("/diagram.png", methods=["GET"])
def index():
    """Takes an HTTP GET request with query param dot and
    returns a png with the rendered DOT diagram in a HTTP response.
    """
    try:
        image = create_diagram(request.args.get("dot"))
        response = make_response(image)
        response.headers.set("Content-Type", "image/png")
        return response

    except Exception as e:
        print(f"error: {e}")

        # If no graphviz definition or bad graphviz def, return 400
        if "syntax" in str(e):
            return f"Bad Request: {e}", 400

        return "Internal Server Error", 500

Go

// diagramHandler renders a diagram using HTTP request parameters and the dot command.
func diagramHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	if r.Method != http.MethodGet {
		log.Printf("method not allowed: %s", r.Method)
		http.Error(w, fmt.Sprintf("HTTP Method %s Not Allowed", r.Method), http.StatusMethodNotAllowed)
		return
	}

	q := r.URL.Query()
	dot := q.Get("dot")
	if dot == "" {
		log.Print("no graphviz definition provided")
		http.Error(w, "Bad Request", http.StatusBadRequest)
		return
	}

	// Cache header must be set before writing a response.
	w.Header().Set("Cache-Control", "public, max-age=86400")

	input := strings.NewReader(dot)
	if err := createDiagram(w, input); err != nil {
		log.Printf("createDiagram: %v", err)
		// Do not cache error responses.
		w.Header().Del("Cache-Control")
		if strings.Contains(err.Error(), "syntax") {
			http.Error(w, "Bad Request: DOT syntax error", http.StatusBadRequest)
		} else {
			http.Error(w, "Internal Server Error", http.StatusInternalServerError)
		}
	}
}

Java

get(
    "/diagram.png",
    (req, res) -> {
      InputStream image = null;
      try {
        String dot = req.queryParams("dot");
        image = createDiagram(dot);
        res.header("Content-Type", "image/png");
        res.header("Content-Length", Integer.toString(image.available()));
        res.header("Cache-Control", "public, max-age=86400");
      } catch (Exception e) {
        if (e.getMessage().contains("syntax")) {
          res.status(400);
          return String.format("Bad Request: %s", e.getMessage());
        } else {
          res.status(500);
          return "Internal Server Error";
        }
      }
      return image;
    });

Dovrai distinguere tra errori interni del server e input utente non validi. Questo servizio di esempio restituisce un errore interno del server per tutti gli errori della riga di comando, a meno che il messaggio di errore non contenga la stringa syntax, che indica un problema di input utente'utente.

Generare un diagramma

La logica principale della generazione di diagrammi utilizza lo strumento a riga di comando dot per elaborare il parametro di input della descrizione del grafico in un diagramma nel formato immagine PNG.

Node.js

// Generate a diagram based on a graphviz DOT diagram description.
const createDiagram = dot => {
  if (!dot) {
    throw new Error('syntax: no graphviz definition provided');
  }

  // Adds a watermark to the dot graphic.
  const dotFlags = [
    '-Glabel="Made on Cloud Run"',
    '-Gfontsize=10',
    '-Glabeljust=right',
    '-Glabelloc=bottom',
    '-Gfontcolor=gray',
  ].join(' ');

  const image = execSync(`/usr/bin/dot ${dotFlags} -Tpng`, {
    input: dot,
  });
  return image;
};

Python

def create_diagram(dot):
    """Generates a diagram based on a graphviz DOT diagram description.

    Args:
        dot: diagram description in graphviz DOT syntax

    Returns:
        A diagram in the PNG image format.
    """
    if not dot:
        raise Exception("syntax: no graphviz definition provided")

    dot_args = [  # These args add a watermark to the dot graphic.
        "-Glabel=Made on Cloud Run",
        "-Gfontsize=10",
        "-Glabeljust=right",
        "-Glabelloc=bottom",
        "-Gfontcolor=gray",
        "-Tpng",
    ]

    # Uses local `dot` binary from Graphviz:
    # https://graphviz.gitlab.io
    image = subprocess.run(
        ["dot"] + dot_args, input=dot.encode("utf-8"), stdout=subprocess.PIPE
    ).stdout

    if not image:
        raise Exception("syntax: bad graphviz definition provided")
    return image

Go

// createDiagram generates a diagram image from the provided io.Reader written to the io.Writer.
func createDiagram(w io.Writer, r io.Reader) error {
	stderr := new(bytes.Buffer)
	args := []string{
		"-Glabel=Made on Cloud Run",
		"-Gfontsize=10",
		"-Glabeljust=right",
		"-Glabelloc=bottom",
		"-Gfontcolor=gray",
		"-Tpng",
	}
	cmd := exec.Command("/usr/bin/dot", args...)
	cmd.Stdin = r
	cmd.Stdout = w
	cmd.Stderr = stderr

	if err := cmd.Run(); err != nil {
		return fmt.Errorf("exec(%s) failed (%w): %s", cmd.Path, err, stderr.String())
	}

	return nil
}

Java

// Generate a diagram based on a graphviz DOT diagram description.
public static InputStream createDiagram(String dot) {
  if (dot == null || dot.isEmpty()) {
    throw new NullPointerException("syntax: no graphviz definition provided");
  }
  // Adds a watermark to the dot graphic.
  List<String> args = new ArrayList<>();
  args.add("/usr/bin/dot");
  args.add("-Glabel=\"Made on Cloud Run\"");
  args.add("-Gfontsize=10");
  args.add("-Glabeljust=right");
  args.add("-Glabelloc=bottom");
  args.add("-Gfontcolor=gray");
  args.add("-Tpng");

  StringBuilder output = new StringBuilder();
  InputStream stdout = null;
  try {
    ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder(args);
    Process process = pb.start();
    OutputStream stdin = process.getOutputStream();
    stdout = process.getInputStream();
    // The Graphviz dot program reads from stdin.
    Writer writer = new OutputStreamWriter(stdin, "UTF-8");
    writer.write(dot);
    writer.close();
    process.waitFor();
  } catch (Exception e) {
    System.out.println(e);
  }
  return stdout;
}

Progettare un servizio sicuro

Eventuali vulnerabilità dello strumento dot sono potenziali vulnerabilità del servizio web. Puoi risolvere questo problema utilizzando versioni aggiornate del pacchetto graphviz ricreando regolarmente l'immagine container.

Se estendi l'esempio corrente per accettare l'input utente'utente come parametri della riga di comando, devi proteggerti dagli attacchi di command injection. Alcuni modi per prevenire gli attacchi di iniezione includono:

• Mappatura degli input a un dizionario di parametri supportati
• Convalida che gli input corrispondano a un intervallo di valori noti e sicuri, magari utilizzando espressioni regolari
• Escape degli input per garantire che la sintassi della shell non venga valutata

Invio del codice in corso…

Per spedire il codice, esegui la build con Cloud Build, caricalo su Container Registry ed esegui il deployment su Knative Serving:

1. Esegui il comando seguente per creare il container e pubblicarlo su Container Registry.

   Node.js

   gcloud builds submit --tag gcr.io/PROJECT_ID/graphviz

   dove PROJECT_ID è l'ID progetto Google Cloud e graphviz è il nome che vuoi dare al tuo servizio.

   In caso di esito positivo, vedrai un messaggio di operazione riuscita contenente l'ID, l'ora di creazione e il nome dell'immagine. L'immagine è archiviata in Container Registry e, se lo desideri, può essere riutilizzata.

   Python

   gcloud builds submit --tag gcr.io/PROJECT_ID/graphviz

   dove PROJECT_ID è l'ID progetto Google Cloud e graphviz è il nome che vuoi dare al tuo servizio.

   In caso di esito positivo, vedrai un messaggio di operazione riuscita contenente l'ID, l'ora di creazione e il nome dell'immagine. L'immagine è archiviata in Container Registry e, se lo desideri, può essere riutilizzata.

   Vai

   gcloud builds submit --tag gcr.io/PROJECT_ID/graphviz

   dove PROJECT_ID è l'ID progetto Google Cloud e graphviz è il nome che vuoi dare al tuo servizio.

   In caso di esito positivo, vedrai un messaggio di operazione riuscita contenente l'ID, l'ora di creazione e il nome dell'immagine. L'immagine è archiviata in Container Registry e, se lo desideri, può essere riutilizzata.

   Java

   Questo esempio utilizza Jib per creare immagini Docker utilizzando strumenti Java comuni. Jib ottimizza le build dei container senza la necessità di un Dockerfile o di Docker installato. Scopri di più sulla creazione di container Java con Jib.

   1. Utilizzando Dockerfile, configura e crea un'immagine di base con i pacchetti di sistema installati per eseguire l'override dell'immagine di base predefinita di Jib:

      # Use the Official eclipse-temurin image for a lean production stage of our multi-stage build.
      # https://hub.docker.com/_/eclipse-temurin/
      FROM eclipse-temurin:17.0.16_8-jre
      
      RUN apt-get update -y && apt-get install -y \
        graphviz \
        && apt-get clean

      gcloud builds submit --tag gcr.io/PROJECT_ID/graphviz-base

      Dove PROJECT_ID è l'ID progetto Google Cloud .

   2. Crea il container finale con Jib e pubblicalo su Container Registry:

      <plugin>
        <groupId>com.google.cloud.tools</groupId>
        <artifactId>jib-maven-plugin</artifactId>
        <version>3.4.0</version>
        <configuration>
          <from>
            <image>gcr.io/PROJECT_ID/graphviz-base</image>
          </from>
          <to>
            <image>gcr.io/PROJECT_ID/graphviz</image>
          </to>
        </configuration>
      </plugin>

      mvn compile jib:build \
       -Dimage=gcr.io/PROJECT_ID/graphviz \
       -Djib.from.image=gcr.io/PROJECT_ID/graphviz-base

      Dove PROJECT_ID è l'ID progetto Google Cloud .

2. Esegui il deployment utilizzando il seguente comando:

   gcloud run deploy graphviz-web --create-if-missing --image gcr.io/PROJECT_ID/graphviz

   dove PROJECT_ID è l'ID progetto Google Cloud e graphviz è il nome del contenitore riportato sopra e graphviz-web è il nome del servizio.

   Attendi il completamento del deployment, che può richiedere circa 30 secondi.

3. Se vuoi eseguire il deployment di un aggiornamento del codice al servizio, ripeti i passaggi precedenti. Ogni deployment in un servizio crea una nuova revisione e inizia automaticamente a pubblicare il traffico quando è pronto.

Fai una prova

Prova il servizio inviando richieste HTTP POST con descrizioni della sintassi DOT nel payload della richiesta.

1. Invia una richiesta HTTP al tuo servizio.

   Puoi incorporare il diagramma in una pagina web:

   1. Per ottenere l'IP esterno del bilanciatore del carico, esegui questo comando:

      kubectl get svc istio-ingressgateway -n ASM-INGRESS-NAMESPACE

      Sostituisci ASM-INGRESS-NAMESPACE con lo spazio dei nomi in cui si trova l'ingresso Cloud Service Mesh. Specifica istio-system se hai installato Cloud Service Mesh utilizzando la configurazione predefinita.

      L'output risultante è simile al seguente:

      NAME                   TYPE           CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP  PORT(S)
      istio-ingressgateway   LoadBalancer   XX.XX.XXX.XX   pending      80:32380/TCP,443:32390/TCP,32400:32400/TCP

      dove il valore EXTERNAL-IP è l'indirizzo IP esterno del bilanciatore del carico.

   2. Esegui un comando curl utilizzando questo indirizzo EXTERNAL-IP nell'URL. Non includere il protocollo (ad es. http://) in SERVICE_DOMAIN.

      curl -G -H "Host: SERVICE_DOMAIN" http://EXTERNAL-IP/diagram.png \
         --data-urlencode "dot=digraph Run { rankdir=LR Code -> Build -> Deploy -> Run }" \
         > diagram.png

2. Apri il file diagram.png risultante in qualsiasi applicazione che supporti i file PNG, ad esempio Chrome.

   Dovrebbe avere il seguente aspetto:

   

   Fonte: Descrizione DOT

Puoi esplorare una piccola raccolta di descrizioni di diagrammi già pronte.

1. Copia i contenuti del file .dot selezionato

2. Incollalo in un comando curl:

   curl -G -H "Host: SERVICE_DOMAIN" http://EXTERNAL-IP/diagram.png \
   --data-urlencode "dot=digraph Run { rankdir=LR Code -> Build -> Deploy -> Run }" \
   > diagram.png

Esegui la pulizia

Puoi eliminare le risorse create per questo tutorial per evitare costi.

Eliminazione delle risorse del tutorial

1. Elimina il servizio Knative serving di cui hai eseguito il deployment in questo tutorial:

   gcloud run services delete SERVICE-NAME

   dove SERVICE-NAME è il nome del servizio che hai scelto.

   Puoi anche eliminare i servizi Knative Serving dalla consoleGoogle Cloud :

   Vai a Knative serving

2. Rimuovi le configurazioni gcloud predefinite che hai aggiunto durante la configurazione del tutorial:

    gcloud config unset run/platform
    gcloud config unset run/cluster
    gcloud config unset run/cluster_location
   

3. Rimuovi la configurazione del progetto:

    gcloud config unset project
   

4. Elimina le altre Google Cloud risorse create in questo tutorial:

   • Elimina l'immagine container denominata gcr.io/<var>PROJECT_ID</var>/graphviz da Container Registry.
   • Se hai creato un cluster per questo tutorial, elimina il cluster.

Passaggi successivi

• Sperimenta con l'app Graphviz:
  • Aggiungi il supporto per altre utilità Graphviz che applicano algoritmi diversi alla generazione di diagrammi.
  • Salva i diagrammi in Cloud Storage. Vuoi salvare l'immagine o la sintassi DOT?
  • Implementa la protezione dagli abusi dei contenuti con l'API Cloud Natural Language.
• Esplora architetture, diagrammi e best practice di riferimento su Google Cloud. Consulta il nostro Cloud Architecture Center.