前言

先前有透過 Cloud Run 運行容器應用，也有試著在地端架了Kubernetes，這篇來談 GKS (google kubernetes engine)，目前市面上的雲服務，都是基於 Kubernetes 的雲端架構服務，如:AWS、AKS、GKE，因此 Kubernetes的基礎知識就顯得很重要，但Kubernetes 的官方文件也真的很多東西，只好邊實作邊學習。

順便比較一下 Cloud Run vs Google Kubernetes Engine

• Google Cloud Run：適合單一容器應用，簡單快速部署，適合小型應用、API、微服務等。
• Google Kubernetes Engine：提供叢集和高可用性支持，適合需要多容器協作、具備自動擴展和高容錯的應用場景。

預先準備

1. 確保本地已安裝 Docker 和 Google Cloud CLI。
2. 啟用 GCP 的 Kubernetes API。
3. 在 GCP 中建立 Google Artifact Registry。
4. Google Cloud CLI 登入及設定好專案。

gcloud projects list
gcloud config set project [PROJECT_ID]

5. gcloud 安裝 kubectl 元件

gcloud components install kubectl  gke-gcloud-auth-plugin
gcloud components update

首先，初始化 Next.js 專案

npx create-next-app@latest nextjs-blog --use-npm --example "https://github.com/vercel/next-learn/tree/main/basics/learn-starter"
cd nextjs-blog

接著，複製官方範例的 Dockerfile 和 next.config.js 到專案根目錄。

建置與推送 Docker 映像檔到 Google Artifact Registry

docker build -t asia-east1-docker.pkg.dev/gcr-my-project01/my-registry/blog:v2 .
docker run -d -p 8888:80 asia-east1-docker.pkg.dev/gcr-my-project01/my-registry/blog:v2
docker push asia-east1-docker.pkg.dev/gcr-my-project01/my-registry/blog:v2

建立 Kubernetes Clusters

Google 的 Clusters 有兩種模式

• Standard Cluster：

  • 需手動設定節點資源和管理叢集，提供更高的靈活性。
  • 使用者可進行更深入的自訂控制，但管理負擔較高。
  • 適合需要細節控制和自訂設定的使用者。

• Autopilot Cluster：

  • 自動管理基礎設施，使用者只需專注於應用部署和工作負載。
  • 系統會根據需求自動調整資源，並按使用量計費。
  • 適合希望簡化管理的工作，無需手動設定節點。

可以使用網頁或腳本指令建立 Kubernetes clusters。

Kubernetes Engine > Cluster > Create

使用腳本指令建立Cluster

** 標準叢集 (Standard Cluster)**

gcloud container clusters create blog-cluster --num-nodes 2 --machine-type n1-standard-1 --zone asia-east1-a

** 自動叢集(Autopilot Cluster)**

gcloud container clusters create-auto blog-autopilot-cluster --region asia-east1

部署應用

使用網頁部署容器

1. 回到 GCP 後台，選擇 Kubernetes Engine > Workloads > Deploy。
2. 設定伺服器節點與部署名稱。
3. 選擇先前上傳的 Google Artifact Registry 映像檔。
4. 設定內外部連接埠。
5. 可以查看 YAML 設定，Close 後，點擊 Deploy。

使用腳本指令部署

連線至叢集：從 Cloud Shell 使用 kubectl 操作。

可從 CloudShell 執行kubectl腳本指令，或複製連線指令到地端執行這個連線

kubectl get nodes

建立 Deployment

vim nextjs-blog-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nextjs-blog
  labels:
    app: nextjs-blog
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nextjs-blog
      tier: web
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nextjs-blog
        tier: web
    spec:
      containers:
      - name: nextjs-blog-app
        image: asia-east1-docker.pkg.dev/gcr-my-project01/my-registry/blog:v2
        ports:
        - containerPort: 3000

運行應用：

kubectl apply -f nextjs-blog-deployment.yaml
kubectl get deploy nextjs-blog

網路設定 - Load Balancer

• 自動建立外部服務、 Load Balancer 設定、挷定外部 IP

kubectl expose deployment nextjs-blog-deployment --type="LoadBalancer"

• 或也可以指定連接埠的方式建立*

kubectl expose deployment nextjs-blog-deployment --name=nextjs-blog-service --port=80 --target-port=3000 --type=LoadBalancer

指定連接埠相關文件

部署完成後訪問服務

點選服務進行訪問。 訪問 Next.js 網站：

若需要額外的連接埠映射，也可使用下方Expose 按鈕：

補充 - 在 Kubernetes 中，要更新的映像檔，通常可以使用以下幾種方法

1. 使用 kubectl set image 更新映像檔

這種方式適合快速更新映像檔版本：

kubectl set image deployment/<deployment-name> <container-name>=<new-image>:<new-tag>

例如：

kubectl set image deployment/my-app my-container=my-app-image:v2

2. 更新 Deployment YAML 文件並重新應用

如果管理配置是基於 YAML 文件，您可以更新文件中的映像檔標籤，然後重新應用該文件：

# my-app-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
spec:
  replicas: 3
  template:
    spec:
      containers:
      - name: my-container
        image: my-app-image:v2  # 更新映像檔標籤

重新應用更新過的 YAML 文件：

kubectl apply -f my-app-deployment.yaml

3. 使用 kubectl rollout restart 重新啟動 Deployment

如果映像檔標籤已經更新（例如，如果您用相同標籤推送了一個新版本），可以使用重新啟動來強制刷新：

kubectl rollout restart deployment/<deployment-name>

4. 使用 kubectl patch 更新映像檔

這種方式可以直接通過命令行進行部分更新：

kubectl patch deployment <deployment-name> -p '{"spec":{"template":{"spec":{"containers":[{"name":"<container-name>","image":"<new-image>:<new-tag>"}]}}}}'

例如：

kubectl patch deployment my-app -p '{"spec":{"template":{"spec":{"containers":[{"name":"my-container","image":"my-app-image:v2"}]}}}}'

驗證更新

無論採用哪種方法，可以使用以下命令來檢查更新是否成功：

kubectl rollout status deployment/<deployment-name>

這些方法都會觸發滾動更新，以保持服務不中斷的情況下逐步替換舊版本的容器。

補充 - Next js 如果要支援多台伺服器時，要額外設定generateBuildId，確保每個應用都拿到一致性的檔案。

/_next/static/<build-ID>/<static-file>

參考資料

How to deploy NextJS app to Kubernetes Cluster in GCP with Custom Domain?