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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

本文提供逐步指南，說明如何使用 GDC 的 VM Runtime，將以虛擬機器 (VM) 為基礎的工作負載，部署到僅適用於裸機的 Distributed Cloud 軟體安裝中。本指南使用的工作負載是銷售點應用程式範例。這項應用程式代表零售商店中，在內部部署硬體上執行的典型銷售點終端機。

本文將說明如何將這個應用程式從 VM 遷移至叢集，並存取應用程式的網頁前端。如要將現有 VM 遷移至叢集，請先建立該 VM 的磁碟映像檔。接著，圖片必須代管在叢集可存取的存放區中。最後，您可以使用該圖片的網址建立 VM。GDC 上的 VM Runtime 預期映像檔採用 qcow2 格式。如果提供其他圖片類型，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，並代管 qcow2 映像檔。

本文使用預先準備好的 Compute Engine VM 執行個體映像檔，其中工作負載會以 systemd 服務的形式執行。您可以按照相同的步驟部署自己的應用程式。

事前準備

如要填寫這份文件，請準備下列資源：

存取透過「使用手動 Loadbalancer 安裝」指南建立的 1.12.0 以上版本裸機叢集。本文會設定網路資源，讓您透過瀏覽器存取 VM 內執行的工作負載。如果不需要這種行為，可以按照本文的說明，只針對裸機安裝 Distributed Cloud 軟體。
符合下列條件的工作站：
- 使用 bmctl CLI 存取叢集。
- 使用 kubectl CLI 存取叢集。

在 GDC 上啟用 VM Runtime，並安裝 `virtctl` 外掛程式

自 1.10 版起，GDC 自訂資源定義中的 VM 執行階段已成為所有裸機叢集的一部分。安裝時，系統會建立 VMRuntime 自訂資源的執行個體。不過，這項功能預設為停用。

在 GDC 上啟用 VM Runtime：
```
sudo bmctl enable vmruntime --kubeconfig KUBECONFIG_PATH
```
- KUBECONFIG_PATH：使用者叢集 kubeconfig 檔案的路徑。
確認已啟用 VMRuntime：
```
kubectl wait --for=jsonpath='{.status.ready}'=true vmruntime vmruntime
```
VMRuntime可能需要幾分鐘才能準備就緒。如果尚未準備就緒，請間隔短暫時間多檢查幾次。以下範例輸出內容顯示 VMRuntime 已準備就緒：
```
vmruntime.vm.cluster.gke.io/vmruntime condition met
```

為 kubectl 安裝 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 部署到僅適用於裸機的 Distributed Cloud 軟體安裝時，GDC 的 VM Runtime 會預期使用 VM 映像檔。這個映像檔會做為部署 VM 的開機磁碟。

在本教學課程中，您會將以 Compute Engine VM 為基礎的工作負載遷移至叢集。這個 Compute Engine VM 已建立，且範例銷售點 (POS) 應用程式已設定為以 systemd 服務的形式執行。這個 VM 的磁碟映像檔和 PoS 應用程式工作負載已在 Google Cloud中建立。然後匯出至 Cloud Storage bucket，並儲存為 qcow2 圖片。您會在後續步驟中使用這個預先準備的 qcow2 圖片。

本文中的原始碼位於 anthos-samples GitHub 存放區。您會使用這個存放區的資源，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，以儲存商品目錄和付款資訊。銷售點存放區含有範例資訊清單，可部署 MySQL StatefulSet、設定相關聯的 ConfigMap，以及 Kubernetes Service。ConfigMap 定義 MySQL 執行個體的憑證，也就是傳遞至銷售點應用程式的相同憑證。
```
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)。您可以檢查該檔案，查看 VirtualMachine 和 VirtualMachineDisk 的定義。您可以使用 Kubernetes 資源模型 (KRM) 定義部署 VM 工作負載，而不必使用 virtctl 外掛程式，如建立的 YAML 檔案所示。

指令成功執行後，會產生類似下列範例的輸出內容，說明建立的各種資源：
```
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"
```
檢查 VM 建立狀態。

VirtualMachine 資源是由 GDC 中 VM 執行階段的 vm.cluster.gke.io/v1.VirtualMachine 資源所識別。簡短形式為 gvm。

建立 VM 時，系統會建立下列兩項資源：
- VirtualMachineDisk 是永久磁碟，VM 映像檔的內容會匯入其中。
- VirtualMachine 是指 VM 執行個體本身。DataVolume 會先掛接到 VirtualMachine，然後再啟動 VM。
檢查 VirtualMachineDisk 的狀態。VirtualMachineDisk 會在內部建立 DataVolume 資源。VM 映像檔會匯入 DataVolume，並掛接到 VM：
```
kubectl get datavolume
```
以下輸出範例顯示圖片匯入作業的開始：
```
NAME              PHASE             PROGRESS   RESTARTS   AGE
pos-vm-boot-dv    ImportScheduled   N/A                   8s
```
檢查 VirtualMachine 的狀態。VirtualMachine 會處於 Provisioning 狀態，直到 DataVolume 完全匯入為止：
```
kubectl get gvm
```
以下輸出範例顯示 VirtualMachine 的佈建情形：
```
NAME      STATUS         AGE     IP
pos-vm    Provisioning   1m
```

等待 VM 映像檔完全匯入 DataVolume。繼續觀看圖片匯入進度：

kubectl get datavolume -w

以下輸出範例顯示正在匯入的磁碟映像檔：

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，以下輸出範例會顯示 Succeeded 的 PHASE：

kubectl get datavolume

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

確認 VirtualMachine 是否已建立妥當：
```
kubectl get gvm
```
如果建立成功，STATUS 會顯示 RUNNING，如下列範例所示，以及 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。看到 Successfully connected to pos-vm… 訊息後，執行下列指令並按下 Enter⏎ 鍵：
```
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 內設定，而該 VM 是用來建立 GDC VirtualMachine 上 VM Runtime 的映像檔。
- 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。銷售點應用程式包含三項服務：API、商品目錄和付款。這些服務都會以系統服務的形式執行。

這三項服務都會透過 localhost 彼此連線。不過，應用程式會使用先前步驟建立的 mysql-db Kubernetes 服務連線至 MySQL 資料庫。這表示 VM 會自動連線至與 Pods 和 Services 相同的網路，讓 VM 工作負載和其他容器化應用程式之間能夠順暢通訊。如要讓 Kubernetes Services 可從使用 GDC 的 VM 執行階段部署的 VM 存取，您不需要採取任何額外行動。

sudo systemctl status pos*

以下範例輸出內容顯示三項服務和根系統服務 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

離開 VM。如要結束主控台連線，請按下 Ctrl + ]，使用逸出序列 ^]。

存取以 VM 為基礎的工作負載

如果叢集是按照「使用手動負載平衡器安裝」指南設定，則已建立名為 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，轉送至銷售點範例應用程式的 API 伺服器服務。

如果叢集沒有這個 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 資源會將流量導向這個 Service：

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

以下輸出內容範例確認已建立服務：

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 Loadbalancer 會根據 Ingress 資源規則轉送流量。您已具備將要求轉送至 API 伺服器的 pos-ingress 規則 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 Loadbalancer IP 位址存取應用程式。以下螢幕截圖範例顯示銷售點資訊亭，其中有兩項商品。你可以點選項目 (如要訂購多個項目，請點選多次)，然後按一下「付款」按鈕下單。這項體驗顯示您已成功使用 GDC 上的 VM Runtime，將以 VM 為基礎的工作負載部署到叢集。

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」一文詳細說明瞭可用的選項。

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已刪除：

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

僅刪除 VM

只刪除 VM 會保留建立的 VirtualMachineDisk。這樣一來，您就能重複使用這個 VM 映像檔，並在建立新 VM 時節省匯入映像檔的時間。

kubectl virt delete vm pos-vm