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Informações gerais

Neste laboratório prático, você vai aprender sobre as diferenças entre os balanceadores de carga HTTP e de rede e a fazer a configuração deles para aplicativos em execução nas máquinas virtuais (VMs) do Compute Engine.

Há várias maneiras de balancear a carga no Google Cloud. Este laboratório mostra as etapas de configuração dos seguintes balanceadores de carga:

• Balanceador de carga de rede
• Balanceador de carga HTTP(S)

Recomendamos que os alunos digitem os comandos para aprender os principais conceitos. Muitos laboratórios incluem um bloco de código com os comandos necessários. É possível copiá-los desse bloco e colar nos locais apropriados durante o laboratório.

O que você vai aprender

• Configurar um balanceador de carga de rede
• Configurar um balanceador de carga HTTP
• Aprender na prática as diferenças entre balanceadores de carga HTTP e de rede

Configuração e requisitos

Antes de clicar no botão Start Lab

Leia estas instruções. Os laboratórios são cronometrados e não podem ser pausados. O timer é iniciado quando você clica em Começar o laboratório e mostra por quanto tempo os recursos do Google Cloud vão ficar disponíveis.

Este laboratório prático permite que você realize as atividades em um ambiente real de nuvem, não em uma simulação ou demonstração. Você vai receber novas credenciais temporárias para fazer login e acessar o Google Cloud durante o laboratório.

Confira os requisitos para concluir o laboratório:

• Acesso a um navegador de Internet padrão (recomendamos o Chrome).

Observação: para executar este laboratório, use o modo de navegação anônima ou uma janela anônima do navegador. Isso evita conflitos entre sua conta pessoal e a conta de estudante, o que poderia causar cobranças extras na sua conta pessoal.

• Tempo para concluir o laboratório---não se esqueça: depois de começar, não será possível pausar o laboratório.

Observação: não use seu projeto ou conta do Google Cloud neste laboratório para evitar cobranças extras na sua conta.

Como iniciar seu laboratório e fazer login no console do Google Cloud

1. Clique no botão Começar o laboratório. Se for preciso pagar, você verá um pop-up para selecionar a forma de pagamento. No painel Detalhes do laboratório à esquerda, você verá o seguinte:

   • O botão Abrir Console do Cloud
   • Tempo restante
   • As credenciais temporárias que você vai usar neste laboratório
   • Outras informações se forem necessárias

2. Clique em Abrir Console do Google. O laboratório ativa recursos e depois abre outra guia com a página Fazer login.

   Dica: coloque as guias em janelas separadas lado a lado.

   Observação: se aparecer a caixa de diálogo Escolher uma conta, clique em Usar outra conta.

3. Caso seja preciso, copie o Nome de usuário no painel Detalhes do laboratório e cole esse nome na caixa de diálogo Fazer login. Clique em Avançar.

4. Copie a Senha no painel Detalhes do laboratório e a cole na caixa de diálogo Olá. Clique em Avançar.

   Importante: você precisa usar as credenciais do painel à esquerda. Não use suas credenciais do Google Cloud Ensina. Observação: se você usar sua própria conta do Google Cloud neste laboratório, é possível que receba cobranças adicionais.

5. Acesse as próximas páginas:

   • Aceite os Termos e Condições.
   • Não adicione opções de recuperação nem autenticação de dois fatores (porque essa é uma conta temporária).
   • Não se inscreva em testes gratuitos.

Depois de alguns instantes, o console do GCP vai ser aberto nesta guia.

Observação: para ver uma lista dos produtos e serviços do Google Cloud, clique no Menu de navegação no canto superior esquerdo.

Ativar o Cloud Shell

O Cloud Shell é uma máquina virtual com várias ferramentas de desenvolvimento. Ele tem um diretório principal permanente de 5 GB e é executado no Google Cloud. O Cloud Shell oferece acesso de linha de comando aos recursos do Google Cloud.

1. Clique em Ativar o Cloud Shell na parte de cima do console do Google Cloud.

Depois de se conectar, vai notar que sua conta já está autenticada, e que o projeto está configurado com seu PROJECT_ID. A saída contém uma linha que declara o projeto PROJECT_ID para esta sessão:

Your Cloud Platform project in this session is set to YOUR_PROJECT_ID

gcloud é a ferramenta de linha de comando do Google Cloud. Ela vem pré-instalada no Cloud Shell e aceita preenchimento com tabulação.

2. (Opcional) É possível listar o nome da conta ativa usando este comando:

gcloud auth list

3. Clique em Autorizar.

4. A saída será parecida com esta:

Saída:

ACTIVE: * ACCOUNT: student-01-xxxxxxxxxxxx@qwiklabs.net To set the active account, run: $ gcloud config set account `ACCOUNT`

5. (Opcional) É possível listar o ID do projeto usando este comando:

gcloud config list project

Saída:

[core] project = <project_ID>

Exemplo de saída:

[core] project = qwiklabs-gcp-44776a13dea667a6 Observação: para conferir a documentação completa da gcloud, acesse o guia com informações gerais sobre a gcloud CLI no Google Cloud.

Tarefa 1: definir a região e a zona padrão para todos os recursos

1. Defina a região padrão:

   gcloud config set compute/region {{{project_0.default_region | Region}}}

2. Defina a zona padrão no Cloud Shell:

   gcloud config set compute/zone {{{project_0.default_zone | Zone}}}

   Saiba como escolher zonas e regiões na documentação Guia de regiões e zonas do Compute Engine.

Tarefa 2: criar várias instâncias do servidor da Web

Neste cenário de balanceamento de carga, crie três instâncias de VM do Compute Engine. Nelas, instale o Apache e adicione uma regra de firewall que permita a chegada do tráfego HTTP.

O código fornecido define a zona como . Com a configuração do campo de tags, é possível mencionar todas essas instâncias simultaneamente, assim como acontece nas regras de firewall. Esses comandos também instalam o Apache em todas as instâncias e atribuem uma página inicial exclusiva a cada uma delas.

1. Crie uma máquina virtual www1 na zona padrão usando o código a seguir:

   gcloud compute instances create www1 \ --zone={{{project_0.default_zone | Zone}}} \ --tags=network-lb-tag \ --machine-type=e2-small \ --image-family=debian-11 \ --image-project=debian-cloud \ --metadata=startup-script='#!/bin/bash apt-get update apt-get install apache2 -y service apache2 restart echo "

   Web Server: www1

   " | tee /var/www/html/index.html'

2. Crie uma máquina virtual www2 na zona padrão usando o código a seguir:

   gcloud compute instances create www2 \ --zone={{{project_0.default_zone | Zone}}} \ --tags=network-lb-tag \ --machine-type=e2-small \ --image-family=debian-11 \ --image-project=debian-cloud \ --metadata=startup-script='#!/bin/bash apt-get update apt-get install apache2 -y service apache2 restart echo "

   Web Server: www2

   " | tee /var/www/html/index.html'

3. Crie uma máquina virtual www3 na zona padrão:

   gcloud compute instances create www3 \ --zone={{{project_0.default_zone | Zone}}} \ --tags=network-lb-tag \ --machine-type=e2-small \ --image-family=debian-11 \ --image-project=debian-cloud \ --metadata=startup-script='#!/bin/bash apt-get update apt-get install apache2 -y service apache2 restart echo "

   Web Server: www3

   " | tee /var/www/html/index.html'

4. Crie uma regra de firewall para permitir o tráfego externo para as instâncias de VM:

   gcloud compute firewall-rules create www-firewall-network-lb \ --target-tags network-lb-tag --allow tcp:80

Agora você precisa dos endereços IP externos das instâncias para verificar se elas estão em execução.

5. Execute o comando a seguir para listá-las. Os endereços IP aparecem na coluna EXTERNAL_IP:

   gcloud compute instances list

6. Verifique se cada instância está sendo executada com curl e substitua [IP_ADDRESS] pelo endereço IP de cada uma das VMs:

   curl http://[IP_ADDRESS]

   Clique em Verificar meu progresso abaixo para conferir se você criou um grupo de servidores da Web.

   Criar várias instâncias do servidor da Web

Tarefa 3: configurar o serviço de balanceamento de carga

Ao configurar o serviço de balanceamento de carga, as instâncias de máquina virtual recebem os pacotes destinados ao endereço IP externo estático que você definiu. As instâncias criadas com uma imagem do Compute Engine são configuradas automaticamente para lidar com esse endereço IP.

Observação: saiba mais sobre como configurar o balanceamento de carga da rede no Guia de visão geral de balanceamento de carga de rede TCP/UDP externo.

1. Crie um endereço IP externo estático para o balanceador de carga.

   gcloud compute addresses create network-lb-ip-1 \ --region {{{project_0.default_region | Region}}}

   Saída:

   Created [https://www.googleapis.com/compute/v1/projects/qwiklabs-gcp-03-xxxxxxxxxxx/regions/{{{project_0.startup_script.project_region}}}/addresses/network-lb-ip-1].

2. Adicione um recurso legado de verificação de integridade HTTP.

   gcloud compute http-health-checks create basic-check

3. Adicione um pool de destino na mesma região de suas instâncias. Execute o comando a seguir para criar o pool de destino e usar a verificação de integridade necessária para o funcionamento do serviço:

   gcloud compute target-pools create www-pool \ --region {{{project_0.default_region | Region}}} --http-health-check basic-check

4. Adicione as instâncias ao pool:

   gcloud compute target-pools add-instances www-pool \ --instances www1,www2,www3

5. Adicione uma regra de encaminhamento:

   gcloud compute forwarding-rules create www-rule \ --region {{{project_0.default_region | Region}}} \ --ports 80 \ --address network-lb-ip-1 \ --target-pool www-pool

   Clique em Verificar meu progresso abaixo para conferir se um balanceador de carga de rede L4 foi criado para os servidores da Web.

   Configurar o serviço de balanceamento de carga

Tarefa 4: como enviar tráfego às instâncias

Agora que o serviço de balanceamento de carga foi configurado, comece a enviar tráfego para a regra de encaminhamento e veja a distribuição dele por instâncias diferentes.

1. Execute o comando a seguir para visualizar o endereço IP externo da regra de encaminhamento www-rule usada pelo balanceador de carga:

   gcloud compute forwarding-rules describe www-rule --region {{{project_0.default_region | Region}}}

2. Acesse o endereço IP externo:

   IPADDRESS=$(gcloud compute forwarding-rules describe www-rule --region {{{project_0.default_region | Region}}} --format="json" | jq -r .IPAddress)

3. Mostre o endereço IP externo:

   echo $IPADDRESS

4. Use o comando curl para acessar o endereço IP externo e substitua IP_ADDRESS por um endereço IP externo do comando anterior:

   while true; do curl -m1 $IPADDRESS; done

   A resposta do comando curl alterna de forma aleatória entre as três instâncias. Se ocorrer uma falha, aguarde cerca de 30 segundos até que a configuração esteja totalmente carregada e suas instâncias marcadas como íntegras antes de tentar novamente.

5. Use Ctrl + C para interromper a execução do comando.

Tarefa 5: criar um balanceador de carga HTTP

O balanceamento de carga HTTP(S) é implementado no Google Front End (GFE). Os GFEs são distribuídos globalmente e funcionam em conjunto usando a rede global e o plano de controle do Google. Você pode configurar regras que direcionem os URLs para conjuntos de instâncias diferentes.

As solicitações são sempre direcionadas ao grupo de instâncias mais próximo do usuário, desde que ele tenha capacidade suficiente e seja adequado para elas. Se não tiver capacidade suficiente, elas serão enviadas ao grupo mais próximo seguinte com capacidade.

Para configurar um balanceador de carga com um back-end do Compute Engine, suas VMs precisam estar em um grupo de instâncias. O grupo gerenciado de instâncias fornece VMs que executam os servidores de back-end de um balanceador de carga HTTP externo. Neste laboratório, os back-ends disponibilizam seus próprios nomes de host.

1. Crie primeiro o modelo do balanceador de carga:

   gcloud compute instance-templates create lb-backend-template \ --region={{{project_0.default_region | Region}}} \ --network=default \ --subnet=default \ --tags=allow-health-check \ --machine-type=e2-medium \ --image-family=debian-11 \ --image-project=debian-cloud \ --metadata=startup-script='#!/bin/bash apt-get update apt-get install apache2 -y a2ensite default-ssl a2enmod ssl vm_hostname="$(curl -H "Metadata-Flavor:Google" \ http://169.254.169.254/computeMetadata/v1/instance/name)" echo "Page served from: $vm_hostname" | \ tee /var/www/html/index.html systemctl restart apache2'

   Os grupos gerenciados de instâncias (MIGs) permitem operar apps em várias VMs idênticas. É possível tornar as cargas de trabalho escalonáveis e altamente disponíveis aproveitando serviços de MIGs automatizados, como escalonamento automático, recuperação automática, implantação regional (várias zonas) e atualização automática.

2. Crie o grupo gerenciado de instâncias com base no modelo:

   gcloud compute instance-groups managed create lb-backend-group \ --template=lb-backend-template --size=2 --zone={{{project_0.default_zone | Zone}}}

3. Crie a regra de firewall fw-allow-health-check.

   gcloud compute firewall-rules create fw-allow-health-check \ --network=default \ --action=allow \ --direction=ingress \ --source-ranges=130.211.0.0/22,35.191.0.0/16 \ --target-tags=allow-health-check \ --rules=tcp:80 Observação: a regra de entrada permite tráfego dos sistemas de verificação de integridade do Google Cloud (130.211.0.0/22 e 35.191.0.0/16). Neste laboratório, usamos a tag de destino allow-health-check para identificar as VMs.

4. Agora que as instâncias estão funcionando, configure um endereço IP externo, estático e global que seus clientes podem usar para acessar o balanceador de carga:

   gcloud compute addresses create lb-ipv4-1 \ --ip-version=IPV4 \ --global

   Anote o endereço IPv4 que foi reservado:

   gcloud compute addresses describe lb-ipv4-1 \ --format="get(address)" \ --global

5. Crie uma verificação de integridade para o balanceador de carga:

   gcloud compute health-checks create http http-basic-check \ --port 80 Observação: o Google Cloud fornece mecanismos de verificação de integridade que determinam se as instâncias de back-end respondem adequadamente ao tráfego. Para ver mais informações, consulte o documento "Como criar verificações de integridade".

6. Crie um serviço de back-end:

   gcloud compute backend-services create web-backend-service \ --protocol=HTTP \ --port-name=http \ --health-checks=http-basic-check \ --global

7. Adicione seu grupo de instâncias como back-end do serviço de back-end:

   gcloud compute backend-services add-backend web-backend-service \ --instance-group=lb-backend-group \ --instance-group-zone={{{project_0.default_zone | Zone}}} \ --global

8. Crie um mapa de URLs para encaminhar as solicitações de entrada ao serviço de back-end padrão:

   gcloud compute url-maps create web-map-http \ --default-service web-backend-service Observação: o mapa de URL é um recurso de configuração do Google Cloud usado para rotear solicitações para serviços de back-end ou buckets de back-end. Por exemplo, com um balanceador de carga HTTP(S) externo, é possível usar um único mapa de URL para rotear solicitações para destinos diferentes com base nas regras configuradas no mapa de URL:
   • Solicitações para https://example.com/video vão para um serviço de back-end.
   • Solicitações para https://example.com/audio vão para um serviço de back-end diferente.
   • Solicitações para https://example.com/images vão para um bucket de back-end do Cloud Storage.
   • As solicitações de qualquer outra combinação de host e caminho vão para um serviço de back-end padrão.

9. Crie um proxy HTTP de destino para encaminhar as solicitações ao mapa de URLs:

   gcloud compute target-http-proxies create http-lb-proxy \ --url-map web-map-http

10. Crie uma regra de encaminhamento global para encaminhar as solicitações recebidas para o proxy:

    gcloud compute forwarding-rules create http-content-rule \ --address=lb-ipv4-1\ --global \ --target-http-proxy=http-lb-proxy \ --ports=80

Observação: A regra de encaminhamento e o endereço IP correspondente dela representam a configuração de front-end de um balanceador de carga do Google Cloud. Saiba mais sobre as noções básicas com o Guia de informações gerais das regras de encaminhamento.

Clique em Verificar meu progresso abaixo para conferir se você criou um balanceador de carga HTTP(S) L7.

Criar um balanceador de carga HTTP

Tarefa 6: como testar o tráfego enviado às instâncias

1. No Menu de navegação do console do Google Cloud, acesse Serviços de rede > Balanceamento de carga.

2. Clique no balanceador de carga que você acabou de criar (web-map-http).

3. Na seção Back-end, clique no nome do back-end e confirme se as VMs estão Íntegras. Se não estiverem, espere alguns instantes e tente recarregar a página.

4. Quando finalmente estiverem íntegras, teste o balanceador de carga com um navegador da Web. Acesse http://IP_ADDRESS/ e substitua IP_ADDRESS pelo endereço IP do balanceador de carga.

Isso talvez leve de três a cinco minutos. Se a conexão falhar, aguarde um minuto e atualize o navegador.

O navegador deve renderizar uma página que mostra o nome e a zona da instância que a forneceu, por exemplo, Page served from: lb-backend-group-xxxx.

Parabéns!

Você criou um balanceador de carga de rede e um balanceador de carga HTTP(S), e também praticou o uso de modelos de instância e grupos gerenciados de instâncias.

Termine a Quest

Este laboratório autoguiado faz parte da Quest Google Cloud Essentials. Uma Quest é uma série de laboratórios relacionados que formam um programa de aprendizado. Ao concluir uma Quest, você ganha um selo como reconhecimento da sua conquista. É possível publicar os selos e incluir um link para eles no seu currículo on-line ou nas redes sociais. Inscreva-se nesta Quest e receba o crédito de conclusão imediatamente.
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Comece o próximo laboratório

Faça o laboratório Hello Node Kubernetes para continuar a Quest ou confira estas sugestões:

• Provisionar serviços com o Google Cloud Marketplace
• Cloud Monitoring: Qwik Start

Próximas etapas / Saiba mais

• Como configurar um balanceador de carga de rede com um serviço de back-end
• Como configurar um balanceador de carga HTTPS externo simples
• Informações gerais sobre o balanceamento de carga HTTP(S) externo

Treinamento e certificação do Google Cloud

Esses treinamentos ajudam você a aproveitar as tecnologias do Google Cloud ao máximo. Nossas aulas incluem habilidades técnicas e práticas recomendadas para ajudar você a alcançar rapidamente o nível esperado e continuar sua jornada de aprendizado. Oferecemos treinamentos que vão do nível básico ao avançado, com opções de aulas virtuais, sob demanda e por meio de transmissões ao vivo para que você possa encaixá-las na correria do seu dia a dia. As certificações validam sua experiência e comprovam suas habilidades com as tecnologias do Google Cloud.

Manual atualizado em 19 de setembro de 2023

Laboratório testado em 19 de setembro de 2023

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