Google Cloud run with Infrastructure by Code using Terraform

Google Cloud Run – Tutorial

Es gibt Gelegenheiten, da ist eine oder mehrere serverlose Funktionen nicht ausreichend, um einen Service darzustellen. Für diese Fälle gibt es auf der Google Cloud Plattform Google Cloud Run. Cloud Run bietet zwei Möglichkeiten Container auszuführen. Services und Jobs. In diesem Beispiel wird ein Google Cloud Run Service mittels Terraform definiert, welcher auf Basis eines Scheduler Jobs regelmäßig aufgerufen wird. Cloud Build wird dazu genutzt den aktuellen Code auf den Service zu veröffentlichen.

Der nachfolgende Quellcode ist in GitHub verfügbar: https://github.com/fingineering/GCPCloudRunDemo

tl;dr

Mittels Terraform können alle notwendigen Komponenten erstellt werden, um einen Cloud Run Services aus einem Github Repository kontinuierlich zu aktualisieren. Als Beispiel wird ein stark vereinfachter Flask Webservice verwendet. Durch den Cloud Scheduler wird dieser Service regelmäßig aufgerufen.

Voraussetzungen

Bevor der Service aufgesetzt werden kann, müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein. Es wird ein Google Cloud Project benötigt, sowie ein Github Account. Auf dem Computer, welcher zur Entwicklung verwendet werden soll, müssen Terraform, Google Cloud SDK, git, Docker und Python installiert sein. In diesem Beispiel wird Python verwendet, es ist aber mit jeder Sprache möglich, mit der ein WebServer erstellt werden kann.

  • Ein Google Cloud Projekt kann bei Google Cloud Plattform erstellt werden. Es wird nur ein Google Account benötigt, Neukunden erhalten ein kostenloses Guthaben von 300€ für 90 Tage.
  • Wenn noch nicht vorhanden sollte ein kostenloser Github Account auf Github erstellt werden. Das Beispiel kann auch mittels Google Cloud Source Repositories umgesetzt werden. Als Alternative zu Cloud Build kann Github Actions eingesetzt werden.
  • Terraform, Google Cloud SDK, Docker und Python müssen auf dem verwendeten Computer installiert werden, hierzu empfiehlt sich ein Paketmanager wie Homebrew oder Chocolatey. Linux Nutzer verwenden am besten den in ihrer Distribution mitgelieferten.
  • Soll nichts installiert werden, dann kann auch die Google Cloud Shell verwendet werden, diese findet sich im in der Cloud Console

APIs die in Google Cloud aktiviert werden müssen

Neben den Voraussetzungen zur Software müssen auf der Google Cloud Plattform einige APIs aktiviert werden:

  • Cloud Run API
  • Cloud Build API
  • Artifact Registry API
  • Cloud Scheduler API
  • Cloud Logging API
  • Identity and Access Management API

Die Cloud Run API wird benötigt um einen Cloud Run Service zu erstellen, die Artifact Registry wird benötigt, um die Container Abbilder zu speichern. Die Cloud Build API und die Identity and Access Management API werden benötigt, um eine CI/CD Pipeline zu implementieren. Cloud Scheduler wird in diesem Beispiel verwendet, um den Service regelmäßig aufzurufen. Da alle Services via Terraform erstellt und verwaltet werden, werden die APIs benötigt.

Infrastruktur

Das Erstellen der Infrastruktur läuft in mehreren Schritten ab, nur wenn App Code und Container bereits vorhanden sind, kann der gesamte Prozess automatisiert werden. Für die Definition der Infrastruktur wird ein Ordner “Infrastructure” erstellt und darin die Dateien main.tfvariables.tfund  terraform.tfvars.

Insgesamt werden vier Komponenten erstellt, das Artifact Registry Repository, ein Cloud Run Service, ein Cloud Build Trigger und ein Cloud Scheduler Job. Bevor die eigentliche Infrastruktur erzeugt werden kann, müssen einige Service Accounts definiert werden. Ziel ist es, das jedes Asset eine eigene Identität zugewiesen werden kann. Daher werden drei Service Accounts erstellt, für den Run Service, den Build Trigger und den Scheduler Job.

Da der erste Schritt die Einrichtung der Artifact Registry für den Cloud Run Service ist, wird dieser wie folgt hinzugefügt:

Nun kann der erste Schritt zum Aufsetzen der Infrastruktur mittels des Terraform Dreiklangs durchgeführt werden:

Die Beispiel Flask Anwendung

Als Beispielanwendung wird hier eine sehr simple Flask Webapp verwendet. Die Webapp beinhaltet eine einzige Route, es wird Hello World bei einem GET Request zurück gegeben und mittels POST kann die Nachricht personalisiert werden. Die Anwendung dient nur der Demonstration, es können fast beliebige Funktionalitäten umgesetzt werden.

Es ist auch nur zwingend notwendig flask oder Python zu verwenden, es kann jede Sprache und jedes Framework eingesetzt werden, welches einen Webserver implementieren kann und auf HTTP Anfragen reagieren kann. Flask selbst ist ein sogenanntes Micro Framework und kann flexibel eingesetzt werden, für mehr Informationen empfiehlt sich z.b. das Flask Mega Tutorial

Im Projektverzeichnis muss ein neuer Ordner App erzeugt werden, in diesem Ordner wird die Python Datei main.py, sowie die requirements.txt Datei erzeugt.

Dieser minimale Webservice kann local ausgeführt werden indem ein virtual environment erzeugt und die in requirements.txt spezifizierten Pakete installiert werden.

Die App kann nun local ausgeführt werden mittels:

Zum Testen kann im Browser die Adresse localhost:8080 aufgerufen werden oder mittels curl ein POST Request an den Service gesendet werden.

Der mit flask mitgelieferte Web Server sollte nur zu Entwicklungszwecken verwendet werden, in produktiven Umgebungen kann z.b. gunicorn eingesetzt werden. Gunicorn wird in diesem Beispiel später auch im Container verwendet werden.

Docker Container erstellen, ausführen und deployen

Um einen Service in Cloud Run auszuführen, muss dieser in einem Docker Container vorliegen. Dazu wird zunächst ein Dockerfile im App Ordner erstellt. Diese ist einfach gehalten, es basiert auf einem Python Container, kopiert die Dateien aus dem App Ordner und definiert das Start Kommando für Gunicorn.

In vielen Fällen sind im lokalen Entwicklungsordner Dateien vorhanden die nicht in den Container veröffentlicht werden sollten, damit Dateien explizit aus der Containererzeugung ausgeschlossen werden können kann eine .dockerignore Datei hinzugefügt werden. Diese funktioniert analog der .gitignore Dateien.

Um das Veröffentlichen auf die Artifact Registry zu vereinfachen, kann es eine gute Idee sein dem Namensschema der Registry zu folgen: location—docker.pkg.dev/your-project-id/registryname/containername:latest. Mittels docker build kann das Container Image erstellt werden:

Um das erstellt Image local zu testen, kann dieses mittels docker run auch lokal ausgeführt werden. Wichtig ist dabei zu beachten die notwendigen Umgebungsvariablen mit zugeben und den Port zu exponieren.

Werden im Webservice Google Identitäten verwendet, dann müssen Informationen über den zu verwendenden Google Account mitgegeben werden. Wie dies im Detail funktioniert findet sich unter Cloud Run lokal testen.

Den ersten Container manuell deployen

Bevor es möglich ist den Cloud Run Service zu erstellen muss das Container Abbild einmal manuell in die Artifact Registry veröffentlicht werden.

Erstellen und veröffentlichen des Container Abbilds kann auch in einem Kommando erfolgen:

Cloud Run Service aufsetzen

Da der initiale Container nun in der Aritfact Registry vorhanden ist, kann der Cloud Run Service daraus erstellt werden. Für den Cloud Run Service wird eine neue Resource im main.tf erstellt.

Dieser Service ist zunächst privat, alle Identitäten die diesen Service aufrufen wollen benötigen die Rolle roles/run.invoker. Da der Cloud Scheduler den Service regelmäßig aufrufen soll, muss die Identität des Schedulers Mitglied der Rolle sein.

Nun kann der Terraform Dreiklang verwendet werden den Service und den Scheduler Job zu erstellen.

Cloud Build Trigger erstellen

Der finale Schritt um ein kontinuierliches deployment des Services zu erreichen ist einen Cloud Build Trigger einzurichten. Der Cloud Build Trigger beobachtet Veränderungen am GitHub Repository und erstellt bei jedem neuen Commit auf dem main branch eine neue Version des Cloud Run Services. Die hier vorgestellte Pipeline beinhaltet nur das Erstellen und Veröffentlichen des Containers. Für eine produktive Implementation ist unbedingt zu empfehlen auch noch ein Testschritt mit einzufügen. Mit dem folgenden Code wird der Trigger mittels Terraform erstellt:

Der Cloud Build Trigger nutzt zur Definition des Deployment Processes die Datei cloudbuild.yaml, diese enthält die drei Schritte zum Erstellen des Container Abbilds, Veröffentlichen des Abbilds und Erzeugen einer neuen Version des Cloud Run Services.

  1. Erstellen des Container Abbilds mittels des Docker build Tools. Das erste Argument ist die Aktion build, das zweite und dritte beziehen sich auf den Tag des Images und das vierte gibt den Ort vor an dem nach dem Dockerfile gesucht wird
  2. Veröffentlichen des Container Images in die Artifact Registry mittels des Cloud Build Docker Tools. Als Argumente werden die Aktion push und das Ziel mitgegeben.
  3. Veröffentlichen der neuen Version des Images im Cloud Run Service mittels des Google Cloud SDK Tools gcloud

Alle drei Schritte nutzen Variablen, um Projektziel, Image Tag und Ort flexibel durch den Build Trigger zu steuern. Diese Variable werden bei der Erstellung des Triggers mit definiert, d.h. dieser finden sich in der Definition des Cloud Build Triggers in der Terraform Datei. Die Variablen werden substitutions genannt, es ist zu beachten, das nutzerdefinierte Variablen mit einem Unterstrich beginnen müssen, nur Systemvariablen, wie die PROJECT_ID.

Das Erstellen des Cloud Build Triggers kann versagen, in diesem Falle sollten die Einstellungen von Cloud Build in der Cloud Console geprüft werden. Die Service Account Berechtigungen für Cloud Run und Service Accounts müssen aktiviert sein, wie im Bild unten.

Service Account Berechtigungen für Cloud Run und Service Accounts

Service Account Berechtigungen für Cloud Run und Service Accounts

Zusammenfassung

Mit Hilfe von Terraform ist es möglich ein vollständig in Code definierten, kontinuierlich veröffentlichten Google Cloud Run Service zu erstellen. Dazu werden GCP Services verwendet, eine Flask Webapp in einem Container zu verpacken und diesen auf Cloud Run zu veröffentlichen.

Für Fragen erstellt gerne ein Issue oder ihr findet mich auf LinkedIn.

Der Quellcode ist in GitHub verfügbar: https://github.com/fingineering/GCPCloudRunDemo

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