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概览

在本实操实验中，您将了解网络负载均衡器和 HTTP 负载均衡器之间的区别，并学习如何为 Compute Engine 虚拟机 (VM) 中运行的应用设置这两种负载均衡器。

您可以通过多种方式在 Google Cloud 上实现负载均衡。 本实验将引导您完成下列负载均衡器的设置过程：

• 网络负载均衡器
• HTTP(S) 负载均衡器

建议您自己手动输入命令，这有助于您学习核心概念。 很多实验中都有一个代码块，其中会包含所需的命令。 在实验过程中，您可以轻松复制代码块中的命令并粘贴至合适位置。

学习内容

• 设置网络负载均衡器。
• 设置 HTTP 负载均衡器。
• 通过实操实验，学习网络负载均衡器和 HTTP 负载均衡器之间的区别。

设置和要求

点击“开始实验”按钮前的注意事项

请阅读以下说明。实验是计时的，并且您无法暂停实验。计时器在您点击开始实验后即开始计时，显示 Google Cloud 资源可供您使用多长时间。

此实操实验可让您在真实的云环境中开展实验活动，免受模拟或演示环境的局限。我们会为您提供新的临时凭据，让您可以在实验规定的时间内用来登录和访问 Google Cloud。

为完成此实验，您需要：

• 能够使用标准的互联网浏览器（建议使用 Chrome 浏览器）。

注意：请使用无痕模式或无痕浏览器窗口运行此实验。这可以避免您的个人账号与学生账号之间发生冲突，这种冲突可能导致您的个人账号产生额外费用。

• 完成实验的时间 - 请注意，实验开始后无法暂停。

注意：如果您已有自己的个人 Google Cloud 账号或项目，请不要在此实验中使用，以避免您的账号产生额外的费用。

如何开始实验并登录 Google Cloud 控制台

1. 点击开始实验按钮。如果该实验需要付费，系统会打开一个弹出式窗口供您选择付款方式。左侧是实验详细信息面板，其中包含以下各项：

   • 打开 Google 控制台按钮
   • 剩余时间
   • 进行该实验时必须使用的临时凭据
   • 帮助您逐步完成本实验所需的其他信息（如果需要）

2. 点击打开 Google 控制台。 该实验会启动资源并打开另一个标签页，显示登录页面。

   提示：请将这些标签页安排在不同的窗口中，并将它们并排显示。

   注意：如果您看见选择帐号对话框，请点击使用其他帐号。

3. 如有必要，请从实验详细信息面板复制用户名，然后将其粘贴到登录对话框中。点击下一步。

4. 请从实验详细信息面板复制密码，然后将其粘贴到欢迎对话框中。点击下一步。

   重要提示：您必须使用左侧面板中的凭据。请勿使用您的 Google Cloud Skills Boost 凭据。 注意：在本次实验中使用您自己的 Google Cloud 帐号可能会产生额外费用。

5. 继续在后续页面中点击以完成相应操作：

   • 接受条款及条件。
   • 由于该帐号为临时帐号，请勿添加帐号恢复选项或双重验证。
   • 请勿注册免费试用。

片刻之后，系统会在此标签页中打开 Cloud 控制台。

注意：您可以点击左上角的导航菜单来查看列有 Google Cloud 产品和服务的菜单。

激活 Cloud Shell

Cloud Shell 是一种装有开发者工具的虚拟机。它提供了一个永久性的 5GB 主目录，并且在 Google Cloud 上运行。Cloud Shell 提供可用于访问您的 Google Cloud 资源的命令行工具。

1. 点击 Google Cloud 控制台顶部的激活 Cloud Shell 。

如果您连接成功，即表示您已通过身份验证，且当前项目会被设为您的 PROJECT_ID 环境变量所指的项目。输出内容中有一行说明了此会话的 PROJECT_ID：

Your Cloud Platform project in this session is set to YOUR_PROJECT_ID

gcloud 是 Google Cloud 的命令行工具。它已预先安装在 Cloud Shell 上，且支持 Tab 自动补全功能。

2. （可选）您可以通过此命令列出活跃账号名称：

gcloud auth list

3. 点击授权。

4. 现在，输出的内容应如下所示：

输出：

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

5. （可选）您可以通过此命令列出项目 ID：

gcloud config list project

输出：

[core] project = <project_ID>

输出示例：

[core] project = qwiklabs-gcp-44776a13dea667a6 Note: For full documentation of gcloud, in Google Cloud, refer to the gcloud CLI overview guide.

任务 1. 为所有资源设置默认区域和可用区

1. 设置默认区域：

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

2. 在 Cloud Shell 中设置默认可用区：

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

   如需详细了解如何选择可用区和区域，请参阅 Compute Engine 文档中的区域和可用区指南。

任务 2. 创建多个网络服务器实例

对于此实验中的负载均衡场景，您需要创建三个 Compute Engine 虚拟机实例，并在这些实例上安装 Apache，然后添加一条允许 HTTP 流量访问这些实例的防火墙规则。

下方所示代码可将该可用区设置为 。通过设置标记字段，您可以一次性同时引用所有这些实例，例如使用防火墙规则。 这些命令也会在每个实例上安装 Apache，还会为每个实例提供唯一的首页。

1. 运用以下代码，在默认可用区中创建一个虚拟机 www1：

   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 服务器：www1

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

2. 运用以下代码，在默认可用区中创建一个虚拟机 www2：

   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 服务器：www2

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

3. 在默认可用区中创建一个虚拟机 www3。

   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 服务器：www3

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

4. 创建允许外部流量访问虚拟机实例的防火墙规则：

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

现在，您需要获取这些实例的外部 IP 地址，并验证它们是否正在运行。

5. 运行以下命令，列出您的实例。您可以在 EXTERNAL_IP 列查看这些实例的 IP 地址：

   gcloud compute instances list

6. 运行 curl 命令，将 [IP_ADDRESS] 替换为您每个虚拟机的 IP 地址，从而验证这些虚拟机是否正在运行：

   curl http://[IP_ADDRESS]

   点击下方的检查我的进度，确认您是否创建了一组网络服务器。

   创建多个网络服务器实例

任务 3. 配置负载均衡服务

配置负载均衡服务时，您的虚拟机实例将接收发往您配置的静态外部 IP 地址的数据包。 如果虚拟机实例是使用 Compute Engine 映像创建的，则系统会自动配置实例，处理此 IP 地址。

注意： 如需详细了解如何设置网络负载均衡，请参阅外部 TCP/UDP 网络负载均衡概览指南。

1. 为负载均衡器创建静态外部 IP 地址：

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

   输出：

   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. 添加旧版 HTTP 健康检查资源：

   gcloud compute http-health-checks create basic-check

3. 向您的实例所在的区域添加目标池。运行以下命令，创建目标池并执行必要的健康检查，确保服务正常运行：

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

4. 将实例添加到目标池：

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

5. 添加转发规则：

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

   点击下方的检查我的进度，验证您是否已创建指向 Web 服务器的 L4 网络负载均衡器。

   配置负载均衡服务

任务 4. 将流量发送到您的实例

在配置了负载均衡服务后，您可以开始将流量发送到转发规则并观察流量被分散到不同的实例。

1. 输入以下命令，查看负载均衡器使用的 www-rule 转发规则的外部 IP 地址：

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

2. 访问外部 IP 地址

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

3. 显示外部 IP 地址

   echo $IPADDRESS

4. 使用 curl 命令来访问外部 IP 地址（将 IP_ADDRESS 替换为之前的命令所输出的外部 IP 地址）：

   while true; do curl -m1 $IPADDRESS; done

   三个实例会随机轮流接收来自 curl 命令的响应。如果响应最初不成功，请等待大约 30 秒时间，以便配置加载完成并将实例的状态标记为“健康状况良好”，然后再次尝试。

5. 使用 Ctrl + C 停止运行该命令。

任务 5. 创建 HTTP 负载均衡器

HTTP(S) 负载均衡是以 Google Front End (GFE) 为基础实现的。 这些 GFE 分布于全球各地，可通过 Google 的全球网络和控制层面协同运作。 您可以将网址规则配置为将一些网址路由到一组实例，然后将其他网址路由到其他实例。

请求始终会被路由到距离用户最近的那组实例，当然，该组实例必须有足够的处理能力且适合处理该请求才行。 如果最近的那组实例没有足够的处理能力，则系统会将该请求发送到有足够处理能力的最近一组实例。

如需使用 Compute Engine 后端设置负载均衡器，您的虚拟机必须属于某个实例组。 这个代管式实例组提供了一组虚拟机，用于运行外部 HTTP 负载均衡器的后端服务器。 对于此实验，后端会传送其各自的主机名。

1. 首先，创建负载均衡器模板：

   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'

   代管式实例组 (MIG) 可让您在多个相同的虚拟机上运行应用。您可以利用自动化 MIG 服务让您的工作负载具有可扩缩性和高可用性，这些服务包括自动扩缩、自动修复、区域（多可用区）部署和自动更新。

2. 基于该模板创建一个代管式实例组：

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

3. 创建 fw-allow-health-check 防火墙规则。

   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 注意：入站流量规则允许来自 Google Cloud 健康检查系统（130.211.0.0/22 和 35.191.0.0/16）的流量。 本实验使用目标标记 allow-health-check 来标识虚拟机

4. 现在您的实例已启动并正在运行，接下来请设置一个全局静态外部 IP 地址，以供客户用来访问您的负载均衡器：

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

   请记下预留的 IPv4 地址：

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

5. 为负载均衡器创建健康检查：

   gcloud compute health-checks create http http-basic-check \ --port 80 注意：Google Cloud 提供的健康检查机制可确定后端实例是否能够正确响应流量。 如需了解详情，请参阅“创建健康检查”文档。

6. 创建后端服务：

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

7. 将您的实例组作为后端添加到后端服务：

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

8. 创建网址映射关系，以将传入的请求路由到默认的后端服务：

   gcloud compute url-maps create web-map-http \ --default-service web-backend-service 注意：网址映射是一个 Google Cloud 配置资源，用于向后端服务或后端存储桶路由请求。 例如，对于外部 HTTP(S) 负载均衡器，您可以使用单个网址映射，根据网址映射中配置的规则将请求路由到不同的目的地：
   • 针对 https://example.com/video 的请求会路由到一个后端服务。
   • 针对 https://example.com/audio 的请求会路由到另一个后端服务。
   • 针对 https://example.com/images 的请求会路由到一个 Cloud Storage 后端存储桶。
   • 针对任何其他主机和路径组合的请求会路由到默认后端服务。

9. 创建一个目标 HTTP 代理，以将请求路由到您的网址映射：

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

10. 创建一条全局转发规则，将传入的请求路由到相应代理：

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

注意： 转发规则及其对应的 IP 地址构成 Google Cloud 负载均衡器的前端配置。 如需详细了解转发规则的基本知识，请参阅转发规则概览指南。

点击下方的检查我的进度，验证您是否已创建 L7 HTTP(S) 负载均衡器。

创建 HTTP 负载均衡器

任务 6. 测试发送到您的实例的流量

1. 在 Google Cloud 控制台的导航菜单中，点击网络服务 > 负载均衡。

2. 点击您刚刚创建的负载均衡器 (web-map-http)。

3. 在后端部分，点击后端的名称，并确认虚拟机健康状况良好。如果虚拟机健康状况不佳，请稍等片刻，然后尝试重新加载页面。

4. 当虚拟机健康状况良好时，请打开网络浏览器并转到 http://IP_ADDRESS/（将 IP_ADDRESS 替换为负载均衡器的 IP 地址），以此测试负载均衡器。

测试过程可能需要三到五分钟时间。 如果无法连接，请等待一分钟，然后重新加载浏览器。

您的浏览器应该会呈现一个页面，其中的内容显示提供该页面的实例的名称及其可用区（例如，Page served from: lb-backend-group-xxxx）。

恭喜！

您已成功创建网络负载均衡器和 HTTP(s) 负载均衡器，练习了如何使用实例模板和代管式实例组。

完成挑战任务

本自学实验已纳入 Google Cloud 基础知识挑战任务中。 一项挑战任务就是一系列相关的实验，学习时按部就班地完成这些实验即可。 完成挑战任务即可赢得一枚徽章，以表彰您取得的成就。您可以公开展示徽章，还可以在您的在线简历或社交媒体账号中加入指向徽章的链接。欢迎注册参加此挑战任务，完成后就能立即获得相应的积分。
前往目录查看所有可供参与的挑战任务。

参与下一项实验

欢迎您继续参与挑战任务，下一项实验是 Hello Node Kubernetes；或者，您也可以查看下面这些推荐实验：

• 利用 Google Cloud Marketplace 配置服务
• Cloud Monitoring：Qwik Start

后续步骤/了解详情

• 使用后端服务设置网络负载均衡器
• 设置简单的外部 HTTPS 负载均衡器
• 外部 HTTP(S) 负载均衡概览

Google Cloud 培训和认证

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上次更新手册的时间：2023 年 9 月 19 日

上次测试实验的时间：2023 年 9 月 19 日

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