Google Cloud Platformi avamine Pythoniga: põhjalik juhend GCP teenustele juurdepääsuks

Google Cloud Platform (GCP) pakub laia valikut teenuseid skaleeritavate ja usaldusväärsete rakenduste loomiseks ja juurutamiseks. Python oma selge süntaksi ja ulatuslike teekidega on populaarne valik GCP-ga suhtlemiseks. See juhend annab põhjaliku ülevaate Pythoni klienditeegi kasutamisest GCP teenustele juurdepääsuks ja nende haldamiseks, arvestades globaalset publikut erineva tehnilise taustaga.

Miks kasutada Pythonit GCP-ga?

Python pakub GCP-ga suhtlemiseks mitmeid eeliseid:

• Kasutuslihtsus: Pythoni loetav süntaks lihtsustab arendust, muutes GCP rakenduste õppimise ja hooldamise lihtsamaks.
• Põhjalikud teegid: Google pakub hästi hooldatud Pythoni klienditeeki, mis on spetsiaalselt loodud GCP teenuste jaoks.
• Tugev kogukonna tugi: Suur ja aktiivne Pythoni kogukond pakub rikkalikult ressursse, õpetusi ja tuge GCP arenduseks.
• Automatiseerimine ja skriptimine: Python on suurepärane ülesannete automatiseerimiseks ja infrastruktuuri halduse skriptimiseks, mis on pilvekeskkondade jaoks ülioluline.
• Andmeteadus ja masinõpe: Python on andmeteaduse ja masinõppe eelistatud keel, mis integreerub sujuvalt GCP AI/ML teenustega.

Keskkonna seadistamine

Enne alustamist peate seadistama oma Pythoni keskkonna ja installima vajalikud teegid.

1. Pythoni ja Pipi installimine

Kui teil pole Pythonit installitud, laadige alla ja installige uusim versioon Pythoni ametlikult veebisaidilt (https://www.python.org/downloads/). Pip, Pythoni pakihaldur, on tavaliselt Pythoni installatsioonidega kaasas.

Kontrollimine: Avage oma terminal või käsurida ja käivitage järgmised käsud:

python --version
pip --version

Need käsud peaksid kuvama installitud Pythoni ja Pipi versioonid.

2. Google Cloudi klienditeegi installimine Pythoni jaoks

Teek `google-cloud-python` pakub juurdepääsu kõigile GCP teenustele. Installige see Pipi abil:

pip install google-cloud-storage google-cloud-compute google-cloud-pubsub # Näide - Installige storage, compute ja pubsub paketid

Installige ainult nende GCP teenuste spetsiifilised klienditeegid, mida kavatsete kasutada. See vähendab teie rakenduse sõltuvuste suurust.

Näide (Cloud Storage): Cloud Storage'i klienditeegi installimiseks:

pip install google-cloud-storage

3. Autentimise konfigureerimine

Autentimine on oluline selleks, et anda teie Pythoni rakendusele luba GCP ressurssidele juurdepääsuks. Saadaval on mitu autentimismeetodit:

• Teenusekontod: Soovitatav GCP-s töötavate rakenduste jaoks (nt Compute Engine, Cloud Functions, Cloud Run).
• Kasutajate volitused: Sobivad kohalikuks arenduseks ja testimiseks.

Teenusekontode kasutamine (soovitatav tootmiskeskkonda)

Teenusekontod on mitteinimlikud kontod, mida saab kasutada rakenduste ja teenuste autentimiseks. Need pakuvad turvalise ja kontrollitud viisi GCP ressurssidele juurdepääsu andmiseks.

1. Loo teenusekonto: Google Cloud Console'is navigeerige IAM & Admin > Service Accounts ja klõpsake Loo teenusekonto. Andke oma teenusekontole nimi ja kirjeldus.
2. Anna õigused: Määra oma teenusekontole sobivad rollid vastavalt GCP ressurssidele, millele teie rakendus peab juurde pääsema (nt `roles/storage.objectAdmin` täieliku kontrolli jaoks Cloud Storage'i objektide üle).
3. Laadi alla teenusekonto võti: Looge oma teenusekonto jaoks JSON-võtmefail ja laadige see alla. Käsitsege seda võtmefaili äärmiselt ettevaatlikult, kuna see annab juurdepääsu teie GCP ressurssidele. Hoidke seda turvaliselt ja ärge kunagi lisage seda versioonikontrolli.
4. Määra keskkonnamuutuja `GOOGLE_APPLICATION_CREDENTIALS`: Määra keskkonnamuutujaks `GOOGLE_APPLICATION_CREDENTIALS` allalaaditud JSON-võtmefaili tee.

Näide (Linux/macOS):

export GOOGLE_APPLICATION_CREDENTIALS="/path/to/your/service-account-key.json"

Näide (Windows):

set GOOGLE_APPLICATION_CREDENTIALS=C:\path\to\your\service-account-key.json

Oluline turvalisuse märkus: Vältige teenusekonto võtme otse oma koodi sisse kirjutamist. Keskkonnamuutuja `GOOGLE_APPLICATION_CREDENTIALS` kasutamine on soovitatav lähenemine turvalisuse ja hooldatavuse tagamiseks.

Kasutajate volituste kasutamine (kohalikuks arenduseks)

Kohalikuks arenduseks ja testimiseks saate kasutada oma Google Cloudi kasutajatunnuseid.

1. Installige Google Cloud SDK (gcloud): Laadige alla ja installige Google Cloud SDK ametlikult veebisaidilt (https://cloud.google.com/sdk/docs/install).
2. Autentige gcloudiga: Käivitage oma terminalis või käsureal järgmine käsk:

gcloud auth application-default login

See käsk avab brauseriakna, kus saate sisse logida oma Google Cloudi kontole ja anda Google Cloud SDK-le vajalikud õigused.

GCP teenustele juurdepääs Pythoniga

Kui olete oma keskkonna seadistanud ja autentimise konfigureerinud, saate hakata GCP teenustele juurde pääsema Pythoni klienditeegi abil. Siin on mõned näited:

1. Cloud Storage

Cloud Storage pakub skaleeritavat ja vastupidavat objektihoidlat. Pythoni klienditeegi abil saate oma Cloud Storage'i salvestuskohtades objekte üles laadida, alla laadida ja hallata.

Näide: faili üleslaadimine Cloud Storage'i

from google.cloud import storage

# Asendage oma salvestusruumi nime ja failiteega
BUCKET_NAME = "your-bucket-name"
FILE_PATH = "/path/to/your/local/file.txt"
OBJECT_NAME = "remote/file.txt" # Nimi, mille soovite failile anda Cloud Storage'is

client = storage.Client()
bucket = client.bucket(BUCKET_NAME)
blob = bucket.blob(OBJECT_NAME)
blob.upload_from_filename(FILE_PATH)

print(f"Fail {FILE_PATH} laaditi üles asukohta gs://{BUCKET_NAME}/{OBJECT_NAME}.")

Selgitus:

• `from google.cloud import storage`: Impordib Cloud Storage'i mooduli.
• `storage.Client()`: Loob Cloud Storage'i kliendi objekti, kasutades varem määratud autentimisandmeid.
• `client.bucket(BUCKET_NAME)`: Saab viite määratud Cloud Storage'i salvestuskohale.
• `bucket.blob(OBJECT_NAME)`: Loob salvestuskohas bloobi (objekti) määratud nimega.
• `blob.upload_from_filename(FILE_PATH)`: Laadib faili kohalikult failiteelt Cloud Storage'i bloobi.

Näide: faili allalaadimine Cloud Storage'ist

from google.cloud import storage

# Asendage oma salvestusruumi nime, objekti nime ja kohaliku failiteega
BUCKET_NAME = "your-bucket-name"
OBJECT_NAME = "remote/file.txt"
FILE_PATH = "/path/to/your/local/downloaded_file.txt"

client = storage.Client()
bucket = client.bucket(BUCKET_NAME)
blob = bucket.blob(OBJECT_NAME)
blob.download_to_filename(FILE_PATH)

print(f"Fail gs://{BUCKET_NAME}/{OBJECT_NAME} laaditi alla asukohta {FILE_PATH}.")

2. Compute Engine

Compute Engine pakub virtuaalmasinaid (VM-e) GCP-s. Pythoni klienditeegi abil saate hallata Compute Engine'i eksemplare, sealhulgas neid luua, käivitada, peatada ja kustutada.

Näide: Compute Engine'i eksemplaride loetelu

from google.cloud import compute_v1

# Asendage oma projekti ID ja tsooniga
PROJECT_ID = "your-project-id"
ZONE = "us-central1-a"

client = compute_v1.InstancesClient()

request = compute_v1.ListInstancesRequest(
 project=PROJECT_ID,
 zone=ZONE
)

# Tehke päring
pager = client.list(request=request)

print("Eksemplarid projektis ja tsoonis:")
# Käsitle vastust
for response in pager:
 print(response)

Selgitus:

• `from google.cloud import compute_v1`: Impordib Compute Engine'i mooduli (v1 versioon). Kaaluge uuema versiooni kasutamist, kui see on saadaval.
• `compute_v1.InstancesClient()`: Loob Compute Engine'i kliendi objekti.
• `compute_v1.ListInstancesRequest()`: Loob päringu eksemplaride loetelu saamiseks määratud projektis ja tsoonis.
• `client.list(request=request)`: Saadab päringu Compute Engine'i API-le.
• Kood itereerib seejärel vastuse (pager-objekti) läbi ja prindib iga eksemplari kohta teabe.

3. Cloud Functions

Cloud Functions pakub serverivabu täitmiskeskkondi. Pythoni klienditeegi abil saate Cloud Functions'e juurutada ja hallata.

Näide: Cloud Functioni juurutamine (nõuab Google Cloud SDK-d)

Cloud Functioni juurutamine hõlmab sageli Google Cloud SDK (gcloud) otsest kasutamist, kuigi Cloud Functions API-le saab keerukamate stsenaariumide korral juurde pääseda ka Pythoni klienditeegi kaudu. See näide demonstreerib põhilist gcloudi juurutamiskäsku. Esmalt looge main.py ja requirements.txt:

main.py (näide)

def hello_world(request):
 return 'Hello, World!'

requirements.txt (näide)

functions-framework

Juurutuskäsk:

gcloud functions deploy your-function-name --runtime python310 --trigger-http --entry-point hello_world

Selgitus:

• `gcloud functions deploy your-function-name`: Juurutab Cloud Functioni määratud nimega. Asenda `your-function-name` oma funktsioonile soovitud nimega.
• `--runtime python310`: Määrab Pythoni käituskeskkonna (nt python310, python311). Valige toetatud käituskeskkond.
• `--trigger-http`: Konfigureerib funktsiooni käivituma HTTP päringute kaudu.
• `--entry-point hello_world`: Määrab funktsiooni, mis käivitatakse funktsiooni vallandamisel. See vastab failis `main.py` määratletud funktsioonile `hello_world`.

4. Cloud Run

Cloud Run võimaldab teil juurutada konteineriseeritud rakendusi serverivabas keskkonnas. Cloud Runi teenuseid saate hallata Pythoni klienditeegi abil, kuid juurutamine toimub sageli Google Cloud SDK või infrastruktuur koodina (IaC) tööriistade, nagu Terraform, abil.

Näide: Cloud Runi teenuse juurutamine (nõuab Google Cloud SDK-d ja Dockerit)

Cloud Runi juurutused algavad sageli Dockerfile'iga.

Dockerfile (näide):

FROM python:3.10

WORKDIR /app

COPY requirements.txt .
RUN pip install -r requirements.txt

COPY . .

CMD ["gunicorn", "--bind", "0.0.0.0:8080", "main:app"]

main.py (näide) - Minimaalne Flask rakendus

from flask import Flask

app = Flask(__name__)

@app.route("/")
def hello_world():
 return "Hello from Cloud Run!"

if __name__ == "__main__":
 app.run(debug=True, host='0.0.0.0', port=8080)

requirements.txt (näide):

flask
gunicorn

Juurutuskäsud:

# Ehita Docker pilt
docker build -t gcr.io/your-project-id/cloud-run-image .

# Lükka pilt Google Container Registrisse
docker push gcr.io/your-project-id/cloud-run-image

# Juuruta Cloud Run teenus
gcloud run deploy your-cloud-run-service \
 --image gcr.io/your-project-id/cloud-run-image \
 --platform managed \
 --region us-central1 \
 --allow-unauthenticated

Selgitus:

• `docker build`: Ehitab Dockerfile'ist Docker pildi. Asenda `gcr.io/your-project-id/cloud-run-image` soovitud pildi nime ja Google Container Registry teega.
• `docker push`: Lükkab Docker pildi Google Container Registrisse (GCR). Peate olema Dockeriga GCR-iga autentimiseks konfigureeritud.
• `gcloud run deploy`: Juurutab Cloud Runi teenuse.
• `--image`: Määrab teenuse jaoks kasutatava Docker pildi.
• `--platform managed`: Määrab, et teenus tuleks juurutada täielikult hallatud Cloud Runi platvormil.
• `--region`: Määrab piirkonna, kuhu teenus tuleks juurutada.
• `--allow-unauthenticated`: Lubab autentimata juurdepääsu teenusele (testimise eesmärgil). Tootmiskeskkonnas peaksite konfigureerima õige autentimise.

5. Cloud SQL

Cloud SQL pakub hallatud relatsioonilisi andmebaase GCP-s. Pythoni klienditeegi (koos andmebaasispetsiifiliste teekidega nagu `psycopg2` PostgreSQL-i jaoks või `pymysql` MySQL-i jaoks) abil saate ühenduda Cloud SQL-i eksemplaridega ja neid hallata.

Näide: ühenduse loomine Cloud SQL PostgreSQLi eksemplariga

import psycopg2

# Asendage oma Cloud SQL-i eksemplari ühenduse nime, andmebaasi nime, kasutajanime ja parooliga
INSTANCE_CONNECTION_NAME = "your-project-id:your-region:your-instance-name"
DB_NAME = "your_database_name"
DB_USER = "your_username"
DB_PASS = "your_password"

try:
 conn = psycopg2.connect(
  f"host=/cloudsql/{INSTANCE_CONNECTION_NAME} dbname={DB_NAME} user={DB_USER} password={DB_PASS}"
 )
 print("Edukalt ühendatud Cloud SQL-iga!")

 # Teostage siin andmebaasi toiminguid (nt käivitage päringuid)
 cur = conn.cursor()
 cur.execute("SELECT version();")
 db_version = cur.fetchone()
 print(f"Andmebaasi versioon: {db_version}")

except Exception as e:
 print(f"Viga Cloud SQL-iga ühendamisel: {e}")

finally:
 if conn:
  cur.close()
  conn.close()
  print("Ühendus suletud.")

Selgitus:

• `import psycopg2`: Impordib teegi `psycopg2`, PostgreSQL-i adapteri Pythoni jaoks. Peate selle installima, kasutades `pip install psycopg2-binary`.
• `INSTANCE_CONNECTION_NAME`: See on oluline identifikaator, mis määrab, kuidas ühenduda teie Cloud SQL-i eksemplariga. Selle väärtuse leiate Google Cloud Console'ist oma Cloud SQL-i eksemplari üksikasjade alt.
• Funktsioon `psycopg2.connect()` loob ühenduse andmebaasiga, kasutades antud parameetreid.
• Seejärel käivitab kood lihtsa päringu andmebaasi versiooni hankimiseks ja prindib selle konsoolile.
• `finally` plokk tagab, et andmebaasi ühendus suletakse korralikult, isegi kui tekivad vead.

Parimad tavad Pythoni kasutamisel GCP-ga

Siin on mõned parimad tavad, mida järgida GCP rakenduste arendamisel Pythoniga:

• Kasuta teenusekontosid: Kasutage autentimiseks alati teenusekontosid, eriti tootmiskeskkondades. Andke neile ainult vajalikud õigused (vähima privileegi põhimõte).
• Halda sõltuvusi: Kasutage rakenduse sõltuvuste haldamiseks faili `requirements.txt`. See tagab järjepidevad juurutused ja lihtsustab sõltuvuste haldamist.
• Käsitse vigu: Rakendage korralik veakäsitlus, et graatsiliselt käsitleda erandeid ja vältida rakenduse krahhe. Kasutage try-except plokke potentsiaalsete vigade püüdmiseks ja nende logimiseks silumiseks.
• Logi tõhusalt: Kasutage GCP Cloud Logingu teenust rakenduse sündmuste ja vigade logimiseks. See annab väärtuslikku teavet teie rakenduse käitumise kohta ja aitab tõrkeotsingul.
• Kasuta keskkonnamuutujaid: Salvestage tundlik teave, nagu API võtmed ja andmebaasi volitused, keskkonnamuutujatesse. See takistab nende koodi sisse kõvasti kodeerimist ja parandab turvalisust.
• Optimeeri jõudluse jaoks: Kasutage vahemälu, asünkroonseid toiminguid ja muid optimeerimistehnikaid, et parandada oma GCP rakenduste jõudlust. Kaaluge GCP teenuste, nagu Cloud CDN, kasutamist sisu edastamiseks.
• Jälgi oma rakendusi: Kasutage GCP Cloud Monitoringu teenust oma rakenduste tervise ja jõudluse jälgimiseks. Seadistage hoiatused, et teid probleemidest teavitataks.
• Automatiseeri juurutusi: Kasutage juurutusprotsessi automatiseerimiseks infrastruktuuri koodina (IaC) tööriistu, nagu Terraform või juurutamiskonveiereid. See tagab järjepidevad ja korratavad juurutused.
• Vali õige GCP teenus: Valige oma rakenduse vajadustele sobiv GCP teenus. Arvestage selliste teguritega nagu skaleeritavus, maksumus ja operatiivne keerukus. Näiteks Cloud Functions sobivad hästi sündmuspõhiste ülesannete jaoks, samas kui Cloud Run on ideaalne konteineriseeritud rakenduste juurutamiseks.
• Puhasta ressursid: Ärge unustage puhastada kasutamata GCP ressursse, et vältida tarbetute kulude tekkimist.
• Hoidke teegid ajakohastena: Uuendage regulaarselt oma Pythoni teeke, et saada kasu veaparandustest, turvapaikadest ja uutest funktsioonidest. Kasutage pakettide uuendamiseks `pip`-i: `pip install --upgrade `.
• Kasuta virtuaalkeskkondi: Looge iga projekti jaoks virtuaalkeskkonnad, et isoleerida sõltuvused ja vältida konflikte erinevate projektide vahel.

Globaalsed kaalutlused

GCP rakenduste arendamisel globaalsele publikule arvestage järgmiste teguritega:

• Andmete asukoht: Mõistke andmete asukoha nõudeid oma sihtpiirkondadele. Valige GCP piirkonnad, mis vastavad nendele nõuetele.
• Latentsus: Minimeerige latentsust, juurutades oma rakendused kasutajatele geograafiliselt lähedastes piirkondades.
• Lokaliseerimine: Lokaliseerige oma rakenduse kasutajaliides ja sisu erinevate keelte ja piirkondade jaoks.
• Valuuta ja maksete töötlemine: Kui teie rakendus hõlmab finantstehinguid, veenduge, et toetate oma sihtpiirkondades kasutatavaid valuutasid ja makseviise.
• Õigus- ja regulatiivne vastavus: Olge teadlik oma sihtpiirkondade õigus- ja regulatiivsetest nõuetest, nagu andmekaitse seadused (nt GDPR) ja ekspordikontroll.
• Ajavööndid: Käsitsege ajavööndeid õigesti, et tagada teie rakenduse kuupäevade ja kellaaegade täpne kuvamine erinevate asukohtade kasutajatele. Kasutage ajavööndi teisenduste haldamiseks teeke nagu `pytz`.
• Kultuuriline tundlikkus: Olge oma rakenduse kasutajaliidese ja sisu kujundamisel teadlik kultuurilistest erinevustest.

Levinud probleemide tõrkeotsing

Siin on mõned levinud probleemid, millega võite Pythoni GCP-ga kasutamisel kokku puutuda, ja kuidas neid lahendada:

• Autentimisvead: Kontrollige, et teie teenusekonto võtmefail oleks kehtiv ja et keskkonnamuutuja `GOOGLE_APPLICATION_CREDENTIALS` oleks õigesti määratud. Samuti veenduge, et teenusekontol oleksid GCP ressurssidele juurdepääsuks vajalikud õigused.
• Juurdepääs keelatud vead: Kontrollige üle oma teenusekontole või kasutajakontole määratud IAM-rollid. Veenduge, et neil oleksid vajalikud õigused toimingu tegemiseks, mida proovite sooritada.
• Impordivead: Kontrollige, et olete installinud vajalikud Pythoni teegid `pip`-i abil. Veenduge, et teekide nimed on õiged ja et kasutate õiget versiooni.
• Võrguühenduse probleemid: Kui käitate oma rakendust VM-eksemplaril, veenduge, et VM-il oleks võrguühendus interneti ja GCP teenustega, millele proovite juurde pääseda. Kontrollige oma tulemüüri reegleid ja võrgukonfiguratsiooni.
• API päringute piirangud: GCP API-del on päringute piirangud kuritarvitamise vältimiseks. Kui ületate päringute piiranguid, võite kokku puutuda vigadega. Rakendage eksponentsiaalset tagasikerimist või vahemälu, et vähendada API kutsete arvu.

Kokkuvõte

Python ja Google Cloud Platform pakuvad võimsat kombinatsiooni skaleeritavate, usaldusväärsete ja globaalselt ligipääsetavate rakenduste loomiseks ja juurutamiseks. Järgides käesolevas juhendis toodud suuniseid ja parimaid tavasid, saate tõhusalt kasutada Pythoni klienditeeki GCP teenustele juurdepääsuks ja nende haldamiseks, andes teile võimaluse luua innovaatilisi lahendusi globaalsele publikule.

Pidage meeles, et seadke alati esikohale turvalisus, optimeerige jõudlust ja arvestage oma rakenduste globaalsete tagajärgedega. Pidev õppimine ja eksperimenteerimine on võti pilvearenduse valdamiseks Pythoniga GCP-s.