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Arm アーキテクチャに Autopilot ワークロードをデプロイする

Autopilot

このページでは、Arm アーキテクチャに基づくノードをリクエストするために Google Kubernetes Engine（GKE）Autopilot デプロイメントを構成する方法について説明します。

Autopilot の Arm アーキテクチャについて

Autopilot クラスタは、特定のハードウェア要件があるワークロード用のコンピューティングクラスを提供します。こうしたコンピューティングクラスの中には、amd64 や arm64 など複数の CPU アーキテクチャをサポートするものがあります。

Arm ノードのユースケース

Arm アーキテクチャを使用したノードは、同様の x86 ノードよりも費用対効果の高いパフォーマンスを提供します。次のような状況では、Autopilot ワークロードに Arm を選択する必要があります。

環境では、ビルドとテストに Arm アーキテクチャが使用されている。
Arm CPU 上で動作する Android デバイス向けのアプリケーションを開発している。
マルチアーキテクチャイメージを使用しており、ワークロードの実行中に費用を最適化する必要がある。

始める前に

作業を始める前に、次のタスクが完了していることを確認してください。

Google Kubernetes Engine API を有効にする。

Google Kubernetes Engine API を有効化

このタスクに Google Cloud CLI を使用する場合は、gcloud CLI をインストールして初期化します。gcloud CLI をインストール済みの場合は、gcloud components update コマンドを実行して最新のバージョンを取得します。以前のバージョンの gcloud CLI では、このドキュメントのコマンドを実行できない場合があります。
注: gcloud CLI がすでにインストールされている場合には、必ず compute/region プロパティを設定してください。主にゾーンクラスタを使用する場合は、代わりに compute/zone を設定します。デフォルトのロケーションを設定することで、gcloud CLI のエラー（One of [--zone, --region] must be supplied: Please specify location など）を防止できます。クラスタのロケーションが設定したデフォルトと異なる場合は、特定のコマンドでロケーションの指定が必要になることがあります。

Arm ノードの要件と制限事項を確認します。

要件

autopilot-arm ComputeClass を使用するには、クラスタで GKE バージョン 1.35.3-gke.1389000 以降が実行されていることを確認します。
Autopilot ComputeClass を使用する GKE Standard クラスタで、スマートデフォルト（kubernetes.io/arch: arm64 ラベルのみを指定）、autopilot-arm-spot ComputeClass、autopilot-arm ComputeClass などの機能を使用するには、クラスタでバージョン 1.36.0-gke.3302001 以降を実行する必要があります。
C4A、N4A、または Tau T2A Compute Engine マシンタイプの割り当てがあることを確認します。
Arm アーキテクチャ用に構築されたコンテナイメージを含む Pod があることを確認します。

Autopilot で Arm ノードをリクエストする方法

Arm ノードで Pod を実行するように Autopilot に指示するには、nodeSelector またはノードアフィニティルールを使用して、次のいずれかのセレクタ（GKE のタイプとバージョンによって異なる）を指定します。

Autopilot クラスタ（スマートデフォルト）の場合: アーキテクチャタイプのみを指定します。
- kubernetes.io/arch: arm64
ワークロードが Autopilot クラスタで実行されている場合、汎用 Arm プラットフォームが選択されます。
Autopilot クラスタまたは Autopilot ComputeClass を使用する Standard クラスタ（ComputeClass のみ）の場合: ComputeClass を指定します。
- cloud.google.com/compute-class: autopilot-arm（または autopilot-arm-spot）
このクラスを選択すると、コンテナ最適化 Arm プラットフォーム（またはその Spot VM バリアント）でワークロードがスケジュールされ、アドミッション時に必要な kubernetes.io/arch: arm64 セレクタが Pod に自動的に追加されます。
明示的な選択（古い GKE バージョン）: バージョン 1.35.3-gke.1389000 以降 1.36.0-gke.3302001 より前の Autopilot クラスタでは、次の両方のセレクタを指定して、汎用 Arm プラットフォームを選択します。この組み合わせは、下位互換性を確保するために、新しい GKE バージョンでもサポートされています。
- cloud.google.com/compute-class: autopilot-arm
- kubernetes.io/arch: arm64
特定のハードウェア要件があるワークロードの場合: 次のいずれかを指定します。
- Standard クラスタの kubernetes.io/arch: arm64。GKE はデフォルトで、Pod を C4A マシンタイプに配置します。
- cloud.google.com/machine-family: ARM_MACHINE_SERIES。 ARM_MACHINE_SERIES を Arm マシンシリーズ（C4A、N4A、T2A など）に置き換えます。GKE は、指定されたシリーズに Pod を配置します。

デフォルトでは、Performance 以外のラベルを使用すると、そのノードに使用可能な容量がある場合に、GKE は他の Pod を同じノードに配置します。Pod ごとに専用のノードをリクエストするには、アーキテクチャまたはマシンファミリーのラベルとともに、マニフェストに cloud.google.com/compute-class: Performance ラベルを追加します。詳細については、マシンシリーズを選択して Autopilot Pod のパフォーマンスを最適化するをご覧ください。

また、arm64 ラベルと Scale-Out ラベルを使用して T2A をリクエストすることもできます。Spot Pod 用に Arm アーキテクチャをリクエストすることもできます。

ワークロードをデプロイすると、Autopilot は次の処理を行います。

Arm ノードを自動的にプロビジョニングして Pod を実行します。
新しいノードを自動的に taint し、非 Arm Pod がそれらのノードでスケジュールされないようにします。
Arm Pod に toleration を自動的に追加して、新しいノードでのスケジューリングを可能にします。

Arm アーキテクチャのリクエストの例

次の例の仕様は、ノードセレクタまたはノードアフィニティルールを使用して Autopilot で Arm アーキテクチャをリクエストする方法を示しています。

nodeSelector

次のマニフェストの例では、スマートデフォルトを使用して Autopilot コンテナ最適化 Arm ノードをリクエストしています。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-arm
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-arm
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-arm
    spec:
      nodeSelector:
        kubernetes.io/arch: arm64
      containers:
      - name: nginx-arm
        image: nginx
        resources:
          requests:
            cpu: 2000m
            memory: 2Gi

または、autopilot-arm（Spot VM の場合は autopilot-arm-spot）ComputeClass を明示的に指定して、コンテナ最適化 Arm プラットフォームをリクエストすることもできます。

...
    spec:
      nodeSelector:
        cloud.google.com/compute-class: autopilot-arm
...

Autopilot コンテナ最適化ノードではなく特定のハードウェアをリクエストするには、ComputeClass を置き換えるか、セレクタに cloud.google.com/machine-family: C4A を追加します。

nodeAffinity

ノードアフィニティを使用して Arm ノードをリクエストできます。

次のマニフェストの例では、スマートデフォルトを使用して Autopilot コンテナ最適化 Arm ノードをリクエストしています。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-arm
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-arm
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-arm
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 25
      containers:
      - name: nginx-arm
        image: nginx
        resources:
          requests:
            cpu: 2000m
            memory: 2Gi
            ephemeral-storage: 1Gi
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: kubernetes.io/arch
                operator: In
                values:
                - arm64

Autopilot コンテナ最適化ノードではなく特定のハードウェアをリクエストするには、kubernetes.io/arch を特定のマシンファミリーアフィニティルールまたは Performance や Scale-Out などのリクエストクラスに置き換えます。

推奨事項

パイプラインの一部としてマルチアーキテクチャイメージをビルドして使用する。マルチアーキテクチャイメージを使用すると、Pod が x86 ノードに配置されている場合でも Pod が確実に実行されます。
ワークロードのマニフェストでアーキテクチャおよびコンピューティングクラスを明示的にリクエストします。そうしないと、Autopilot は、選択したコンピューティングクラスのデフォルトアーキテクチャを使用します（Arm ではない可能性があります）。

対象

次のリージョンでは、Arm アーキテクチャに Autopilot ワークロードをデプロイできます。us-east1、us-west1、europe-west1、europe-west2、europe-west4、asia-southeast1、us-central1。

トラブルシューティング

一般的なエラーとトラブルシューティング情報については、Arm ワークロードのトラブルシューティングをご覧ください。