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GKE ノードのコンパクトプレースメントを定義する

Autopilot Standard

コンパクトプレースメントポリシーを使用して、Google Kubernetes Engine（GKE）ノードをゾーン内で相互に相対的に配置するかどうかを制御できます。

概要

GKE クラスタにノードプールとワークロードを作成するときには、コンパクトプレースメントポリシーを定義できます。このポリシーでは、これらのノードまたはワークロードを互いにゾーン内の物理的に近い場所に配置するように指定できます。ノードを近づけることで、ノード間のネットワークレイテンシが短縮されます。これは、密結合のバッチワークロードに特に役立ちます。

GKE Autopilot でコンパクトプレースメントを使用する

Autopilot クラスタでは、Pod 仕様にノードセレクタを追加することで、特定のワークロードのコンパクトプレースメントをリクエストできます。デフォルトの Autopilot コンパクトプレースメントポリシーを使用することも、N2 マシンシリーズまたは N2D マシンシリーズの既存の Compute Engine コンパクトプレースメントポリシーを使用することもできます。

制限事項

GKE では、同じゾーンのコンパクトプレースメント内でワークロードがプロビジョニングされます。
コンピューティングクラス Balanced、Performance、Accelerator で使用できます。
C2、C2D、C3、C3D、C4D（1.33.0-gke.1439000 以降）、H3、H4D、N2、N2D のマシンタイプでのみ使用できます。
A100、L4、H100 GPU でのみ使用できます。
コンパクトプレースメントは、最大 1,500 個のノードでグループ化された Pod で使用できます。

コンパクトプレースメントポリシーを有効にする

GKE Autopilot のコンパクトプレースメントを有効にするには、次のキーを使用して nodeSelector を Pod 仕様に追加します。

cloud.google.com/gke-placement-group: 同じコンパクトプレースメントグループ内で実行する必要のある Pod のグループに割り当てる識別子。各プレースメントグループのノード数は 1,500 に制限されています。プレースメントグループは、グループ化するとメリットが得られるワークロードのみに制限し、可能であれば、ワークロードを別々のプレースメントグループに分散することをおすすめします。
リソースのタイプを定義する次のいずれかのキー。
- cloud.google.com/compute-class: "Balanced"
- cloud.google.com/gke-accelerator: "nvidia-tesla-a100"
cloud.google.com/placement-policy-name: （省略可）既存の Compute Engine コンパクトプレースメントポリシーの名前。カスタムコンパクトプレースメントポリシーは、GKE バージョン 1.31.1-gke.2010000 以降でのみ指定できます。

手順については、このページのコンパクトプレースメントポリシーを作成するをご覧ください。

次の Pod 仕様の例では、カスタムコンパクトプレースメントポリシーを使用してコンパクトプレースメントを有効にしています。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
# lines omitted for clarity
spec:
  nodeSelector:
    cloud.google.com/gke-placement-group: "placement-group-1"
    cloud.google.com/compute-class: "Balanced"
    cloud.google.com/placement-policy-name: PLACEMENT_POLICY_NAME

PLACEMENT_POLICY_NAME は、既存の Compute Engine コンパクトプレースメントポリシーの名前に置き換えます。Autopilot のデフォルトのコンパクトプレースメントポリシーを使用する場合は、cloud.google.com/placement-policy-name 行を省略します。

プレースメントグループを使用せずにカスタムコンパクトプレースメントポリシーを使用する

プレースメントグループのないカスタムコンパクトプレースメントポリシーを使用するには、Pod 仕様に cloud.google.com/placement-policy-name ノードセレクタを追加するか、プレースメント優先度でカスタムコンピューティングクラスを定義する必要があります。

Pod 仕様に `cloud.google.com/placement-policy-name` ノードセレクタを追加する

この方法は、JobSet を使用して各ジョブを個別にスケジュールしながら、カスタムコンパクトプレースメントポリシーを使用して、同じジョブを実行するノードを近くに配置したい場合に役立ちます。

JobSet ではジョブごとに異なるノードセレクタを指定できないため、このシナリオではプレースメントグループで JobSet を使用できません。ただし、排他的なトポロジに対する JobSet の組み込みサポートを使用しても同じ効果が得られます。

次の Pod 仕様の例では、JobSet ワークロードのカスタムコンパクトプレースメントポリシーを使用してコンパクトプレースメントを有効にしています。

apiVersion: jobset.x-k8s.io/v1alpha2
kind: JobSet
metadata:
  name: my-jobset
  annotations:
    alpha.jobset.sigs.k8s.io/exclusive-topology: cloud.google.com/gke-nodepool
spec:
 replicatedJobs:
    - name: my-job
      template:
        spec:
          # lines omitted for clarity
          template:
            spec:
              nodeSelector:
                cloud.google.com/placement-policy-name: PLACEMENT_POLICY_NAME
                cloud.google.com/machine-family: "n2"
              # lines omitted for clarity

PLACEMENT_POLICY_NAME は、既存の Compute Engine コンパクトプレースメントポリシーの名前に置き換えます。

カスタムコンピューティングクラスを使用してプレースメントポリシーを定義する

詳細については、プレースメント優先度を使用したカスタムコンピューティングクラスのドキュメントをご覧ください。

ポリシー名を含む nodeSelector をワークロード仕様に直接追加する代わりに、ComputeClass 定義の placement フィールドを設定して、コンパクトプレースメントポリシーを適用できます。詳細については、配置優先度を持つカスタムコンピューティングクラスをご覧ください。

GKE Standard でコンパクトプレースメントを使用する

制限事項

GKE Standard ノードプールのコンパクトプレースメントには、次の制限があります。

新しいノードプールでのみサポートされます。既存のノードプールでコンパクトプレースメントを有効または無効にすることはできません。
単一ゾーンで動作するノードプールでのみ使用できます。
A2、A3、A4、C2、C2D、C3、C3D、C4、C4D、G2、H3、H4D、N2、N2D マシンタイプでのみ使用できます。ただし、A3 Ultra と A4 の場合は、コンパクトプレースメントではなく、ブロックターゲット予約の使用をおすすめします。詳細については、容量を予約するをご覧ください。
各ポリシーで最大 1,500 個の Compute Engine VM インスタンスをサポートします。この上限を超えるノードプールは作成中に拒否されます。
Blue / Green アップグレードでは、placement-policy フラグを使用してカスタムリソースポリシーを指定することはサポートされていません。

コンパクトプレースメントポリシーを作成する

Google Cloud CLI でコンパクトプレースメントポリシーを作成するには、ノードプールまたはクラスタの作成時に placement-type=COMPACT オプションを指定します。この設定により、GKE はノードプール内でノードを物理的に近い場所に配置しようとします。

クラスタで既存のリソースポリシーを使用するには、ノードプールまたはクラスタの作成時に、placement-policy フラグにカスタムポリシーのロケーションを指定します。これにより、予約済みプレースメント、同じプレースメントポリシーを持つ複数のノードプール、その他の高度なプレースメントオプションを柔軟に使用できます。ただし、--placement-type=COMPACT フラグを指定する場合よりも多くの手動操作が必要になります。たとえば、カスタムリソースポリシーを作成、削除、維持する必要があります。リソースポリシーを使用して、すべてのノードプールで VM インスタンスの最大数が遵守されるようにします。この上限に達し、一部のノードプールがその最大サイズに達していない場合、ノードの追加は失敗します。

placement-type フラグと placement-policy フラグを指定しない場合、デフォルトではノードのプレースメントに関する要件はありません。

新しいクラスタにコンパクトプレースメントポリシーを作成する

新しいクラスタを作成するときに、デフォルトのノードプールに適用されるコンパクトプレースメントポリシーを指定できます。クラスタに作成する後続のノードプールがある場合は、コンパクトプレースメントを適用するかどうかを指定する必要があります。

デフォルトのノードプールにコンパクトプレースメントポリシーが適用された新しいクラスタを作成するには、次のコマンドを使用します。

gcloud container clusters create CLUSTER_NAME \
    --machine-type MACHINE_TYPE \
    --placement-type COMPACT \
    --max-surge-upgrade 0 \
    --max-unavailable-upgrade MAX_UNAVAILABLE

次のように置き換えます。

CLUSTER_NAME: 新しいクラスタの名前。
MACHINE_TYPE: ノードに使用するマシンのタイプ。Standard クラスタの制限事項に記載されているサポート対象のマシンタイプである必要があります。
--placement-type COMPACT: デフォルトのノードプール内のノードにコンパクトプレースメントを適用します。
MAX_UNAVAILABLE: ノードプールのアップグレード中に同時に使用できないノードの最大数。コンパクトプレースメントには、アップグレード中に同じ場所に配置されたノードを検出する可能性を最適化するため、高速、サージアップグレードなしをおすすめします。

既存のクラスタにコンパクトプレースメントポリシーを作成する

既存のクラスタでは、コンパクトプレースメントポリシーが適用されたノードプールを作成できます。

コンパクトプレースメントポリシーが適用されたノードプールを作成するには、次のコマンドを使用します。

gcloud container node-pools create NODEPOOL_NAME \
    --machine-type MACHINE_TYPE \
    --cluster CLUSTER_NAME \
    --placement-type COMPACT \
    --max-surge-upgrade 0 \
    --max-unavailable-upgrade MAX_UNAVAILABLE

次のように置き換えます。

NODEPOOL_NAME: 新しいノードプールの名前。
MACHINE_TYPE: ノードに使用するマシンのタイプ。Standard クラスタの制限事項に記載されているサポート対象のマシンタイプである必要があります。
CLUSTER_NAME: 既存のクラスタの名前。
--placement-type COMPACT: 新しいノードプール内のノードにコンパクトプレースメントを適用することを示します。
MAX_UNAVAILABLE: ノードプールのアップグレード中に同時に使用できないノードの最大数。コンパクトプレースメントには、アップグレード中に同じ場所に配置されたノードを検出する可能性を最適化するため、高速、サージアップグレードなしをおすすめします。

共有カスタムプレースメントポリシーを使用してノードプールを作成する

リソースポリシーを手動で作成して、複数のノードプールで使用できます。

クラスタの Google Cloud リージョンにリソースポリシーを作成します。
```
gcloud compute resource-policies create group-placement POLICY_NAME \
    --region REGION \
    --collocation collocated
```
次のように置き換えます。
- POLICY_NAME: リソースポリシーの名前。
- REGION: クラスタのリージョン。
カスタムリソースポリシーを使用してノードプールを作成します。
```
gcloud container node-pools create NODEPOOL_NAME \
    --machine-type MACHINE_TYPE \
    --cluster CLUSTER_NAME \
    --placement-policy POLICY_NAME \
    --max-surge-upgrade 0 \
    --max-unavailable-upgrade MAX_UNAVAILABLE
```
次のように置き換えます。
- NODEPOOL_NAME: 新しいノードプールの名前。
- MACHINE_TYPE: ノードに使用するマシンのタイプ。Standard クラスタの制限事項に記載されているサポート対象のマシンタイプである必要があります。
- CLUSTER_NAME: 既存のクラスタの名前。
- MAX_UNAVAILABLE: ノードプールのアップグレード中に同時に使用できないノードの最大数。コンパクトプレースメントには、アップグレード中に同じ場所に配置されたノードを検出する可能性を最適化するため、高速、サージアップグレードなしをおすすめします。

コンパクトプレースメントポリシーを使用する Compute Engine 予約を使用する

予約を使用すると、指定したゾーンでハードウェアが使用できることが保証され、ハードウェア不足が原因でノードプールの作成が失敗するリスクを軽減できます。

コンパクトプレースメントポリシーを指定する予約を作成します。
```
gcloud compute reservations create RESERVATION_NAME \
    --vm-count MACHINE_COUNT \
    --machine-type MACHINE_TYPE \
    --resource-policies policy=POLICY_NAME \
    --zone ZONE \
    --require-specific-reservation
```
次のように置き換えます。
- RESERVATION_NAME: 予約の名前。
- MACHINE_COUNT: 予約済みノードの数。
- MACHINE_TYPE: ノードに使用するマシンのタイプ。Standard クラスタの制限事項に記載されているサポート対象のマシンタイプである必要があります。
- POLICY_NAME: リソースポリシーの名前。
- ZONE: 予約を作成するゾーン。

コンパクトプレースメントポリシーと前の手順で作成した予約の両方を指定して、ノードプールを作成します。

gcloud container node-pools create NODEPOOL_NAME \
    --machine-type MACHINE_TYPE \
    --cluster CLUSTER_NAME \
    --placement-policy POLICY_NAME \
    --reservation-affinity specific \
    --reservation RESERVATION_NAME \
    --max-surge-upgrade 0 \
    --max-unavailable-upgrade MAX_UNAVAILABLE

次のように置き換えます。

NODEPOOL_NAME: 新しいノードプールの名前。
MACHINE_TYPE: ノードに使用するマシンのタイプ。Standard クラスタの制限事項に記載されているサポート対象のマシンタイプである必要があります。
CLUSTER_NAME: 既存のクラスタの名前。

コンパクトプレースメントを使用するノードにワークロードを作成する

コンパクトプレースメントを使用する専用ノードでワークロードを実行するには、次のようなノードへの Pod の割り当てや、ノードのグループに対する不要な Pod のスケジューリングの防止など、いくつかの Kubernetes メカニズムを使用します。

次の例では、専用ノードに taint を追加し、対応する容認とアフィニティを Pod に追加します。

コンパクトプレースメントポリシーが設定されているノードプール内のノードに taint を追加します。
```
kubectl taint nodes -l cloud.google.com/gke-nodepool=NODEPOOL_NAME dedicated-pool=NODEPOOL_NAME:NoSchedule
```

ワークロード定義で、必要な許容範囲とノードアフィニティを指定します。次に、単一 Pod の例を示します。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  ...
spec:
  ...
  tolerations:
  - key: dedicated-pool
    operator: "Equal"
    value: "NODEPOOL_NAME"
    effect: "NoSchedule"
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: dedicated-pool
            operator: In
            values:
            - NODEPOOL_NAME

一部の場所では、コンパクトプレースメントポリシーを使用して大規模なノードプールを作成できない場合があります。このようなノードプールのサイズを必要なサイズに制限するには、コンパクトな配置が必要なワークロードごとにノードプールを作成することをおすすめします。

ノードの自動プロビジョニングにコンパクトプレースメントを使用する

ノードの自動プロビジョニングにより、GKE はクラスタリソースの需要に基づいてノードプールを自動的にプロビジョニングします。詳細については、ノードの自動プロビジョニングを使用するをご覧ください。

ノードの自動プロビジョニングのコンパクトプレースメントを有効にするには、次の例のように Pod 仕様に nodeSelector を追加します。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
# lines omitted for clarity
spec:
  nodeSelector:
    cloud.google.com/gke-placement-group: PLACEMENT_GROUP_IDENTIFIER
    cloud.google.com/machine-family: MACHINE_FAMILY
    cloud.google.com/placement-policy-name: PLACEMENT_POLICY_NAME
# lines omitted for clarity

次のように置き換えます。

PLACEMENT_GROUP_IDENTIFIER: 同じコンパクトプレースメントグループ内で実行する必要のある Pod のグループに割り当てる識別子。
MACHINE_FAMILY: マシンファミリーの名前。コンパクトプレースメントをサポートするマシンファミリーのいずれかを使用します。コンピューティングとネットワークのパフォーマンス要件があるワークロードには、C2 または C2D マシンファミリーを使用することをおすすめします。
PLACEMENT_POLICY_NAME: （省略可）既存の Compute Engine コンパクトプレースメントポリシーの名前。ノード自動プロビジョニングによって新しいノードプールが作成され、Pod がグループ化されると、GKE は指定されたコンパクトプレースメントポリシーを使用します。カスタムコンパクトプレースメントポリシーは、GKE バージョン 1.31.1-gke.2010000 以降でのみ指定できます。

手順については、このページのコンパクトプレースメントポリシーを作成するをご覧ください。

Pod 構成で、コンパクトプレースメントでサポートされているマシンタイプがすでに定義されている場合は、cloud.google.com/machine-family キーを省略できます。たとえば、Pod 仕様に nvidia.com/gpu が含まれ、クラスタが A100 GPU を使用するように構成されている場合、cloud.google.com/machine-family キーを含める必要はありません。

次の例は、nvidia.com/gpu リクエストを定義する Pod 仕様で、クラスタが A100 GPU を使用するように構成されています。この Pod spec には cloud.google.com/machine-family キーが含まれていません。

  apiVersion: v1
  kind: Pod
  metadata:
    ...
  spec:
    ...
    nodeSelector:
      cloud.google.com/gke-placement-group: PLACEMENT_GROUP_IDENTIFIER
      cloud.google.com/gke-accelerator: "nvidia-tesla-a100"
    resources:
      limits:
        nvidia.com/gpu: 2

詳細については、GPU を使用するように Pod を構成するをご覧ください。

プレースメントグループのサイズを最適化する

GKE は小規模な Deployment に最適なプレースメントを見つけるため、同じプレースメントグループで異なるタイプの Pod を実行しないように GKE に指示することをおすすめします。cloud.google.com/gke-placement-group キーと、定義したコンパクトプレースメント ID を指定して、toleration キーを追加します。

次の例は、コンパクトプレースメントを使用した Pod toleration を定義する Pod 仕様を示しています。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  ...
spec:
  ...
  tolerations:
  - key: cloud.google.com/gke-placement-group
    operator: "Equal"
    value: PLACEMENT_GROUP_IDENTIFIER
    effect: "NoSchedule"

Pod toleration によるノードの自動プロビジョニングの詳細については、ワークロードの分離をご覧ください。

次のステップ

Compute Engine でのインスタンスプレースメントポリシーの定義について学習する。

GKE ノードのコンパクト プレースメントを定義する コレクションでコンテンツを整理 必要に応じて、コンテンツの保存と分類を行います。

概要

GKE Autopilot でコンパクト プレースメントを使用する

制限事項

コンパクト プレースメント ポリシーを有効にする

プレースメント グループを使用せずにカスタム コンパクト プレースメント ポリシーを使用する

Pod 仕様に cloud.google.com/placement-policy-name ノードセレクタを追加する

カスタム コンピューティング クラスを使用してプレースメント ポリシーを定義する

GKE Standard でコンパクト プレースメントを使用する

制限事項

コンパクト プレースメント ポリシーを作成する

新しいクラスタにコンパクト プレースメント ポリシーを作成する

既存のクラスタにコンパクト プレースメント ポリシーを作成する

共有カスタム プレースメント ポリシーを使用してノードプールを作成する

コンパクト プレースメント ポリシーを使用する Compute Engine 予約を使用する

コンパクト プレースメントを使用するノードにワークロードを作成する

ノードの自動プロビジョニングにコンパクト プレースメントを使用する

プレースメント グループのサイズを最適化する

次のステップ

GKE ノードのコンパクトプレースメントを定義する

GKE Autopilot でコンパクトプレースメントを使用する

コンパクトプレースメントポリシーを有効にする

プレースメントグループを使用せずにカスタムコンパクトプレースメントポリシーを使用する

Pod 仕様に `cloud.google.com/placement-policy-name` ノードセレクタを追加する

カスタムコンピューティングクラスを使用してプレースメントポリシーを定義する

GKE Standard でコンパクトプレースメントを使用する

コンパクトプレースメントポリシーを作成する

新しいクラスタにコンパクトプレースメントポリシーを作成する

既存のクラスタにコンパクトプレースメントポリシーを作成する

共有カスタムプレースメントポリシーを使用してノードプールを作成する

コンパクトプレースメントポリシーを使用する Compute Engine 予約を使用する

コンパクトプレースメントを使用するノードにワークロードを作成する

ノードの自動プロビジョニングにコンパクトプレースメントを使用する

プレースメントグループのサイズを最適化する