Questa pagina mostra come indicare a Google Kubernetes Engine (GKE) di eseguire i pod sui nodi in zone specifiche Google Cloud utilizzando la topologia zonale. Questo tipo di posizionamento è utile in situazioni come le seguenti:
- I pod devono accedere ai dati archiviati in un disco permanente Compute Engine a livello di zona.
- I pod devono essere eseguiti insieme ad altre risorse di zona, come le istanze Cloud SQL.
Puoi anche utilizzare il posizionamento a livello di zona con il routing del traffico sensibile alla topologia per ridurre la latenza tra client e workload. Per informazioni dettagliate sull'instradamento del traffico in base alla topologia, vedi Instradamento in base alla topologia.
L'utilizzo della topologia zonale per controllare il posizionamento dei pod è un meccanismo Kubernetes avanzato che devi utilizzare solo se la tua situazione richiede che i pod vengano eseguiti in zone specifiche. Nella maggior parte degli ambienti di produzione, ti consigliamo di utilizzare le risorse di regione, che sono l'impostazione predefinita di GKE, se possibile.
Metodi di posizionamento zonale
La topologia zonale è integrata in Kubernetes con l'etichetta del nodo topology.kubernetes.io/zone: ZONE. Per indicare
a GKE di posizionare un pod in una zona specifica, utilizza uno dei seguenti
metodi:
- nodeAffinity: specifica una regola nodeAffinity nella specifica del pod per una o più zone Google Cloud . Questo metodo è più flessibile di un nodeSelector perché ti consente di posizionare i pod in più zone.
nodeSelector: specifica un nodeSelector nelle specifiche del pod per una singola Google Cloud zona.
Classi di calcolo: configura il pod in modo che utilizzi una classe di calcolo GKE. Questo approccio ti consente di definire un elenco con priorità di insiemi di zone Google Cloud . Consente di spostare dinamicamente il workload nel set di zone preferito quando i nodi sono disponibili in queste zone. Per saperne di più, consulta Informazioni sulle classi di computing personalizzate.
Considerazioni
Il posizionamento dei pod a livello di zona utilizzando la topologia a livello di zona presenta le seguenti considerazioni:
- Il cluster deve trovarsi nella stessa regione Google Cloud delle zone richieste.
- Nei cluster Standard, devi utilizzare il provisioning automatico dei nodi o creare node pool con nodi nelle zone richieste. I cluster Autopilot gestiscono automaticamente questo processo.
- I cluster standard devono essere cluster regionali.
Prezzi
La topologia a livello di zona è una funzionalità di pianificazione di Kubernetes ed è offerta senza costi aggiuntivi in GKE.
Per i dettagli sui prezzi, consulta Prezzi di GKE.
Prima di iniziare
Prima di iniziare, assicurati di aver eseguito le seguenti operazioni:
- Abilita l'API Google Kubernetes Engine. Abilita l'API Google Kubernetes Engine
- Per utilizzare Google Cloud CLI per questa attività,
installala e poi
inizializza
gcloud CLI. Se hai già installato gcloud CLI, scarica l'ultima
versione eseguendo il comando
gcloud components update. Le versioni precedenti di gcloud CLI potrebbero non supportare l'esecuzione dei comandi in questo documento.
- Assicurati di avere un cluster GKE esistente nella stessa regioneGoogle Cloud delle zone in cui vuoi posizionare i pod. Per creare un nuovo cluster, vedi Crea un cluster Autopilot.
Posiziona i pod in una zona multipla utilizzando nodeAffinity
nodeAffinity di Kubernetes fornisce un meccanismo di controllo della pianificazione flessibile che
supporta più selettori di etichette e operatori logici. Utilizza nodeAffinity se vuoi consentire l'esecuzione dei pod in una di un insieme di zone (ad esempio, us-central1-a o us-central1-f).
Salva il seguente manifest come
multi-zone-affinity.yaml:apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: nginx-deployment spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: nginx-multi-zone template: metadata: labels: app: nginx-multi-zone spec: containers: - name: nginx image: nginx:latest ports: - containerPort: 80 affinity: nodeAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: nodeSelectorTerms: - matchExpressions: - key: topology.kubernetes.io/zone operator: In values: - us-central1-a - us-central1-fQuesto manifest crea un deployment con tre repliche e posiziona i pod in
us-central1-aous-central1-fin base alla disponibilità dei nodi.Assicurati che il cluster si trovi nella regione
us-central1. Se il cluster si trova in una regione diversa, modifica le zone nel campo dei valori del manifest in zone valide nella regione del cluster.(Facoltativo) Se esegui il provisioning di VM TPU, utilizza una zona AI, come
us-central1-ai1a. Le zone AI sono località specializzate ottimizzate per i workload AI/ML all'interno delle Google Cloud regioni.Crea il deployment:
kubectl create -f multi-zone-affinity.yamlGKE crea i pod nei nodi in una delle zone specificate. Più pod potrebbero essere eseguiti sullo stesso nodo. Se vuoi, puoi utilizzare l'anti-affinità dei pod per indicare a GKE di posizionare ogni pod su un nodo separato.
Posiziona i pod in una zona singola utilizzando un nodeSelector
Per posizionare i pod in una zona singola, utilizza un nodeSelector nella specifica del pod. Un
nodeSelector equivale a una regola
nodeAffinity requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution con una singola zona specificata.
Salva il seguente manifest come
single-zone-selector.yaml:apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: nginx-singlezone spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: nginx-singlezone template: metadata: labels: app: nginx-singlezone spec: nodeSelector: topology.kubernetes.io/zone: "us-central1-a" containers: - name: nginx image: nginx:latest ports: - containerPort: 80Questo manifest indica a GKE di posizionare tutte le repliche nel deployment nella zona
us-central1-a.Crea il deployment:
kubectl create -f single-zone-selector.yaml
Assegna la priorità al posizionamento dei pod nelle zone selezionate utilizzando una classe di computing
Le classi di computing GKE forniscono un meccanismo di controllo che consente di definire un elenco di priorità di configurazione dei nodi. Le preferenze a livello di zona consentono di definire le zone in cui vuoi che GKE posizioni i pod.
Utilizzo della priorità delle zone di localizzazione
La definizione delle preferenze di zona nelle classi di calcolo utilizzando la priorità delle zone di località richiede GKE versione 1.33.1-gke.1545000 o successive.
L'esempio seguente crea una classe di computing che specifica un elenco di zone preferite per i pod.
Questi passaggi presuppongono che il tuo cluster si trovi nella regione us-central1. Se il tuo
cluster si trova in una regione diversa, modifica i valori delle zone nel
manifest in modo che corrispondano a zone valide nella regione del cluster.
Salva il seguente manifest come
zones-custom-compute-class.yaml:apiVersion: cloud.google.com/v1 kind: ComputeClass metadata: name: zones-custom-compute-class spec: priorities: - location: zones: [us-central1-a, us-central1-b] - location: zones: [us-central1-c] activeMigration: optimizeRulePriority: true nodePoolAutoCreation: enabled: true whenUnsatisfiable: ScaleUpAnywayQuesto manifest della classe di calcolo modifica il comportamento di scalabilità nel seguente modo:
- GKE tenta di posizionare i pod in
us-central1-ao inus-central1-b. - Se
us-central1-aeus-central1-bnon hanno capacità disponibile, GKE tenta di inserire i pod inus-central1-c. - Se
us-central1-cnon ha capacità disponibile, il campowhenUnsatisfiable: ScaleUpAnywayfa sì che GKE posizioni i pod in qualsiasi zona disponibile nella regione. - Se una zona con priorità più alta nella classe di calcolo diventa disponibile
in un secondo momento, il campo
activeMigration.optimizeRulePriority: truefa in modo che GKE sposti i pod in quella zona da qualsiasi zona con priorità inferiore. Questa migrazione utilizza il budget di interruzione dei pod per garantire la disponibilità del servizio.
- GKE tenta di posizionare i pod in
Crea la classe di calcolo personalizzata:
kubectl create -f zones-custom-compute-class.yamlGKE crea una classe di computing personalizzata a cui possono fare riferimento i tuoi carichi di lavoro.
Salva il seguente manifest come
custom-compute-class-deployment.yaml:apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: nginx-zonal-preferences spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: nginx-zonal-preferences template: metadata: labels: app: nginx-zonal-preferences spec: nodeSelector: cloud.google.com/compute-class: "zones-custom-compute-class" containers: - name: nginx image: nginx:latest ports: - containerPort: 80Crea il deployment:
kubectl create -f custom-compute-class-deployment.yaml
Utilizzo della priorità dei tipi di zone di localizzazione
La definizione delle preferenze di zona nelle classi di calcolo utilizzando la priorità dei tipi di zona di località richiede GKE versione 1.35.2-gke.1842000 o successive. A seconda delle impostazioni, la selezione di un tipo di zona per i pod utilizzerà o creerà un nuovo pool di nodi che si estende a tutte le zone di un determinato tipo.
Nella classe di computing puoi specificare i seguenti tipi di zone:
STANDARD: per uso generico, Google Cloud zone in una regione. Consigliato per i workload non ML.AI: zone specializzate ottimizzate per la capacità di AI/acceleratore. Consigliato per i workload AI/ML.CLUSTER_DEFAULT: le zone specificate inautoprovisioning-locationsdel cluster (o le località del cluster se vuote).
Per saperne di più sulle zone standard e AI, consulta Informazioni sulle zone AI.
Limitazioni per la combinazione di campi
Non puoi combinare il campo zoneTypes con il campo location.zones o
il campo reservations.specific nella stessa voce di priorità. Puoi utilizzare
il campo zoneTypes e il campo location.zones nella stessa classe di calcolo
purché li inserisci in voci di priorità separate.
Inoltre, il campo priorityDefaults si applica a ogni priorità nella classe di computing. Una conseguenza di questa regola è che l'impostazione del campo zoneTypes nel campo priorityDefaults impedisce di utilizzare il campo location.zones o il campo reservations.specific in qualsiasi priorità.
Esempio valido: priorità separate
L'esempio seguente è valido perché zones e zoneTypes sono
specificati in voci di priorità separate:
apiVersion: cloud.google.com/v1
kind: ComputeClass
metadata:
name: valid-zonal-preferences
spec:
priorities:
- location:
zones: [us-central1-a]
- location:
zoneTypes: [AI]
Esempio non valido: stessa priorità
Il seguente esempio non è valido perché zones e zoneTypes sono
specificati nella stessa voce di priorità:
apiVersion: cloud.google.com/v1
kind: ComputeClass
metadata:
name: invalid-same-priority
spec:
priorities:
- location:
zones: [us-central1-a]
zoneTypes: [AI] # Error: mutually exclusive
Esempio non valido: conflitto con i valori predefiniti
Il seguente esempio non è valido perché l'impostazione del campo zoneTypes nella sezione
priorityDefaults è in conflitto con il campo zones nella voce
di priorità:
apiVersion: cloud.google.com/v1
kind: ComputeClass
metadata:
name: invalid-defaults-conflict
spec:
priorityDefaults:
location:
zoneTypes: [AI]
priorities:
- location:
zones: [us-central1-a] # Error: merges with defaults
Esempio di utilizzo
L'esempio seguente crea una classe di computing che specifica un elenco di tipi di zone preferite per i pod.
Salva il seguente manifest come
zone-types-custom-compute-class.yaml:apiVersion: cloud.google.com/v1 kind: ComputeClass metadata: name: zone-types-custom-compute-class spec: priorities: - location: zones: [us-central1-c] - location: zoneTypes: - AI - location: zoneTypes: - CLUSTER_DEFAULT activeMigration: optimizeRulePriority: true nodePoolAutoCreation: enabled: true whenUnsatisfiable: ScaleUpAnywayQuesto manifest della classe di calcolo modifica il comportamento di scalabilità come segue:
- GKE tenta di posizionare i pod nella zona
us-central1-c. - Se
us-central1-cnon ha capacità disponibile, GKE tenta di posizionare i pod in qualsiasi zonaAIdella regione. - Se nessuna delle zone
AIha capacità disponibile, GKE tenta di posizionare i pod in una qualsiasi delle zoneCLUSTER_DEFAULT. - Se nessuna delle zone
CLUSTER_DEFAULTha capacità disponibile, il campowhenUnsatisfiable: ScaleUpAnywayfa sì che GKE posizioni i pod in qualsiasi zona disponibile nella regione. - Se una zona con priorità più alta nella classe di computing diventa disponibile in un secondo momento, il campo
activeMigration.optimizeRulePriority: truefa sì che GKE sposti i pod in quella zona da qualsiasi zona con priorità più bassa. Questa migrazione utilizza il budget di interruzione dei pod per garantire la disponibilità del servizio.
- GKE tenta di posizionare i pod nella zona
Crea la classe di calcolo personalizzata:
kubectl create -f zone-types-custom-compute-class.yamlGKE crea una classe di computing personalizzata a cui possono fare riferimento i tuoi carichi di lavoro.
Salva il seguente manifest come
custom-compute-class-deployment.yaml:apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: nginx-zonal-preferences spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: nginx-zonal-preferences template: metadata: labels: app: nginx-zonal-preferences spec: nodeSelector: cloud.google.com/compute-class: "zone-types-custom-compute-class" containers: - name: nginx image: nginx:latest ports: - containerPort: 80Crea il deployment:
kubectl create -f custom-compute-class-deployment.yaml
Come NAP valuta zoneTypes
Quando determina se riutilizzare un pool di nodi esistente o crearne uno nuovo, il provisioning automatico dei nodi (NAP) in genere richiede una corrispondenza esatta tra le zone esistenti del node pool e il zoneTypes richiesto. Se aggiorni una priorità in modo da includere tipi di zona più ampi (ad es. passando da [AI] a [AI, STANDARD]), NAP eseguirà il provisioning di un nuovo pool di nodi in modo che corrisponda alla nuova forma esatta.
Taglio consapevole del tipo di macchina
Se un tipo di macchina (come h3-standard-88) è disponibile solo in un sottoinsieme delle zone definite da un tipo (ad esempio, solo in us-central1-a), GKE riduce automaticamente l'elenco delle località dei pool di nodi in modo da includere solo le zone in cui l'hardware è fisicamente presente.
Zone AI target
Le zone AI sono zone specializzate utilizzate per i workload di addestramento e inferenza AI/ML. Queste zone offrono una capacità significativa di acceleratori ML. Per saperne di più, consulta la documentazione relativa alle zone AI.
In questo documento e nella documentazione di GKE, "zone standard" o "zone" si riferiscono alle zone non AI all'interno di una regione Google Cloud .
Prima di utilizzare una zona AI in GKE, considera le seguenti caratteristiche:
- Le zone AI sono fisicamente separate dalle zone standard per fornire ulteriore spazio di archiviazione ed energia. Questa separazione potrebbe comportare una latenza maggiore, che in genere è tollerabile per i workload AI/ML.
- Le zone AI hanno un suffisso con la notazione
ai. Ad esempio, una zona AI nella regioneus-central1si chiamaus-central1-ai1a. - Al momento sono supportate solo le VM TPU.
- Il control plane del cluster viene eseguito in una o più zone standard all'interno della stessa regione della zona AI.
Puoi eseguire VM senza TPU collegate in una zona AI solo se soddisfi i seguenti requisiti:
- Stai già eseguendo altri workload che utilizzano VM TPU nella stessa zona.
- Le VM non TPU sono VM spot, associate a una prenotazione o parte di un pool di nodi con un rapporto specifico tra VM con acceleratore e VM per uso generico.
Le zone AI condividono componenti, come connessioni di rete e implementazioni software, con le zone standard che hanno lo stesso suffisso all'interno della stessa regione. Per i workload ad alta affidabilità, ti consigliamo di utilizzare zone diverse. Ad esempio, evita di utilizzare sia
us-central1-ai1asiaus-central1-aper l'alta affidabilità.
Per impostazione predefinita, GKE non esegue il deployment dei carichi di lavoro nelle zone AI. Per utilizzare una zona AI, devi configurare una delle seguenti opzioni:
- (Consigliato) ComputeClasses: imposta la priorità più alta per richiedere TPU on demand in una zona AI. ComputeClasses ti consente di definire un elenco prioritario di configurazioni hardware per i tuoi workload. Per un esempio, consulta Informazioni su ComputeClasses.
- Provisioning automatico dei nodi: utilizza un
nodeSelectoro unnodeAffinitynella specifica del pod per indicare al provisioning automatico dei nodi di creare un pool di nodi nella zona AI. Se il tuo workload non ha come target esplicito una zona AI, il provisioning automatico dei nodi prende in considerazione solo le zone standard o le zone di--autoprovisioning-locationsdurante la creazione di nuovi node pool. Questa configurazione contribuisce a garantire che i workload che non eseguono modelli di AI/ML rimangano nelle zone standard, a meno che tu non configuri diversamente. Per un esempio di manifest che utilizzanodeSelector, vedi Imposta le zone predefinite per i nodi creati automaticamente. - GKE Standard: se gestisci direttamente i tuoi pool di nodi, utilizza una zona AI nel flag
--node-locationsquando crei un pool di nodi. Per un esempio, vedi Esegui il deployment dei carichi di lavoro TPU in GKE Standard.
Verifica il posizionamento del pod
Per verificare il posizionamento dei pod, elenca i pod e controlla le etichette dei nodi. Potrebbero essere eseguiti più pod in un singolo nodo, quindi potresti non vedere i pod distribuiti su più zone se hai utilizzato nodeAffinity.
Elenca i pod:
kubectl get pods -o wideL'output è un elenco di pod in esecuzione e del nodo GKE corrispondente.
Descrivi i nodi:
kubectl describe node NODE_NAME | grep "topology.kubernetes.io/zone"Sostituisci
NODE_NAMEcon il nome del nodo.L'output è simile al seguente:
topology.kubernetes.io/zone: us-central1-a
Se vuoi che GKE distribuisca i pod in modo uniforme in più zone per migliorare il failover in più domini in errore, utilizza topologySpreadConstraints.
Passaggi successivi
- Separare i workload GKE tra loro
- Mantieni il traffico di rete nella stessa topologia del nodo
- Distribuire i pod su più domini in errore