Containers & Kubernetes

ステートフルな Kubernetes ワークロード向けの新しいストレージオプション、Hyperdisk Balanced のご紹介

2024年4月30日

Google Cloud Japan Team

※この投稿は米国時間 2024 年 4 月 17 日に、Google Cloud blog に投稿されたものの抄訳です。

Google Kubernetes Engine（GKE）は、コンテナ化されたアプリケーションをデプロイして管理するための最先端のコンテナオーケストレーションソリューションプラットフォームとして登場しました。しかし、GKE の能力はステートレスマイクロサービスの実行に限定されているわけではありません。柔軟な設計により、永続ディスクや blob ストレージプロダクト（Persistent Disk、Cloud Storage、Filestore など）と緊密に連携して、データを存続させる必要のあるワークロードもサポートします。

また、さらに強力なスループットと高いパフォーマンスを必要とする組織は、Google Cloud の次世代ブロックストレージサービスである Hyperdisk を利用できます。Hyperdisk は、スタック全体を再デプロイすることなく、ワークロードに合わせて容量、スループット、IOPS 関連のパフォーマンスを調整できます。

本日は、GKE の Hyperdisk Balanced ストレージボリュームのサポートについてご紹介いたします。Hyperdisk Extreme オプションと Hyperdisk Throughput オプションを結合し、基幹業務アプリケーションやウェブアプリケーション、データベースなどの永続 SSD を利用することの多いワークロードに最適です。Hyperdisk Balanced は第 3 世代以降のインスタンスタイプでサポートされます。インスタンスタイプの互換性については、こちらのページをご覧ください。

Hyperdisk とは

最初に、Hyperdisk でスループットを微調整することの意味を確認しましょう。IOPS や容量の調整についても解説します。

IOPS の調整は、ストレージデバイスの 1 秒あたりの入出力オペレーション（IOPS）のパフォーマンスを調整することを意味します。Hyperdisk を使用すると、必要な IOPS のみをプロビジョニングでき、同じノード上の他のボリュームと共有されることがありません。
スループットの調整は、指定された時間内に転送または処理できるデータまたは情報の量を増やすことを意味します。Hyperdisk を使用すると、同じノード上の他のボリュームによる制限を受けることなく、特定のストレージボリュームに持たせるスループットを正確に指定できます。
容量の拡張は、ストレージボリュームのサイズを増やせることを意味します。Hyperdisk は、必要な容量を過不足なくプロビジョニングでき、ストレージに対するニーズの拡大に応じて拡張できます。

Hyperdisk のこれらの機能には、次のような利点があります。

まず、柔軟性、使いやすさ、拡張性、管理によってステートフル環境を変革でき、費用削減につながります。管理上のオーバーヘッドのないストレージエリアネットワーク環境がいかに便利かを想像してみてください。
次に、GKE ノードを支えるマシンタイプのサイズを適正化し、CI / CD、セキュリティ、ネットワーキングの機能と連携しながら GKE スタックを最適化することで、低コストのインフラストラクチャを構築できます。
最後に、個々のノードとそれに必要な IOPS をきめ細く調整することで一貫性が確保され、予測可能性を得られます。また、Hyperdisk は、同じノードの帯域幅を共有するすべての PD からスループットと IOPS の要素を取り除き、その下にプロビジョニングされた Hyperdisk に配置するため、ML モデルの構築 / トレーニング / デプロイのファインチューニングに使用することもできます。

従来の永続ディスクと比較すると、Hyperdisk のストレージパフォーマンスは、アプリケーションが実行されているノードから分離されています。これにより、IOP とスループットの柔軟性が向上すると同時に、ストレージ全体のパフォーマンスがノイジーネイバーによって影響を受ける可能性が低くなります。

GKE では、次のタイプの Hyperdisk ボリュームを使用できます。

Hyperdisk Balanced - ほとんどのワークロードに最適な汎用ボリュームタイプ。最大 2.4 GBps のスループットと 16 万 IOPS をサポートします。基幹業務アプリケーション、ウェブアプリケーション、データベース、またはブートディスクに最適です。
Hyperdisk Throughput - 費用効率に優れた、高スループットワークロード向けに最適化されており、最大 3 GBps のスループット（128 KB IO サイズ以上）をサポートします。Hyperdisk Throughput は、スケールアウト分析（例: Kafka、Hadoop、Redpanda）などのスループット指向のコスト重視のワークロードを対象とし、GKE Autopilot クラスタと GKE Standard クラスタでサポートされます。
Hyperdisk Extreme - 高い IOPS パフォーマンスを必要とする大規模データベースなど、IOPS パフォーマンスに特化して最適化されています。Standard クラスタでのみサポートされます。

GKE で Hyperdisk を使ってみる

Hyperdisk をプロビジョニングするには、まず、ディスクを参照するのに必要な StorageClass がクラスタに読み込まれていることを確認する必要があります。必要な IOPS / スループットをストレージクラスに追加することも、デフォルト値の 3,600 IOP と 140 MBps を使用することもできます（ドキュメント）。