建立有狀態工作負載

本頁說明如何在 Google Distributed Cloud (GDC) 氣隙裝置 Kubernetes 叢集中，建立及管理有狀態的工作負載。有狀態的工作負載可讓您使用永久儲存空間，擴充應用程式部署作業。無論工作負載排程在哪裡，永久儲存空間都能為應用程式提供一致的身分和穩定的主機名稱。

本頁內容適用於應用程式運算子群組中的開發人員，他們負責為所屬機構建立應用程式工作負載。

事前準備

如要針對預先設定的 Bare Metal Kubernetes 叢集執行指令，請確認您擁有下列資源：

  1. 找出 Kubernetes 叢集名稱，或向平台管理員詢問叢集名稱。

  2. 如果沒有 Kubernetes 叢集的 kubeconfig 檔案，請登入並產生該檔案。

  3. 請使用 Kubernetes 叢集的 kubeconfig 路徑，替換這些操作說明中的 CLUSTER_KUBECONFIG。

如要取得建立具狀態工作負載的必要權限，請要求機構 IAM 管理員在專案命名空間中授予您命名空間管理員角色 (namespace-admin)。

建立 StatefulSet 資源

編寫 StatefulSet 資訊清單並執行 kubectl apply，即可建立 StatefulSet 物件。如要為用戶端提供穩定的方式，將要求傳送至 StatefulSet 資源的 Pod，您也必須建立 Service 物件。

kubectl apply 指令會使用資訊清單檔案，在叢集中建立、更新及刪除資源。這是物件設定的宣告式方法。這種方法保留對使用中物件所做的寫入，而不會將變更併回物件設定檔。

如要建立 StatefulSet 和 Service 資源，請執行：

kubectl --kubeconfig CLUSTER_KUBECONFIG -n NAMESPACE \
    apply -f - <<EOF
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: SERVICE_NAME
  labels:
    app: APP_NAME
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: APP_NAME
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: STATEFULSET_NAME
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: APP_LABEL_NAME
  serviceName: "SERVICE_NAME"
  replicas: NUMBER_OF_REPLICAS
  template:
    metadata:
      labels:
        app: APP_LABEL_NAME
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: CONTAINER_NAME
        image: CONTAINER_IMAGE
        resources:
          requests:
            nvidia.com/gpu-pod-NVIDIA_A100_80GB_PCIE: 1
          limits:
            nvidia.com/gpu-pod-NVIDIA_A100_80GB_PCIE: 1
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: CONTAINER_STORAGE_VOLUME_PATH
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi
EOF

更改下列內容：

  • CLUSTER_KUBECONFIG：要部署容器工作負載的 Kubernetes 叢集 kubeconfig 檔案。

  • NAMESPACE：用於部署容器工作負載的專案命名空間。

  • SERVICE_NAME：Service 物件的名稱。請確保 StatefulSet 物件也會在 serviceName 中設定 Service 物件。

  • APP_NAME：要在部署作業中執行的應用程式名稱。

  • APP_LABEL_NAME：標籤選取器，用於判斷哪些 Pod 屬於 StatefulSet 物件。

  • STATEFULSET_NAME：StatefulSet 物件的名稱。

  • NUMBER_OF_REPLICAS：Deployment 管理的複製 Pod 物件數量。

  • CONTAINER_NAME：容器名稱。

  • CONTAINER_IMAGE：容器映像檔的名稱。您必須加入映像檔的容器登錄路徑和版本，例如 REGISTRY_PATH/nginx:1.23。

  • CONTAINER_STORAGE_VOLUME_PATH：容器中用於掛接儲存空間磁碟區的路徑。

舉例來說，下列 StatefulSet 物件和對應的 Service 物件會建立具狀態的容器工作負載：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: web
  clusterIP: None
  selector:
    app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 10
      containers:
      - name: nginx
        image: REGISTRY_PATH/nginx:1.23
        resources:
          requests:
            nvidia.com/gpu-pod-NVIDIA_A100_80GB_PCIE: 1
          limits:
            nvidia.com/gpu-pod-NVIDIA_A100_80GB_PCIE: 1
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
        volumeMounts:
        - name: www
          mountPath: /usr/share/nginx/html
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

在這個例子中：

  • 建立名為 nginx 的 Service 物件，由 metadata: name 欄位指示。Service 物件以名為 nginx 的應用程式為目標，如 labels.app: nginx 和 selector.app: nginx 所示。Service 物件會公開通訊埠 80，並將其命名為 web。這個 Service 物件會控管網路網域，並將網際網路流量轉送到由 StatefulSet 物件部署的容器化應用程式。
  • 建立名為 web 的 StatefulSet，其中包含三個複製的 Pod 物件，如欄位 replicas: 3 所設定。
  • .spec.template 區段設定的 Pod 範本表示 Pod 物件已加上 app: nginx 標籤。
  • Pod 規格 (由 .template.spec 區段設定) 指示 StatefulSet 的 Pod 執行一個名為 nginx 的容器，這個容器執行的是 1.23 版的 nginx 映像檔。
  • Pod 規格使用 Service 物件開啟的網頁通訊埠。
  • .template.spec.volumeMounts 區段會指定 mountPath 欄位，該欄位名為 www。mountPath 是容器中用於掛接儲存空間磁碟區的路徑。
  • StatefulSet 會佈建三個 PersistentVolumeClaim 物件，分別命名為 web-www-0、web-www-1 和 web-www-2，每個物件的佈建儲存空間為 1 GB。

建立程序完成後，StatefulSet 可確保隨時都有所選數量的 Pod 物件正在執行中且可供使用。StatefulSet 會自動取代節點中失敗或遭逐出的 Pod 物件，並將新的 Pod 物件與儲存空間資源、資源要求和限制，以及 StatefulSet 物件 Pod 規格中定義的其他設定建立關聯。

在 StatefulSet 資源中要求永久儲存空間

永久儲存空間可以動態佈建，因此基礎磁碟區會根據需求建立。應用程式可以透過 PersistentVolumeClaim 物件來要求永久儲存空間。

一般來說，除了建立 Pod 物件，您還必須建立 PersistentVolumeClaim 物件。不過，StatefulSet 物件包含 volumeClaimTemplates 陣列，可產生 PersistentVolumeClaim 物件。每個 StatefulSet 副本都會取得自己的 PersistentVolumeClaim 物件。

詳情請參閱「設定容器儲存空間」。