Esta página descreve o suporte a várias redes para pods, incluindo casos de uso, conceitos relevantes, terminologia e benefícios.
Informações gerais
O Google Cloud é compatível com várias interfaces de rede no nível da instância de máquina virtual (VM). É possível conectar uma VM a até oito redes com várias interfaces de rede, incluindo a rede padrão e mais sete redes.
A rede do Google Kubernetes Engine (GKE) estende os recursos de várias redes para pods executados nos nós. Com o suporte a várias redes para pods, é possível ativar várias interfaces em nós e pods em um cluster do GKE. O suporte a várias redes para pods remove a limitação de interface única para pools de nós, o que limitou os nós a uma única VPC para rede.
O Network Function Optimizer (NFO) é um serviço de rede disponível para o GKE que oferece suporte a várias redes e um plano de dados nativo de alto desempenho do Kubernetes. A NFO ativa funções de rede em contêiner no GKE. A multirrede é um dos pilares fundamentais da NFO.
Para usar o suporte a várias redes para seus pods e nós, consulte Configurar a compatibilidade com várias redes para pods.
Terminologia e conceitos
Esta página usa os seguintes conceitos:
VPC principal: a VPC principal é uma VPC pré-configurada que inclui um conjunto de configurações e recursos padrão. O cluster do GKE é criado nessa VPC. Se você excluir a VPC pré-configurada, o cluster do GKE será criado na VPC principal.
Sub-rede: no Google Cloud, uma sub-rede é a maneira de criar roteamento entre domínios sem classe (CIDR) com máscaras de rede em uma VPC. Uma sub-rede tem um único intervalo de endereços IP principal que é atribuído aos nós e pode ter vários intervalos secundários que podem pertencer a pods e serviços.
Rede-nó: refere-se a uma combinação dedicada de um par de VPC e sub-rede. Nessa rede de nós, os nós pertencentes ao pool são endereços IP alocados do intervalo de endereços IP principal.
Intervalo secundário: um intervalo secundário do Google Cloud é um CIDR e uma máscara de rede que pertencem a uma sub-rede. O GKE usa isso como uma rede de pod de camada 3. Um pod pode se conectar a várias redes de pods.
Pod-network: um objeto de rede que serve como ponto de conexão para os pods.
A conexão pode ser do tipo Layer 3 ou do tipo Device. É possível configurar redes do tipo Device no modo netdevice ou no kit de desenvolvimento de plano de dados (DPDK, na sigla em inglês).
Layer 3 redes correspondem a um intervalo secundário em uma sub-rede. A rede Device corresponde a uma sub-rede em uma VPC. O modelo de dados para a rede de pods em várias redes do GKE é o seguinte:
Para a rede
Layer 3: VPC -> Nome da sub-rede -> Nome do intervalo secundárioPara a rede
Device: VPC -> Nome da sub-rede
Rede de pods padrão: o Google Cloud cria uma rede de pods padrão durante a criação do cluster. A rede de pods padrão usa a VPC principal como a rede do nó. Por padrão, a rede de pods padrão está disponível em todos os nós e pods do cluster.
Pods com várias interfaces: não é possível conectar várias interfaces aos mesmos pods à mesma rede.
O diagrama a seguir mostra uma arquitetura típica de cluster do GKE com redes Layer 3:
Para redes do tipo Device, que podem ser configuradas no modo netdevice ou DPDK, a vNIC da VM é gerenciada como um recurso e transmitida para o pod. Nesse caso, a rede do pod é mapeada diretamente para a rede do nó. Intervalos secundários não são obrigatórios para redes do tipo Device.
Casos de uso
O suporte a várias redes para pods aborda os seguintes casos de uso:
- Implantar funções de rede em contêiner: se você executar as funções de rede em contêineres, que têm planos de gerenciamento e dados separados. A multirrede para pods isola redes para diferentes planos do usuário, alto desempenho ou baixa latência de interfaces específicas ou multilocação no nível da rede. Isso é necessário para conformidade, QoS e segurança.
- Conectar a VPC dentro da mesma organização e projeto: você quer criar clusters do GKE em uma VPC e precisa se conectar a serviços em outra VPC. É possível usar a opção de nodes multi-NIC para conectividade direta. Isso pode ocorrer devido a um modelo hub e spoke, em que um serviço centralizado (geração de registros, autenticação) opera em uma VPC de hub e os spokes exigem conectividade privada para acessá-lo. É possível usar o suporte de várias redes para pods para conectar os pods em execução no cluster do GKE diretamente à VPC hub.
- Executar aplicativos DPDK com VFIO: você quer executar aplicativos DPDK que exigem acesso ao NIC no nó por meio do driver VFIO. É possível conseguir a taxa de pacotes ideal ignorando completamente o kernel, o Kubernetes e o GKE Dataplane V2.
- Ative o acesso direto à vNIC ignorando o Kubernetes e o GKE Dataplane V2: execute as funções de rede em contêineres que exigem acesso direto à placa de rede (NIC) no nó. Por exemplo, aplicativos de computação de alto desempenho (HPC) que querem ignorar o Kubernetes e o GKE Dataplane V2 para conseguir a menor latência. Alguns aplicativos também querem acessar as informações de topologia de PCIe da placa de rede para se colocalizar com outros dispositivos, como GPU.
Benefícios
O suporte a várias redes para pods oferece os seguintes benefícios:
- Isolamento de tráfego: o suporte a várias redes para pods permite isolar o tráfego em um cluster do GKE. É possível criar pods com várias interfaces de rede para separar o tráfego com base na capacidade, como gerenciamento e plano de dados, em pods que executam funções nativas da nuvem (CNFs, na sigla em inglês).
- Mutação dupla: permite que um pod tenha várias interfaces e direcione o tráfego para VPCs diferentes, permitindo que o pod estabeleça conexões com uma VPC primária e uma secundária. Se uma VPC tiver problemas, o aplicativo poderá recorrer à VPC secundária.
- Segmentação de rede: os pods podem se conectar a redes internas ou externas com base nas necessidades da carga de trabalho. Dependendo dos requisitos específicos das cargas de trabalho, escolha quais pods ou grupos de pods se conectam a cada rede. Por exemplo, você pode usar uma rede interna para a comunicação leste-oeste e uma rede externa para acesso à Internet. Isso permite que você personalize a conectividade de rede das cargas de trabalho com base nas necessidades específicas deles.
- Desempenho ideal com DPDK: o suporte a várias redes para pods no GKE permite que aplicativos DPDK sejam executados em pods do GKE, o que oferece um desempenho ideal do processamento de pacotes.
- NIC de host diretamente disponível no pod: o suporte de placa de rede (NIC) do modo
netdevicecom várias redes transmite a placa de rede (NIC) da VM diretamente para o pod, ignorando o Kubernetes e o GKE Dataplane V2. Isso pode atingir a menor latência para colaboração entre dispositivos. - Desempenho: para melhorar o desempenho dos aplicativos, conecte-os à rede que for mais adequada às necessidades deles.