Informazioni sul provisioning automatico dei nodi

Questa pagina spiega come funziona il provisioning automatico dei nodi in Standard di Google Kubernetes Engine (GKE). Con il provisioning automatico dei nodi, i nodi vengono scalati automaticamente per soddisfare i requisiti dei tuoi carichi di lavoro.

Con i cluster Autopilot non è necessario eseguire il provisioning manuale dei nodi o gestire i pool di nodi perché GKE gestisce automaticamente il provisioning e la scalabilità dei nodi.

Perché utilizzare il provisioning automatico dei nodi

Il provisioning automatico dei nodi gestisce e scala automaticamente un insieme di pool di nodi su per conto dell'utente. Senza il provisioning automatico dei nodi, il gestore della scalabilità automatica del cluster GKE crea i nodi solo dai pool di nodi creati dall'utente. Con il provisioning automatico dei nodi, GKE crea ed elimina automaticamente i pool di nodi.

Funzionalità non supportate

Il provisioning automatico dei nodi non crea pool di nodi che utilizzano quanto segue le funzionalità di machine learning. Tuttavia, il gestore della scalabilità automatica dei cluster scala i nodi nei pool di nodi esistenti con le seguenti funzionalità:

Come funziona il provisioning automatico dei nodi

Il provisioning automatico dei nodi è un meccanismo del gestore della scalabilità automatica dei cluster, che utilizza scala i pool di nodi esistenti. Con il provisioning automatico dei nodi abilitato, il gestore della scalabilità automatica dei cluster può creare i nodi automaticamente in base specifiche di pod non pianificabili.

Il provisioning automatico dei nodi crea pool di nodi in base alle seguenti informazioni:

Limiti delle risorse

Il provisioning automatico dei nodi e il gestore della scalabilità automatica del cluster hanno limiti ai seguenti livelli:

  • A livello di pool di nodi: i pool di nodi con provisioning automatico sono limitati a 1000 nodi.
  • Livello di cluster:
    • Gli eventuali limiti di provisioning automatico che definisci vengono applicati in base al totale Risorse di CPU e memoria utilizzata in tutti i pool di nodi, non solo i pool di cui è stato eseguito il provisioning automatico.
    • Il gestore della scalabilità automatica del cluster non crea nuovi nodi se ciò supererebbe uno dei limiti definiti. Se i limiti vengono già superati, GKE non elimina i nodi.

Separazione dei carichi di lavoro

Se i pod in attesa hanno affinità e tolleranze dei nodi, il provisioning automatico eseguire il provisioning dei nodi con etichette e incompatibilità corrispondenti.

Il provisioning automatico dei nodi potrebbe creare pool di nodi con etichette e contaminazioni se sono soddisfatte tutte le seguenti condizioni:

  • Un pod in attesa richiede un nodo con una chiave e un valore dell'etichetta specifici.
  • Il pod ha una tolleranza per un'incompatibilità con la stessa chiave.
  • La tolleranza è per l'effetto NoSchedule, l'effetto NoExecute o per tutti gli effetti.

Per le istruzioni, consulta Configurare la separazione dei carichi di lavoro in GKE.

Eliminazione di pool di nodi di cui è stato eseguito il provisioning automatico

Quando non esistono nodi in un pool di nodi di cui è stato eseguito il provisioning automatico, GKE elimina il pool di nodi. GKE non elimina i pool di nodi per i quali non è stato eseguito il provisioning automatico.

Tipi di macchine supportati

Il provisioning automatico dei nodi prende in considerazione i requisiti dei pod nel cluster per determinare il tipo di nodi più adatto a questi pod.

Per impostazione predefinita, GKE utilizza la serie di macchine E2, a meno che non si applichi una delle seguenti condizioni:

  • Il carico di lavoro richiede una funzionalità che non è disponibile nella macchina E2 Google Cloud. Ad esempio, se il carico di lavoro richiede una GPU, Per il nuovo pool di nodi viene utilizzata la serie di macchine N1.
  • Il carico di lavoro richiede risorse TPU. Per scoprire di più sulle TPU, consulta l'introduzione a Cloud TPU.
  • Il carico di lavoro utilizza l'etichetta machine-family. Per ulteriori informazioni, consulta Utilizzare una famiglia di macchine personalizzata.

Se il pod richiede GPU, il provisioning automatico dei nodi assegna un tipo di macchina sufficientemente grande da supportare il numero di GPU richieste dal pod. Il numero di GPU limita la CPU e la memoria che il nodo può avere. Per maggiori informazioni vedi le piattaforme GPU.

Immagini dei nodi supportate

Il provisioning automatico dei nodi crea pool di nodi utilizzando una delle seguenti immagini dei nodi:

  • Container-Optimized OS (cos_containerd).
  • Ubuntu (ubuntu_containerd).

Acceleratori di machine learning supportati

Il provisioning automatico dei nodi può creare pool di nodi con acceleratori hardware come GPU e Cloud TPU. Il provisioning automatico dei nodi supporta le TPU in GKE versione 1.28 e successive.

GPU

Se il pod richiede GPU, il provisioning automatico dei nodi assegna un tipo di macchina sufficientemente grandi da supportare il numero di GPU richieste dal pod. La di GPU limita la CPU e la memoria che il nodo può avere. Per ulteriori informazioni, consulta Piattaforme GPU.

Cloud TPU

GKE supporta le TPU (Tensor Processing Unit) per accelerare i carichi di lavoro di machine learning. Sia pool di nodi della sezione TPU a host singolo sia Il pool di nodi della sezione TPU multi-host supporta la scalabilità automatica e il provisioning automatico.

Con il flag --enable-autoprovisioning su un cluster GKE, GKE crea o elimina pool di nodi di sezioni TPU mono o multi-host con una versione e una topologia TPU che soddisfano i requisiti dei carichi di lavoro in attesa.

Quando utilizzi --enable-autoscaling, GKE scala il pool di nodi in base al tipo, come segue:

  • Pool di nodi della sezione TPU a host singolo: GKE aggiunge o rimuove i nodi TPU nella pool di nodi esistente. Il pool di nodi può contenere un numero qualsiasi di nodi TPU compreso tra zero e la dimensione massima del pool di nodi, come stabilito dai flag --max-nodes e --total-max-nodes. Quando il pool di nodi viene scalato, tutti i nodi TPU del pool hanno lo stesso tipo di macchina e la stessa topologia. Per scoprire di più su come creare una TPU con host singolo una sezione del pool di nodi, consulta Creare un nodo pool.

  • Pool di nodi della sezione TPU multi-host: GKE fa lo scale up atomico del pool di nodi da zero al numero di nodi necessario per soddisfare la topologia TPU. Per esempio, con un pool di nodi TPU con un tipo di macchina ct5lp-hightpu-4t e di 16x16, il pool di nodi contiene 64 nodi. Lo strumento GKE il gestore della scalabilità automatica garantisce che questo pool di nodi abbia esattamente 0 o 64 nodi. Quando si riduce nuovamente la scalabilità, GKE esegue l'espulsione di tutti i pod pianificati e svuota l'intero pool di nodi a zero. Per scoprire di più su come creare un pool di nodi di slice TPU multi-host, consulta Creare un pool di nodi.

Se una sezione TPU specifica non ha pod in esecuzione o in attesa di essere è stato pianificato, GKE fa lo scale down del pool di nodi. I pool di nodi con sezione TPU multi-host vengono ridotti in modo atomico. I pool di nodi con sezioni TPU a host singolo vengono ridotti rimuovendo i singoli sezioni TPU a host singolo.

Quando attivi il provisioning automatico dei nodi con le TPU, GKE prende decisioni di scalabilità in base ai valori definiti nella richiesta del pod. Il seguente manifest è un esempio di specifica di deployment che genera un pool di nodi contenente uno slice TPU v4 con una topologia 2x2x2 e due macchine ct4p-hightpu-4t:

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: tpu-workload
      labels:
        app: tpu-workload
    spec:
      replicas: 2
      selector:
        matchLabels:
          app: nginx-tpu
      template:
        metadata:
          labels:
            app: nginx-tpu
        spec:
          nodeSelector:
            cloud.google.com/gke-tpu-accelerator: tpu-v4-podslice
            cloud.google.com/gke-tpu-topology: 2x2x2
            cloud.google.com/reservation-name: my-reservation
          containers:
          - name: nginx
            image: nginx:1.14.2
            resources:
              requests:
                google.com/tpu: 4
              limits:
               google.com/tpu: 4
            ports:
            - containerPort: 80

Dove:

  • cloud.google.com/gke-tpu-accelerator: la versione e il tipo di TPU. Ad esempio, TPU v4 con tpu-v4-podslice o TPU v5e con tpu-v5-lite-podslice.
  • cloud.google.com/gke-tpu-topology: il numero e la posizione fisica dei chip TPU all'interno di una sezione TPU. Quando crei un pool di nodi abilitando il provisioning automatico dei nodi, devi selezionare la topologia TPU. Per maggiori informazioni per informazioni sulle topologie Cloud TPU, vedi Configurazioni TPU.
  • limit.google.com/tpu: il numero di chip TPU sulla VM TPU. La maggior parte delle configurazioni ha un solo valore corretto. Tuttavia, tpu-v5-lite-podslice con configurazione della topologia 2x4:
    • Se specifichi google.com/tpu = 8, il provisioning automatico dei nodi fa lo scale up Pool di nodi della sezione TPU con host singolo che aggiunge una macchina ct5lp-hightpu-8t.
    • Se specifichi google.com/tpu = 4, il provisioning automatico dei nodi crea un pool di nodi di sezioni TPU multi-host con due macchine ct5lp-hightpu-4t.
  • cloud.google.com/reservation-name: il nome della prenotazione che per i carichi di lavoro. Se omesso, il carico di lavoro non utilizza alcuna prenotazione.

Se imposti tpu-v4-podslice, il provisioning automatico dei nodi prende le seguenti decisioni:

Valori impostati nel manifest del pod Decidi dal provisioning automatico dei nodi
gke-tpu-topology limit.google.com/tpu Tipo di pool di nodi Dimensioni del pool di nodi Tipo di macchina
2x2x1 4 Sezione TPU a host singolo Flessibile ct4p-hightpu-4t
{A}x{B}x{C} 4 Sezione TPU multi-host {A}x{B}x{C}/4 ct4p-hightpu-4t

Il prodotto {A} x {B} x {C} definisce il numero di chip nel pool di nodi. Ad esempio, puoi definire una piccola topologia di 64 chip con combinazioni come4x4x4. Se utilizzi topologie più grandi di 64 chip, i valori assegnati a {A}, {B} e {C} devono soddisfare le seguenti condizioni:

  • {A}, {B} e {C} sono tutti minori o uguali a quattro o sono multipli di quattro.
  • La topologia più grande supportata è 12x16x16.
  • I valori assegnati mantengono A ≤ B ≤ C pattern. Ad esempio, 2x2x4 o 2x4x4 per piccole topologie.

Se imposti tpu-v5-lite-podslice, il provisioning automatico dei nodi esegue quanto segue decisioni:

Valori impostati nel manifest del pod Decidi dal provisioning automatico dei nodi
gke-tpu-topology limit.google.com/tpu Tipo di pool di nodi Dimensioni del pool di nodi Tipo di macchina
1x1 1 Sezione TPU a host singolo Flessibile ct5lp-hightpu-1t
2x2 4 Sezione TPU a host singolo Flessibile ct5lp-hightpu-4t
2x4 8 Sezione TPU con host singolo Flessibile ct5lp-hightpu-8t
2x41 4 Sezione TPU multi-host 2 (4/8) ct5lp-hightpu-4t
4x4 4 Sezione TPU multi-host 4 (16/4) ct5lp-hightpu-4t
4x8 4 Sezione TPU multi-host 8 (32/4) ct5lp-hightpu-4t
4 x 8 4 Sezione TPU multi-host 16 (32/4) ct5lp-hightpu-4t
8x8 4 Sezione TPU multi-host 16 (64/4) ct5lp-hightpu-4t
8x16 4 Sezione TPU multi-host 32 (128/4) ct5lp-hightpu-4t
16 x 16 4 Sezione TPU multi-host 64 (256/4) ct5lp-hightpu-4t

  1. Un caso speciale in cui il tipo di macchina dipende dal valore definito in nel campo dei limiti di google.com/tpu. ↩

Se imposti il tipo di acceleratore su tpu-v5-lite-device, il provisioning automatico dei nodi prende le seguenti decisioni:

Valori impostati nel manifest del pod Decidi dal provisioning automatico dei nodi
gke-tpu-topology limit.google.com/tpu Tipo di pool di nodi Dimensioni del pool di nodi Tipo di macchina
1x1 1 Sezione TPU a host singolo Flessibile ct5l-hightpu-1t
2x2 4 Sezione TPU a host singolo Flessibile ct5l-hightpu-4t
2x4 8 Sezione TPU con host singolo Flessibile ct5l-hightpu-8t

Per scoprire come configurare il provisioning automatico dei nodi, consulta Configurazione delle TPU.

Supporto per le VM spot

Il provisioning automatico dei nodi supporta la creazione di pool di nodi basati su VM spot.

La creazione di pool di nodi in base a VM spot viene considerata solo se non pianificabili con una tolleranza per il cloud.google.com/gke-spot="true":NoSchedule incompatibilità. L'alterazione viene applicata automaticamente ai nodi dei pool di nodi di cui è stato eseguito il provisioning automatico e che si basano su VM Spot.

Puoi combinare l'utilizzo della tolleranza con una regola di affinità dei nodi nodeSelector o per le etichette dei nodi cloud.google.com/gke-spot="true" o cloud.google.com/gke-provisioning=spot (per i nodi che eseguono GKE versione 1.25.5-gke.2500 o successive) per assicurarti che i carichi di lavoro vengano eseguiti solo su pool di nodi basati su VM Spot.

Supporto per i pod che richiedono l'archiviazione temporanea

Il provisioning automatico dei nodi supporta la creazione di pool di nodi quando i pod richiedono archiviazione temporanea. La dimensione del disco di avvio di cui è stato eseguito il provisioning nei pool di nodi è costante per tutti i nuovi pool di nodi di cui è stato eseguito il provisioning automatico. Queste dimensioni del disco di avvio possono essere personalizzati.

Il valore predefinito è 100 GiB. L'archiviazione temporanea supportata da SSD locali non è supportata.

Il provisioning automatico dei nodi eseguirà il provisioning di un pool di nodi solo se lo spazio di archiviazione temporaneo allocabile di un nodo con un disco di avvio specificato è maggiore o uguale alla richiesta di spazio di archiviazione temporaneo di un pod in attesa. Se la richiesta di spazio di archiviazione temporaneo è superiore a quella allocabile, il provisioning automatico dei nodi non eseguirà il provisioning di un pool di nodi. Le dimensioni dei dischi per i nodi non sono configurate dinamicamente in base all'archiviazione temporanea richieste di pod in attesa.

Limitazioni di scalabilità

Il provisioning automatico dei nodi presenta le stesse limitazioni del componente di scalabilità automatica del cluster, nonché i seguenti limiti aggiuntivi:

Limite al numero di carichi di lavoro separati
Il provisioning automatico dei nodi supporta un massimo di 100 carichi di lavoro standard.
Limite al numero di pool di nodi
Il provisioning automatico dei nodi annulla le priorità della creazione di nuovi pool di nodi quando il numero di pool nel cluster si avvicina a 100. È possibile creare più di 100 pool di nodi, ma solo se la creazione di un pool di nodi è l'unica opzione per pianificare un pod in attesa.

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