Bilanciamento del carico nativo del container tramite Ingress

Questa pagina spiega come utilizzare il bilanciamento del carico nativo del container in Google Kubernetes Engine (GKE). Il bilanciamento del carico nativo del container consente ai bilanciatori del carico di scegliere direttamente come target i pod Kubernetes e di distribuire in modo uniforme il traffico ai pod.

Per ulteriori informazioni sui vantaggi, sui requisiti e sulle limitazioni del bilanciamento del carico nativo del container, consulta Bilanciamento del carico nativo del container.

Prima di iniziare

Prima di iniziare, assicurati di aver eseguito le seguenti attività:

  • Abilita l'API Google Kubernetes Engine.
    • Abilita l'API Google Kubernetes Engine
  • Se vuoi utilizzare Google Cloud CLI per questa attività, installa e quindi initialize gcloud CLI. Se hai già installato gcloud CLI, ottieni la versione più recente eseguendo gcloud components update.

Utilizza il bilanciamento del carico nativo del container

Le sezioni seguenti illustrano la configurazione del bilanciamento del carico nativo del container su GKE. Tieni presente che per i cluster GKE che eseguono la versione 1.17 o successive e in determinate condizioni, il bilanciamento del carico nativo del container è predefinito e non richiede un'annotazione esplicita del servizio cloud.google.com/neg: '{"ingress": true}'.

Crea un cluster nativo di VPC

Per utilizzare il bilanciamento del carico nativo del container, nel cluster GKE devono essere abilitati gli IP alias.

Ad esempio, il comando seguente crea un cluster GKE, neg-demo-cluster, con una subnet di cui è stato eseguito il provisioning automatico:

  • Per la modalità Autopilot, gli indirizzi IP alias sono abilitati per impostazione predefinita:

    gcloud container clusters create-auto neg-demo-cluster \
    --location=COMPUTE_LOCATION

    Sostituisci COMPUTE_LOCATION con la località di Compute Engine per il cluster.

  • Per la modalità Standard, abilita gli indirizzi IP alias quando crei il cluster:

    gcloud container clusters create neg-demo-cluster \
    --enable-ip-alias \
    --create-subnetwork="" \
    --network=default \
    --zone=us-central1-a

Creazione di un deployment

Il seguente deployment di esempio, neg-demo-app, esegue una singola istanza di un server HTTP containerizzato. Ti consigliamo di utilizzare carichi di lavoro che usano il feedback sull'idoneità dei pod.

Utilizzo del feedback sull'idoneità dei pod

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    run: neg-demo-app # Label for the Deployment
  name: neg-demo-app # Name of Deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: neg-demo-app
  template: # Pod template
    metadata:
      labels:
        run: neg-demo-app # Labels Pods from this Deployment
    spec: # Pod specification; each Pod created by this Deployment has this specification
      containers:
      - image: registry.k8s.io/serve_hostname:v1.4 # Application to run in Deployment's Pods
        name: hostname # Container name
        ports:
        - containerPort: 9376
          protocol: TCP

Utilizzo del ritardo impostato come hardcoded

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    run: neg-demo-app # Label for the Deployment
  name: neg-demo-app # Name of Deployment
spec:
  minReadySeconds: 60 # Number of seconds to wait after a Pod is created and its status is Ready
  selector:
    matchLabels:
      run: neg-demo-app
  template: # Pod template
    metadata:
      labels:
        run: neg-demo-app # Labels Pods from this Deployment
    spec: # Pod specification; each Pod created by this Deployment has this specification
      containers:
      - image: registry.k8s.io/serve_hostname:v1.4 # Application to run in Deployment's Pods
        name: hostname # Container name
      # Note: The following line is necessary only on clusters running GKE v1.11 and lower.
      # For details, see https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/how-to/container-native-load-balancing#align_rollouts
        ports:
        - containerPort: 9376
          protocol: TCP
      terminationGracePeriodSeconds: 60 # Number of seconds to wait for connections to terminate before shutting down Pods

In questo deployment, ogni container esegue un server HTTP. Il server HTTP restituisce come risposta il nome host del server delle applicazioni (il nome del pod su cui viene eseguito il server).

Salva questo manifest con il nome neg-demo-app.yaml, quindi crea il deployment:

kubectl apply -f neg-demo-app.yaml

Crea un servizio per un bilanciatore del carico nativo del container

Dopo aver creato un deployment, devi raggruppare i suoi pod in un servizio.

Il seguente servizio di esempio, neg-demo-svc, ha come target il deployment di esempio che hai creato nella sezione precedente:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: neg-demo-svc # Name of Service
  annotations:
    cloud.google.com/neg: '{"ingress": true}' # Creates a NEG after an Ingress is created
spec: # Service's specification
  type: ClusterIP
  selector:
    run: neg-demo-app # Selects Pods labelled run: neg-demo-app
  ports:
  - name: http
    port: 80 # Service's port
    protocol: TCP
    targetPort: 9376

L'annotazione del servizio, cloud.google.com/neg: '{"ingress": true}', consente il bilanciamento del carico nativo del container. Il bilanciatore del carico viene creato solo dopo la creazione di una risorsa Ingress per il servizio.

Salva questo manifest come neg-demo-svc.yaml, quindi crea il servizio:

kubectl apply -f neg-demo-svc.yaml

Crea una risorsa Ingress per il servizio

Il seguente esempio di tipo Ingress, neg-demo-ing, ha come target il servizio che hai creato:

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: neg-demo-ing
spec:
  defaultBackend:
    service:
      name: neg-demo-svc # Name of the Service targeted by the Ingress
      port:
        number: 80 # Should match the port used by the Service

Salva questo manifest come neg-demo-ing.yaml, quindi crea l'oggetto Ingress:

kubectl apply -f neg-demo-ing.yaml

Dopo la creazione dell'Ingress, viene creato un bilanciatore del carico delle applicazioni nel progetto e vengono creati gruppi di endpoint di rete(NEG) in ogni zona in cui viene eseguito il cluster. Gli endpoint nel NEG e gli endpoint del servizio vengono mantenuti sincronizzati.

Verifica il traffico in entrata

Dopo aver eseguito il deployment di un carico di lavoro, raggruppato i pod in un servizio e creato una risorsa Ingress per il servizio, devi verificare che l'oggetto Ingress abbia eseguito correttamente il provisioning del bilanciatore del carico nativo del container.

Recupera lo stato dell'oggetto Ingress:

kubectl describe ingress neg-demo-ing

L'output include eventi ADD e CREATE:

Events:
Type     Reason   Age                From                     Message
----     ------   ----               ----                     -------
Normal   ADD      16m                loadbalancer-controller  default/neg-demo-ing
Normal   Service  4s                 loadbalancer-controller  default backend set to neg-demo-svc:32524
Normal   CREATE   2s                 loadbalancer-controller  ip: 192.0.2.0

Testa il bilanciatore del carico

Le sezioni seguenti spiegano come testare la funzionalità di un bilanciatore del carico nativo del container.

Visita l'indirizzo IP Ingress

Attendi alcuni minuti per la configurazione del bilanciatore del carico delle applicazioni.

Per verificare che il bilanciatore del carico nativo del container stia funzionando, visita l'indirizzo IP Ingress.

Per ottenere l'indirizzo IP Ingress, esegui questo comando:

kubectl get ingress neg-demo-ing

Nell'output comando, l'indirizzo IP Ingress viene visualizzato nella colonna ADDRESS. Visita l'indirizzo IP in un browser web.

Controlla lo stato di integrità del servizio di backend

Puoi anche ottenere lo stato di integrità del servizio di backend del bilanciatore del carico.

  1. Recupera un elenco dei servizi di backend in esecuzione nel tuo progetto:

    gcloud compute backend-services list

    Annota il nome del servizio di backend che include il nome del servizio, ad esempio neg-demo-svc.

  2. Ottieni lo stato di integrità del servizio di backend:

    gcloud compute backend-services get-health BACKEND_SERVICE_NAME --global

    Sostituisci BACKEND_SERVICE_NAME con il nome del servizio di backend.

Testa Ingress

Un altro modo per verificare che il bilanciatore del carico funzioni come previsto è scalare il deployment di esempio, inviare richieste di test alla risorsa Ingress e verificare che il numero corretto di repliche risponda.

  1. Scala il deployment neg-demo-app da un'istanza a due istanze:

    kubectl scale deployment neg-demo-app --replicas 2

    Il completamento di questo comando potrebbe richiedere diversi minuti.

  2. Verifica che l'implementazione sia completa:

    kubectl get deployment neg-demo-app

    L'output dovrebbe includere due repliche disponibili:

    NAME           DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
neg-demo-app   2         2         2            2           26m

  3. Ottieni l'indirizzo IP Ingress:

    kubectl describe ingress neg-demo-ing

    Se questo comando restituisce un errore 404, attendi qualche minuto per l'avvio del bilanciatore del carico, quindi riprova.

  4. Conta il numero di risposte distinte dal bilanciatore del carico:

    for i in `seq 1 100`; do \
  curl --connect-timeout 1 -s IP_ADDRESS && echo; \
done  | sort | uniq -c

    Sostituisci IP_ADDRESS con l'indirizzo IP Ingress.

    L'output è simile al seguente:

    44 neg-demo-app-7f7dfd7bc6-dcn95
56 neg-demo-app-7f7dfd7bc6-jrmzf

    In questo output, il numero di risposte distinte è uguale al numero di repliche, a indicare che tutti i pod di backend gestiscono il traffico.

Esegui la pulizia

Dopo aver completato le attività in questa pagina, segui questi passaggi per rimuovere le risorse ed evitare addebiti indesiderati sul tuo account:

Elimina il cluster

gcloud

gcloud container clusters delete neg-demo-cluster

Console

  1. Vai alla pagina Google Kubernetes Engine nella console Google Cloud.

    Vai a Google Kubernetes Engine

  2. Seleziona neg-demo-cluster e fai clic su Elimina.

  3. Quando ti viene richiesto di confermare, fai clic su Elimina.

Risoluzione dei problemi

Utilizza le tecniche riportate di seguito per verificare la configurazione della rete. Le sezioni seguenti spiegano come risolvere problemi specifici relativi al bilanciamento del carico nativo del container.

  • Per informazioni su come elencare i gruppi di endpoint di rete, consulta la documentazione sul bilanciamento del carico.

  • Puoi trovare il nome e le zone del NEG che corrisponde a un servizio nell'annotazione neg-status del servizio. Ottieni la specifica del servizio con:

    kubectl get svc SVC_NAME -o yaml

    L'annotazione metadata:annotations:cloud.google.com/neg-status elenca il nome del NEG corrispondente del servizio e le zone del NEG.

  • Puoi verificare l'integrità del servizio di backend corrispondente a un NEG con il seguente comando:

    gcloud compute backend-services --project PROJECT_NAME \
    get-health BACKEND_SERVICE_NAME --global

    Il servizio di backend ha lo stesso nome del relativo NEG.

  • Per stampare i log eventi di un servizio:

    kubectl describe svc SERVICE_NAME

    La stringa del nome del servizio include il nome e lo spazio dei nomi del servizio GKE corrispondente.

Impossibile creare un cluster con IP alias

Sintomi

Quando tenti di creare un cluster con IP alias, potresti riscontrare il seguente errore:

ResponseError: code=400, message=IP aliases cannot be used with a legacy network.
Potenziali cause

Questo errore si verifica se tenti di creare un cluster con IP alias che utilizza anche una rete legacy.

Risoluzione

Assicurati di non creare contemporaneamente un cluster con IP alias e una rete legacy. Per ulteriori informazioni sull'utilizzo di IP alias, consulta Creare un cluster nativo di VPC.

Il traffico non raggiunge gli endpoint

Sintomi
Errori 502/503 o connessioni rifiutate.
Potenziali cause

In genere, i nuovi endpoint diventano raggiungibili dopo averli collegati al bilanciatore del carico, purché rispondano ai controlli di integrità. Potresti riscontrare errori 502 o connessioni rifiutate se il traffico non può raggiungere gli endpoint.

Gli errori 502 e le connessioni rifiutate possono essere causati anche da un container che non gestisce SIGTERM. Se un container non gestisce esplicitamente SIGTERM, termina immediatamente e smette di gestire le richieste. Il bilanciatore del carico continua a inviare traffico in entrata al container terminato, causando errori.

Il bilanciatore del carico nativo del container ha un solo endpoint di backend. Durante un aggiornamento in sequenza, il vecchio endpoint viene deprogrammato prima che il nuovo endpoint venga programmato.

Il deployment dei pod di backend in una nuova zona viene eseguito per la prima volta dopo il provisioning di un bilanciatore del carico nativo del container. L'infrastruttura del bilanciatore del carico è programmata in una zona in cui è presente almeno un endpoint. Quando un nuovo endpoint viene aggiunto a una zona, l'infrastruttura del bilanciatore del carico è programmata e causa interruzioni del servizio.

Risoluzione

Configura i container per gestire SIGTERM e continuare a rispondere alle richieste durante il periodo di tolleranza per la terminazione (30 secondi per impostazione predefinita). Configura i pod in modo che inizino a non superare i controlli di integrità quando ricevono SIGTERM. Questo indica al bilanciatore del carico di interrompere l'invio del traffico al pod mentre è in corso la deprogrammazione dell'endpoint.

Se l'applicazione non si arresta automaticamente e smette di rispondere alle richieste quando riceve un SIGTERM, è possibile utilizzare l'hook preStop per gestire SIGTERM e continuare a gestire il traffico mentre è in corso la deprogrammazione dell'endpoint.

lifecycle:
  preStop:
    exec:
      # if SIGTERM triggers a quick exit; keep serving traffic instead
      command: ["sleep","60"]

Consulta la documentazione sulla terminazione dei pod.

Se il backend del bilanciatore del carico ha una sola istanza, configura la strategia di implementazione per evitare di disattivare l'unica istanza prima che la nuova istanza sia completamente programmata. Per i pod delle applicazioni gestiti dal carico di lavoro Deployment, questo può essere ottenuto configurando la strategia di implementazione con il parametro maxUnavailable uguale a 0.

strategy:
  rollingUpdate:
    maxSurge: 1
    maxUnavailable: 0

Per risolvere i problemi relativi al traffico che non raggiunge gli endpoint, verifica che le regole firewall consentano il traffico TCP in entrata verso gli endpoint negli intervalli 130.211.0.0/22 e 35.191.0.0/16. Per ulteriori informazioni, consulta Aggiungere controlli di integrità nella documentazione di Cloud Load Balancing.

Visualizza i servizi di backend nel tuo progetto. La stringa del nome del servizio di backend pertinente include il nome e lo spazio dei nomi del servizio GKE corrispondente:

gcloud compute backend-services list

Recupera lo stato di integrità del backend dal servizio di backend:

gcloud compute backend-services get-health BACKEND_SERVICE_NAME

Se tutti i backend non sono integro, la configurazione del firewall, di Ingress o del servizio potrebbe essere errata.

Se alcuni backend non sono integri per un breve periodo di tempo, la causa potrebbe essere la latenza di programmazione di rete.

Se alcuni backend non compaiono nell'elenco dei servizi di backend, la causa potrebbe essere la latenza di programmazione. Puoi verificarlo eseguendo questo comando, dove NEG_NAME è il nome del servizio di backend. (I NEG e i servizi di backend condividono lo stesso nome):

gcloud compute network-endpoint-groups list-network-endpoints NEG_NAME

Controlla se tutti gli endpoint previsti si trovano nel NEG.

Se hai selezionato un numero ridotto di backend (ad esempio 1 pod) da un bilanciatore del carico nativo del container, valuta la possibilità di aumentare il numero di repliche e distribuire i pod di backend in tutte le zone coperte dal cluster GKE. Ciò garantisce che l'infrastruttura sottostante del bilanciatore del carico sia completamente programmata. In caso contrario, valuta la possibilità di limitare i pod di backend a una singola zona.

Se configuri un criterio di rete per l'endpoint, assicurati che sia consentito il traffico in entrata da una subnet solo proxy.

Implementazione bloccata

Sintomi
L'implementazione di un blocco di deployment aggiornato e il numero di repliche aggiornate non corrisponde al numero di repliche desiderato.
Potenziali cause

I controlli di integrità del deployment non sono riusciti. L'immagine container potrebbe non essere valida o il controllo di integrità potrebbe non essere configurato correttamente. La sostituzione in sequenza dei pod attende che il pod appena avviato superi il limite di idoneità dei pod. Questo si verifica solo se il pod risponde ai controlli di integrità del bilanciatore del carico. Se il pod non risponde o se il controllo di integrità non è configurato correttamente, le condizioni del controllo di idoneità non possono essere soddisfatte e l'implementazione non può continuare.

Se utilizzi kubectl 1.13 o versioni successive, puoi controllare lo stato dei limiti di idoneità di un pod con il seguente comando:

kubectl get pod POD_NAME -o wide

Controlla la colonna READINESS GATES.

Questa colonna non esiste in kubectl 1.12 e versioni precedenti. Un pod contrassegnato come in stato READY potrebbe avere un controllo di idoneità non superato. Per verificarlo, utilizza il seguente comando:

kubectl get pod POD_NAME -o yaml

I gate di idoneità e il relativo stato sono elencati nell'output.

Risoluzione

Verifica che l'immagine del container nella specifica dei pod del deployment funzioni correttamente e sia in grado di rispondere ai controlli di integrità. Verifica che i controlli di integrità siano configurati correttamente.

Errori di modalità con prestazioni ridotte

Sintomi

A partire dalla versione di GKE 1.29.2-gke.1643000, potresti ricevere i seguenti avvisi sul tuo servizio in Esplora log quando vengono aggiornati i NEG:

Entering degraded mode for NEG <service-namespace>/<service-name>-<neg-name>... due to sync err: endpoint has missing nodeName field
Potenziali cause

Questi avvisi indicano che GKE ha rilevato configurazioni errate degli endpoint durante un aggiornamento del NEG in base agli oggetti EndpointSlice, attivando un processo di calcolo più approfondito chiamato modalità con prestazioni ridotte. GKE continua ad aggiornare i NEG secondo il criterio del "best effort", correggendo l'errata configurazione o escludendo gli endpoint non validi dagli aggiornamenti del NEG.

Alcuni errori comuni sono:

  • endpoint has missing pod/nodeName field
  • endpoint corresponds to an non-existing pod/node
  • endpoint information for attach/detach operation is incorrect
Risoluzione

In genere, gli stati transitori causano questi eventi e sono fissi autonomamente. Tuttavia, gli eventi causati da configurazioni errate negli oggetti EndpointSlice personalizzati rimangono irrisolti. Per comprendere l'errata configurazione, esamina gli oggetti EndpointSlice corrispondenti al servizio:

kubectl get endpointslice -l kubernetes.io/service-name=<service-name>

Convalida ogni endpoint in base all'errore nell'evento.

Per risolvere il problema, devi modificare manualmente gli oggetti EndpointSlice. L'aggiornamento attiva un nuovo aggiornamento dei NEG. Quando l'errore di configurazione non esiste più, l'output è simile al seguente:

NEG <service-namespace>/<service-name>-<neg-name>... is no longer in degraded mode

Problemi noti

Il bilanciamento del carico nativo del container su GKE presenta i seguenti problemi noti:

garbage collection incompleta

La garbage collection GKE raccoglie bilanciatori del carico nativi del container ogni due minuti. Se un cluster viene eliminato prima della rimozione completa dei bilanciatori del carico, devi eliminare manualmente i NEG del bilanciatore del carico.

Visualizza i NEG nel tuo progetto eseguendo questo comando:

gcloud compute network-endpoint-groups list

Nell'output comando, cerca i NEG pertinenti.

Per eliminare un NEG, esegui questo comando, sostituendo NEG_NAME con il nome del NEG:

gcloud compute network-endpoint-groups delete NEG_NAME

Allinea le implementazioni dei carichi di lavoro con la propagazione degli endpoint

Quando esegui il deployment di un carico di lavoro nel cluster o quando aggiorni un carico di lavoro esistente, il bilanciatore del carico nativo del container può richiedere più tempo per propagare i nuovi endpoint rispetto a quanto impiega per completare l'implementazione del carico di lavoro. Il deployment di esempio di cui esegui il deployment in questa guida utilizza due campi per allineare l'implementazione alla propagazione degli endpoint: terminationGracePeriodSeconds e minReadySeconds.

terminationGracePeriodSeconds consente al pod di arrestarsi in modo controllato attendendo il termine delle connessioni dopo la pianificazione dell'eliminazione del pod.

minReadySeconds aggiunge un periodo di latenza dopo la creazione di un pod. Devi specificare un numero minimo di secondi in cui un nuovo pod deve trovarsi in stato Ready, senza che nessuno dei suoi container si arresti in modo anomalo, perché il pod sia considerato disponibile.

Devi configurare i valori minReadySeconds e terminationGracePeriodSeconds dei carichi di lavoro in modo che siano pari o superiori a 60 secondi per assicurarti che il servizio non venga interrotto a causa delle implementazioni dei carichi di lavoro.

terminationGracePeriodSeconds è disponibile in tutte le specifiche dei pod, mentre minReadySeconds è disponibile per i deployment e i DaemonSet.

Per scoprire di più sull'ottimizzazione delle implementazioni, consulta la pagina RollingUpdateStrategy.

initialDelaySeconds nel pod readinessProbe non rispettata

Potresti aspettarti che la configurazione initialDelaySeconds nel pod readinessProbe venga rispettata dal bilanciatore del carico nativo del container. Tuttavia, readinessProbe è implementato da kubelet e la configurazione initialDelaySeconds controlla il controllo di integrità del kubelet, non il bilanciatore del carico nativo del container. Il bilanciamento del carico nativo del container dispone di un proprio controllo di integrità del bilanciamento del carico.

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