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 come target direttamente i pod Kubernetes e di distribuire il traffico ai pod in modo uniforme.

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

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 di servizio cloud.google.com/neg: '{"ingress": true}' esplicita.

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

Autopilot

In tutti i cluster Autopilot sono abilitati gli indirizzi IP alias.

gcloud container clusters create-auto neg-demo-cluster \
    --location=us-central1

Standard

In modalità GKE 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 utilizzano 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 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 come 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 raggrupparne i 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. Tuttavia, il bilanciatore del carico non viene creato finché non crei 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 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 il file Ingress:

kubectl apply -f neg-demo-ing.yaml

Al momento della creazione della risorsa Ingress, viene creato un Application Load Balancer nel progetto e i NEG vengono creati 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, aver raggruppato i relativi pod in un servizio e creato una risorsa Ingress per il servizio, devi verificare che la risorsa Ingress abbia eseguito correttamente il provisioning del bilanciatore del carico nativo del container.

Recupera lo stato della risorsa 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 seguenti sezioni spiegano come testare la funzionalità di un bilanciatore del carico nativo del container.

Visita indirizzo IP Ingress

Attendi alcuni minuti per la configurazione dell'Application Load Balancer.

Puoi verificare che il bilanciatore del carico nativo del container funzioni visitando l'indirizzo IP della risorsa Ingress.

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

kubectl get ingress neg-demo-ing

Nell'output comando, l'indirizzo IP del traffico in entrata è 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

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

  2. Recupera 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 la risorsa Ingress

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

  1. Scala il deployment neg-demo-app da una 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 stata completata:

    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. Recupera 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 corrisponde al numero di repliche, che indica che tutti i pod di backend gestiscono il traffico.

Esegui la pulizia

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

Eliminare 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.

Risolvere i problemi

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

  • Consulta la documentazione sul bilanciamento del carico per informazioni su come elencare i gruppi di endpoint di rete.

  • 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 al servizio e le zone del NEG.

  • Puoi verificare l'integrità del servizio di backend che corrisponde 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 suo 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 provi a 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

Visualizzi questo errore 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 o connessioni rifiutate.
Potenziali cause

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

Gli errori 502 e le connessioni rifiutate possono essere causati anche da un container che non gestisce SIGTERM. Se un container non gestisce in modo esplicito SIGTERM, termina immediatamente e smette di gestire le richieste. Il bilanciatore del carico continua a inviare il 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 viene eseguito in una nuova zona 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 quando è presente almeno un endpoint nella zona. 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 in modo che gestiscano SIGTERM e continuino 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 di traffico al pod mentre è in corso la deprogrammazione degli endpoint.

Se l'applicazione non si arresta correttamente 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"]

Per ulteriori informazioni, consulta la documentazione sulla terminazione dei pod e questo post sulle best practice per la terminazione dei pod.

Se il backend del bilanciatore del carico ha una sola istanza, configura la strategia di implementazione per evitare che l'unica istanza venga arrestata prima che la nuova istanza sia completamente programmata. Per i pod dell'applicazione gestiti dal carico di lavoro Deployment, è possibile ottenere questo risultato 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 saperne di più, consulta Aggiunta dei 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 sono in stato non integro, il firewall, la risorsa Ingress o il servizio potrebbero essere configurati in modo errato.

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

Se alcuni backend non sono visualizzati 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. (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 sono nel NEG.

Se hai un numero ridotto di backend (ad esempio, 1 pod) selezionati 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 distribuite dal cluster GKE. Ciò garantisce che l'infrastruttura sottostante del bilanciatore del carico sia completamente programmata. Altrimenti, valuta la possibilità di limitare i pod di backend a una singola zona.

Implementazione interrotta

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

I controlli di integrità del deployment non vanno a buon fine. L'immagine container potrebbe essere errata o il controllo di integrità potrebbe essere configurato in modo errato. La sostituzione in sequenza dei pod attende che il pod appena avviato superi la gate di idoneità del pod. Ciò 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 della soglia di idoneità non possono essere soddisfatte e l'implementazione non può continuare.

Se utilizzi kubectl 1.13 o versioni successive, puoi controllare lo stato delle porte 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 gate di idoneità non riuscito. Per verificarlo, utilizza il seguente comando:

kubectl get pod POD_NAME -o yaml

Le porte di idoneità e il relativo stato sono elencati nell'output.

Risoluzione

Verifica che l'immagine 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.

Problemi noti

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

Garbage collection incompleta

La garbage collection GKE raccoglie i bilanciatori del carico nativi del container ogni due minuti. Se un cluster viene eliminato prima della rimozione completa dei bilanciatori del carico, dovrai 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 il comando seguente, 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 tuo cluster o quando aggiorni un carico di lavoro esistente, il bilanciatore del carico nativo del container può richiedere più tempo per propagare nuovi endpoint rispetto a quanto necessario 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 che le connessioni terminino dopo che il pod è stato pianificato per l'eliminazione.

minReadySeconds aggiunge un periodo di latenza dopo la creazione di un pod. Devi specificare un numero minimo di secondi durante i quali un nuovo pod deve trovarsi in stato Ready, senza che si verifichi un arresto anomalo di nessuno dei suoi container, affinché il pod venga considerato disponibile.

Devi configurare i valori minReadySeconds e terminationGracePeriodSeconds dei carichi di lavoro in modo che abbiano una durata minima di 60 secondi per assicurarti che il servizio non venga interrotto a causa di 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 sul perfezionamento delle implementazioni, consulta la pagina RollingUpdateStrategy.

initialDelaySeconds nel pod readinessProbe non rispettata

È possibile che la configurazione initialDelaySeconds in readinessProbe del pod venga rispettata dal bilanciatore del carico nativo del container; tuttavia, readinessProbe viene implementato da kubelet e la configurazione initialDelaySeconds controlla il controllo di integrità di 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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