Esegui il provisioning e utilizza l'archiviazione a blocchi non elaborata supportata da SSD locali

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Questa pagina spiega come eseguire il provisioning dell'archiviazione SSD locale sui cluster Google Kubernetes Engine (GKE) e come configurare i carichi di lavoro in modo da utilizzare i dati dall'archiviazione a blocchi non elaborata supportata da SSD locali e collegata ai nodi nel cluster.

L'utilizzo di questa opzione SSD locale ti offre un maggiore controllo sullo spazio di archiviazione sottostante e ti consente di creare la tua cache a livello di nodo per i pod al fine di offrire prestazioni migliori per le tue applicazioni. Puoi personalizzare questa opzione anche installando un file system su dischi SSD locali eseguendo un DaemonSet per configurare il RAID e formattare i dischi in base alle esigenze.

Per saperne di più sul supporto degli SSD locali per l'accesso a blocchi non elaborati su GKE, consulta Informazioni sugli SSD locali.

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 initialize gcloud CLI. Se hai già installato gcloud CLI, scarica la versione più recente eseguendo gcloud components update.
Nota: per le installazioni esistenti dell'interfaccia a riga di comando gcloud, assicurati di impostare le proprietà compute/region e compute/zone. Impostando le località predefinite, puoi evitare errori nellgcloud CLI come segue: One of [--zone, --region] must be supplied: Please specify location.

Crea un cluster o un pool di nodi con archiviazione a blocchi non elaborata supportata da SSD locali

Usa gcloud CLI con l'opzione --local-nvme-ssd-block per creare un cluster con archiviazione a blocchi non elaborata supportata da SSD locali.

Il comando gcloud CLI che esegui per creare il cluster o il pool di nodi dipende dalla generazione di serie di macchine a cui appartiene il tipo di macchina che stai utilizzando. Ad esempio, i tipi di macchine N1 e N2 appartengono rispettivamente a una serie di macchine di prima e seconda generazione, mentre i tipi di macchine C3 appartengono a una serie di macchine di terza generazione.

Crea un cluster con SSD locale

1a o 2a generazione

Se utilizzi un tipo di macchina di una serie di macchine di prima o seconda generazione, crei il cluster specificando l'opzione --local-nvme-ssd-block count=NUMBER_OF_DISKS. L'opzione specifica il numero di dischi SSD locali da collegare a ciascun nodo. Il numero massimo varia in base al tipo di macchina e alla regione.

Per creare un cluster:

gcloud container clusters create CLUSTER_NAME \
    --local-nvme-ssd-block count=NUMBER_OF_DISKS \
    --machine-type=MACHINE_TYPE \
    --release-channel CHANNEL_NAME

Sostituisci quanto segue:

CLUSTER_NAME: il nome del cluster.
NUMBER_OF_DISKS: il numero di dischi SSD locali di cui eseguire il provisioning su ciascun nodo. Il numero massimo di dischi varia in base al tipo di macchina e alla regione.
MACHINE_TYPE: il tipo di macchina di prima o seconda generazione da utilizzare. La specifica di questo campo è obbligatoria perché non puoi utilizzare SSD locali con il tipo predefinito e2-medium.
CHANNEL_NAME: un canale di rilascio che include versioni di GKE successive alla 1.25.3-gke.1800.

3a generazione

Se utilizzi un tipo di macchina di una serie di macchine di terza generazione, utilizza l'opzione --local-nvme-ssd-block, senza un campo di conteggio, per creare un cluster. GKE esegue automaticamente il provisioning della capacità SSD locale per il cluster in base alla forma della VM. Il numero massimo varia in base al tipo di macchina e alla regione.

gcloud container clusters create CLUSTER_NAME \
    --machine-type=MACHINE_TYPE \
    --cluster-version CLUSTER_VERSION \
    --local-nvme-ssd-block

Sostituisci quanto segue:

CLUSTER_NAME: il nome del cluster.
MACHINE_TYPE: il tipo di macchina da utilizzare di una serie di macchine di terza generazione.
CLUSTER_VERSION: una versione del cluster GKE che supporta SSD locali su tipi di macchine di una serie di macchine di terza generazione.

Crea un pool di nodi con SSD locale

1a o 2a generazione

Per creare un pool di nodi che utilizzi dischi SSD locali per l'accesso ai blocchi non elaborati, esegui questo comando:

gcloud container node-pools create POOL_NAME \
    --cluster=CLUSTER_NAME \
    --machine-type=MACHINE_TYPE \
    --local-nvme-ssd-block count=NUMBER_OF_DISKS

Sostituisci quanto segue:

POOL_NAME: il nome del nuovo pool di nodi.
CLUSTER_NAME: il nome del cluster.
MACHINE_TYPE: il tipo di macchina di prima o seconda generazione da utilizzare. La specifica di questo campo è obbligatoria, poiché non è possibile utilizzare SSD locale con il tipo predefinito e2-medium.
NUMBER_OF_DISKS: il numero di dischi SSD locali di cui eseguire il provisioning su ciascun nodo. Il numero massimo di dischi varia in base al tipo di macchina e alla regione.

3a generazione

Se utilizzi un tipo di macchina di una serie di macchine di terza generazione, utilizza l'opzione --local-nvme-ssd-block, senza un campo di conteggio, per creare un cluster:

gcloud container node-pools create POOL_NAME \
    --cluster=CLUSTER_NAME \
    --machine-type=MACHINE_TYPE \
    --node-version NODE_VERSION \
    --local-nvme-ssd-block

Sostituisci quanto segue:

POOL_NAME: il nome del nuovo pool di nodi.
CLUSTER_NAME: il nome del cluster.
MACHINE_TYPE: il tipo di macchina da utilizzare da un tipo di macchina di terza generazione.
NODE_VERSION: una versione del pool di nodi GKE che supporta gli SSD locali su tipi di macchine di una serie di macchine di terza generazione.

I nodi nel pool di nodi vengono creati con un'etichetta cloud.google.com/gke-local-nvme-ssd=true. Puoi verificare le etichette eseguendo questo comando:

kubectl describe node NODE_NAME

Per ogni SSD locale collegato al pool di nodi, il sistema operativo host crea un collegamento simbolico (link simbolico) per accedere al disco in una cartella ordinale e un collegamento simbolico con un identificatore univoco universale (UUID). Ad esempio, se crei un pool di nodi con tre SSD locali utilizzando l'opzione --local-nvme-ssd-block, il sistema operativo host crea i seguenti collegamenti simbolici per i dischi:

/dev/disk/by-id/google-local-ssd-block0
/dev/disk/by-id/google-local-ssd-block1
/dev/disk/by-id/google-local-ssd-block2

Di conseguenza, il sistema operativo host crea anche i seguenti collegamenti simbolici con gli UUID per i dischi:

/dev/disk/by-uuid/google-local-ssds-nvme-block/local-ssd-GENERATED_UUID1
/dev/disk/by-uuid/google-local-ssds-nvme-block/local-ssd-GENERATED_UUID2
/dev/disk/by-uuid/google-local-ssds-nvme-block/local-ssd-GENERATED_UUID3

In questo modo ti assicuri che i dischi siano accessibili tramite un identificatore univoco.

Accesso ai volumi SSD locali

L'esempio seguente mostra come accedere all'archiviazione a blocchi non elaborata supportata da SSD locali.

PersistentVolume locali

I volumi SSD locali possono essere montati come pod utilizzando PersistentVolumes.

Puoi creare oggetti PersistentVolume da SSD locale creando manualmente un PersistentVolume o eseguendo il provisioner statico del volume locale.

Limitazioni degli oggetti PersistentVolume locali

La scalabilità automatica dei cluster e il provisioning dinamico non sono supportati con gli oggetti PersistentVolume locali.
L'upgrade di un cluster GKE o la riparazione dei nodi elimina le istanze di Compute Engine, il che comporta anche l'eliminazione di tutti i dati sui dischi SSD locali.
Non abilitare gli upgrade automatici dei nodi o la riparazione automatica dei nodi per i cluster o i pool di nodi utilizzando SSD locale per i dati permanenti. Devi prima eseguire il backup dei dati dell'applicazione e poi ripristinarli in un nuovo cluster o pool di nodi.

Gli oggetti PersistentVolume locali non vengono ripuliti automaticamente quando un nodo viene eliminato, eseguito l'upgrade, riparato o fatto lo scale down. Ti consigliamo di scansionare ed eliminare periodicamente gli oggetti PersistentVolume locali inattivi associati ai nodi eliminati.

Creare manualmente il PersistentVolume

Puoi creare manualmente un PersistentVolume per ogni SSD locale su ogni nodo nel tuo cluster.

Utilizza il campo nodeAffinity in un oggetto PersistentVolume per fare riferimento a un SSD locale su un nodo specifico. L'esempio seguente mostra la specifica del PersistentVolume per gli SSD locali sui nodi che eseguono Linux:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: "example-local-pv"
spec:
  capacity:
    storage: 375Gi
  accessModes:
  - "ReadWriteOnce"
  persistentVolumeReclaimPolicy: "Retain"
  storageClassName: "local-storage"
  local:
    path: "/mnt/disks/ssd0"
  nodeAffinity:
    required:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: "kubernetes.io/hostname"
          operator: "In"
          values:
          - "gke-test-cluster-default-pool-926ddf80-f166"

In questo esempio, i dischi SSD locali vengono configurati manualmente per il RAID e formattati, quindi montati in /mnt/disks/ssd0 nel nodo gke-test-cluster-default-pool-926ddf80-f166. Il campo nodeAffinity viene utilizzato per assegnare i carichi di lavoro ai nodi con SSD locali configurati manualmente per il RAID. Se nel cluster è presente un solo nodo o se hai configurato il RAID per tutti i nodi, il campo nodeAffinity non è necessario.

La specifica PersistenVolumeClaim corrispondente ha il seguente aspetto:

  kind: PersistentVolumeClaim
  apiVersion: v1
  metadata:
    name: ssd-local-claim
  spec:
    accessModes:
    - ReadWriteOnce
    storageClassName: local-storage
    resources:
      requests:
        storage: 37Gi

Se elimini il PersistentVolume, devi cancellare manualmente i dati dal disco.

Esegui il provisioner statico del volume locale

Puoi creare automaticamente oggetti PersistentVolume per SSD locale utilizzando il provisioner statico del volume locale. Il provisioner è un DaemonSet che gestisce i dischi SSD locali su ogni nodo, crea ed elimina i PersistentVolume per loro e ripulisce i dati sui dischi SSD locali quando il PersistentVolume viene rilasciato.

Per eseguire il provisioner statico del volume locale:

Utilizza un DaemonSet per configurare il RAID e formattare i dischi:
1. Scaricare la specifica di gke-daemonset-raid-disks.yaml.
2. Esegui il deployment dei dischi RAID del DaemonSet. Il DaemonSet imposta un array RAID 0 su tutti i dischi SSD locali e formatta il dispositivo in un file system ext4.
```
kubectl create -f gke-daemonset-raid-disks.yaml
```
Scarica la specifica gke-nvme-ssd-block-raid.yaml e modifica i campi dello spazio dei nomi della specifica in base alle esigenze.

La specifica include le seguenti risorse:
- ServiceAccount per il provisioner
- ClusterRole e ClusterRoleBinding per le autorizzazioni:
  - Creazione ed eliminazione di oggetti PersistentVolume
  - Recupero oggetti nodo
- ConfigMap con impostazioni del provisioner per GKE
- DaemonSet per l'esecuzione del provisioner
Esegui il deployment del provisioner:
```
kubectl create -f gke-nvme-ssd-block-raid.yaml
```
Una volta eseguito correttamente il provisioner, crea un oggetto PersistentVolume per il dispositivo SSD locale RAID nel cluster.

Salva il seguente manifest di PersistentVolumeClaim come provisioner-pvc-example.yaml:

kind: PersistentVolumeClaim
apiVersion: v1
metadata:
  name: PVC_NAME
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 50Gi
  storageClassName: nvme-ssd-block

Sostituisci PVC_NAME con il nome dell'oggetto PersistentVolumeClaim.

Crea l'oggetto PersistentVolumeClaim:

kubectl create -f provisioner-pvc-example.yaml

Salva il seguente manifest del pod come provisioner-pod-example.yaml:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: POD_NAME
spec:
  containers:
  - name: "shell"
    image: "ubuntu:14.04"
    command: ["/bin/sh", "-c"]
    args: ["echo 'hello world' > /cache/test.txt && sleep 1 && cat /cache/test.txt && sleep 3600"]
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache
      name: local-ssd-storage
  volumes:
  - name: local-ssd-storage
    persistentVolumeClaim:
      claimName: PVC_NAME

Sostituisci POD_NAME con il nome del pod.

Crea il pod:

kubectl create -f provisioner-pod-example.yaml

Abilita l'associazione di volumi ritardati

Per una pianificazione migliore, ti consigliamo di creare anche un oggetto StorageClass con volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer. Questo ritarda l'associazione di PersistentVolumeClaim fino alla pianificazione del pod, in modo che venga scelto un SSD locale da un nodo appropriato in grado di eseguire il pod. Questo comportamento di pianificazione migliorato prende in considerazione le richieste di CPU e memoria dei pod, l'affinità dei nodi, l'affinità dei pod e l'anti-affinità, nonché le richieste multiple di PersistentVolumeClaim, insieme alle richieste di PersistentVolumeClaim e i nodi che hanno SSD locali disponibili, quando seleziona un nodo per un pod eseguibile.

Questo esempio utilizza la modalità di associazione di volumi ritardata:

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: "local-nvme"
provisioner: "kubernetes.io/no-provisioner"
volumeBindingMode: "WaitForFirstConsumer"

Per creare un oggetto StorageClass con associazione ritardata, salva il manifest YAML in un file locale e applicalo al cluster utilizzando il seguente comando:

kubectl apply -f filename

Risoluzione dei problemi

Per le istruzioni per la risoluzione dei problemi, consulta Risoluzione dei problemi di archiviazione in GKE.

Passaggi successivi

Scopri di più sui pool di nodi.