Creare immagini multi-architettura per i workload Arm

Questa pagina spiega che cosa sono le immagini multi-architettura (multi-arch), perché le architetture dei nodi e delle immagini container sono importanti e perché le immagini multi-arch semplificano il deployment dei carichi di lavoro nei cluster GKE. Questa pagina fornisce anche indicazioni su come verificare se i tuoi carichi di lavoro sono pronti per essere eseguiti su Arm e su come creare immagini multi-architettura.

Per un tutorial sul deployment su più architetture con immagini multi-arch, consulta Esegui la migrazione dell'applicazione x86 su GKE a multi-arch con Arm.

Che cos'è un'immagine multi-arch?

Un'immagine multi-arch è un'immagine che può supportare più architetture. Sembra una singola immagine con un singolo tag, ma è un elenco di immagini che hanno come target più architetture organizzate da un elenco manifest. Le immagini multi-arch sono compatibili con lo schema 2 del manifest dell'immagine Docker 2 o con le specifiche dell'indice delle immagini OCI. Quando esegui il deployment di un'immagine multi-architettura in un cluster, GKE sceglie automaticamente l'immagine corretta compatibile con l'architettura del nodo in cui viene eseguito il deployment. Una volta creata un'immagine multi-architettura per un carico di lavoro, puoi eseguirlo senza problemi su più architetture.

Le immagini multi-arch sono particolarmente utili quando vuoi utilizzare lo stesso carico di lavoro su più architetture. In alternativa, puoi utilizzare immagini container con una singola architettura con qualsiasi tipo di nodi GKE. Se utilizzi un solo carico di lavoro su un'architettura e hai già un'immagine compatibile, non è necessario creare un'immagine multi-architettura.

Se utilizzi un'immagine a architettura singola o multipla compatibile con Arm e vuoi eseguirne il deployment su un nodo Arm, devi seguire le istruzioni per includere i campi necessari in modo che GKE pianifichi il carico di lavoro come previsto. Per scoprire di più, consulta Preparare un workload Arm per il deployment. Non è necessario aggiungere questi campi per pianificare i workload se questi verranno pianificati solo su nodi basati su x86.

Perché l'architettura di un nodo GKE è importante per i workload?

I nodi GKE sono singole istanze VM Compute Engine che GKE crea e gestisce per tuo conto. Ogni nodo è di un tipo di macchina standard (ad esempio t2a-standard-1) che utilizza processori x86 (Intel o AMD) o Arm. Per scoprire di più, consulta Piattaforme CPU.

Devi utilizzare immagini container compatibili con l'architettura del nodo in cui intendi eseguire i carichi di lavoro. Ad esempio, se vuoi eseguire un'immagine contenitore con l'architettura arm64, devi utilizzare un tipo di macchina che supporti i carichi di lavoro Arm, come t2a-standard-1 della serie di macchine Tau T2A. Puoi utilizzare nodi con più tipi di architettura in un unico cluster GKE. Se vuoi utilizzare un carico di lavoro su più tipi di architettura, devi mantenere organizzate tutte le immagini dei contenitori e i file di deployment per le immagini specifiche dell'architettura. Le immagini multi-arch semplificano la procedura di implementazione su diversi tipi di architettura.

Crea un'immagine multi-arch da eseguire su nodi x86 e Arm

Le istruzioni riportate di seguito sono rivolte agli sviluppatori di app che dispongono già di:

  • un ambiente di compilazione con uno strumento per i container scaricato (ad esempio Docker).
  • un'immagine container esistente.

I seguenti comandi utilizzano Docker, ma potresti essere in grado di utilizzare altri strumenti per i container per svolgere le stesse attività.

Il mio carico di lavoro è pronto per Arm?

Se hai già un'immagine container, puoi verificare se questo carico di lavoro è pronto per essere eseguito su un nodo Arm. Le sezioni seguenti spiegano come eseguire questa operazione utilizzando docker run per tentare di eseguire il contenitore con l'architettura Arm.

Preparare Docker nell'ambiente x86 per controllare un'immagine container

Se esegui Docker in un ambiente x86, devi scaricare pacchetti aggiuntivi per eseguire un'immagine container arm64. Queste istruzioni utilizzano apt per la gestione dei pacchetti, ma puoi utilizzare il gestore dei pacchetti del tuo ambiente per scaricare i pacchetti richiesti.

Se esegui Docker in un ambiente Arm, puoi saltare questa sezione.

I seguenti comandi scaricano i pacchetti e registrano QEMU come interprete binfmt per le architetture non supportate dalla tua macchina:

sudo apt-get install qemu binfmt-support qemu-user-static
docker run --rm --privileged multiarch/qemu-user-static --reset -p yes

Dopo aver impostato gli interpreti binfmt, puoi eseguire l'immagine arm64 nel tuo ambiente x86.

Verificare l'idoneità del workload per Arm

Se esegui Docker in un ambiente Arm o hai preparato il tuo ambiente x86 per l'esecuzione di immagini Arm, esegui il seguente comando:

docker run --platform linux/arm64 IMAGE_NAME

Sostituisci IMAGE_NAME con il nome dell'immagine del contenitore.

L'output seguente indica che l'immagine del contenitore è pronta per essere eseguita sui nodi Arm con il tuo cluster GKE:

Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.

Se il tuo workload è pronto per essere eseguito su Arm, puoi procedere a Preparare un workload Arm per il deployment.

L'output seguente indica che l'immagine non è pronta per l'esecuzione su Arm:

Unable to find image 'hello-world:latest' locally
latest: Pulling from library/hello-world
93288797bd35: Pull complete
Digest: sha256:507ecde44b8eb741278274653120c2bf793b174c06ff4eaa672b713b3263477b
Status: Downloaded newer image for hello-world:latest
standard_init_linux.go:219: exec user process caused: exec format error

Questo output indica che si tratta di un'immagine x86_64 o amd64 e che devi creare un'immagine arm64. Vai alla sezione successiva, Creare un'immagine multipiattaforma, dove puoi utilizzare un'immagine container non compatibile con Arm, un Dockerfile e creare un'immagine multipiattaforma che può essere eseguita su più tipi di architettura.

Creare un'immagine multi-arch

Se hai un Dockerfile, puoi utilizzarlo per creare un'immagine multipiattaforma compatibile con Arm e x86 che puoi eseguire su nodi con tipi di architettura diversi.

Per completare i passaggi che seguono, devi scaricare Docker Buildx. Devi anche avere un Dockerfile esistente.

Prepara l'ambiente se hai una VM x86 e una VM Arm

I comandi seguenti presuppongono che tu abbia sia una VM di build ARM sia una VM di build x86 nel tuo ambiente di build e che la tua VM x86 possa accedere tramite SSH come utente root alla VM ARM. Se nel tuo ambiente di compilazione è presente solo una VM x86, segui le istruzioni riportate nella sezione successiva Preparare l'ambiente se hai solo una VM x86.

Prepara l'ambiente per creare immagini multi-arch:

  1. Crea un contesto per il nodo x86 utilizzando il socket locale e un contesto per il nodo Arm utilizzando SSH:

     docker context create amd_node --docker "host=unix:///var/run/docker.sock"
 docker context create arm_node --docker "host=ssh://root@NODE_IP"

    Sostituisci NODE_IP con l'indirizzo IP del nodo Arm.

  2. Crea un builder utilizzando il nodo x86:

    docker buildx create --use --name BUILDER_NAME --platform linux/amd64 amd_node
docker buildx create --append --name BUILDER_NAME --platform linux/arm64 arm_node

    Sostituisci BUILDER_NAME con un nome scelto per il generatore Buildx.

Prepara l'ambiente se hai solo una VM x86

Se nel tuo ambiente di compilazione hai solo una VM x86, puoi seguire questi passaggi per preparare l'ambiente alla compilazione di immagini multi-architettura. Con questa opzione, il passaggio di compilazione potrebbe richiedere più tempo.

  1. Installa i pacchetti QEMU:

    docker run --rm --privileged multiarch/qemu-user-static

  2. Crea un generatore multi-arch (il generatore predefinito non supporta questa opzione):

    docker buildx create --name BUILDER_NAME --use

    Sostituisci BUILDER_NAME con un nome scelto per il generatore Buildx.

Crea l'immagine

Ora che l'ambiente è pronto, esegui il seguente comando per creare un'immagine multi-architettura:

docker buildx build . -t PATH_TO_REGISTRY  --platform linux/amd64,linux/arm64 --push

Sostituisci PATH_TO_REGISTRY con il percorso del tuo registry, che termina con il nome dell'immagine del contenitore e un tag (ad esempio gcr.io/myproject/myimage:latest).

Se in questo passaggio ricevi un messaggio di errore, consulta la guida di Docker e la documentazione associata per ulteriori passaggi per la risoluzione dei problemi.

Dopo aver creato un'immagine multi-architettura, il tuo workload è pronto per essere eseguito su Arm. Vai a Preparare un workload Arm per il deployment.

Passaggi successivi