Utilizzare dischi permanenti dedicati come volumi effimeri

Questa pagina mostra come utilizzare hardware di archiviazione esterno, ad esempio i dischi permanenti Compute Engine, come volumi effimeri nei tuoi carichi di lavoro Google Kubernetes Engine (GKE). Dovresti già avere familiarità con i volumi e le StorageClasses di Kubernetes.

Quando utilizzare lo spazio di archiviazione temporanea in Kubernetes

L'archiviazione temporanea è utile in qualsiasi situazione in cui i tuoi carichi di lavoro hanno bisogno dei dati solo durante il ciclo di vita dell'applicazione, ad esempio per pipeline di elaborazione dei dati, job di machine learning, elaborazione batch, memorizzazione nella cache locale o analisi. Per impostazione predefinita, una parte del disco di avvio del nodo GKE è disponibile per l'utilizzo come spazio di archiviazione temporaneo nei tuoi pod. Questo approccio spesso richiede un'attenta pianificazione dello spazio.

I volumi temporanei generici di Kubernetes ti consentono di richiedere esplicitamente l'archiviazione temporanea per i tuoi pod utilizzando PersistentVolumeClaim. GKE esegue il provisioning dinamico dei dischi permanenti di Compute Engine e li collega ai nodi. Questo tipo di spazio di archiviazione temporaneo è utile in situazioni come le seguenti:

  • I tuoi carichi di lavoro hanno requisiti di prestazioni elevati, quindi devi controllare l'hardware di archiviazione.
  • Hai bisogno di spazio di archiviazione temporanea specifico per il container a breve termine.
  • Vuoi evitare di utilizzare emptyDir per il provisioning dell'archiviazione temporanea. emptyDir I volumi sono ancora utili nelle situazioni in cui vuoi che più container condividano i dati nello spazio di archiviazione temporaneo.
  • Vuoi una capacità di archiviazione temporanea maggiore rispetto ai valori predefiniti integrati di GKE.
  • Vuoi evitare di dover pianificare in anticipo le dimensioni e il tipo del disco di avvio del nodo per i cluster GKE in modalità Standard.

Tipi di spazio di archiviazione temporanea in GKE

In generale, puoi utilizzare la capacità di archiviazione del disco di avvio o i dischi permanenti dedicati come spazio di archiviazione temporaneo nei pod e nei container. La tabella seguente descrive le differenze:

Tipo di archiviazione Come utilizzarlo Descrizione
Disco di avvio - Dischi permanenti

Monta un volume utilizzando emptyDir nella specifica del pod e richiedi la capacità di cui hai bisogno.

Per le istruzioni, vedi Creazione di volumi.

Lo spazio di archiviazione temporanea richiesto viene prelevato da una parte riservata del disco di avvio del nodo. Questo è il valore predefinito sia nei cluster Autopilot che in quelli Standard.

Utilizza questa opzione quando i pod hanno piccole richieste di archiviazione temporanea o quando vuoi condividere i dati temporanei tra più container nel pod.

Autopilot

  • La richiesta deve essere compresa tra 10 MiB e 10 GiB.
  • Il tipo di hardware di archiviazione è preconfigurato.

Standard

Nessun limite di dimensioni, ma richiede un'attenta pianificazione delle dimensioni del disco di avvio del nodo e del tipo di hardware di archiviazione.

Per informazioni dettagliate su come GKE calcola la prenotazione dello spazio di archiviazione temporaneo nel disco di avvio del nodo, vedi Prenotazione dello spazio di archiviazione temporaneo locale.
Dischi SSD locali
  1. Crea un pool di nodi con dischi SSD locali collegati e una serie di macchine compatibile.
  2. Monta un volume utilizzando emptyDir con la capacità richiesta.
  3. Utilizza un nodeSelector per posizionare i pod sui nodi con dischi SSD locali collegati.

Per istruzioni, vedi Eseguire il provisioning dell'archiviazione temporanea con SSD locali.

 I dischi SSD locali utilizzano incrementi fissi di 375 GB supportati nei cluster GKE in modalità Standard e nei nodi Autopilot che eseguono GPU A100 (80 GB).

Utilizza questa opzione quando hai bisogno di uno spazio di archiviazione temporaneo con una velocità effettiva elevata.

Per i dettagli, vedi Informazioni sugli SSD locali per GKE.
Dischi permanenti dedicati
  1. (Facoltativo) Crea una StorageClass Kubernetes per l'hardware.
  2. Monta un volume utilizzando il tipo di volume ephemeral nella specifica del pod.

Questo documento fornisce istruzioni per richiedere questo tipo di spazio di archiviazione effimero.

Google Cloud esegue il provisioning dinamico dell'hardware esterno richiesto, lo collega ai nodi e monta il volume richiesto nel pod.

Utilizza questa opzione quando i pod hanno richieste di archiviazione temporanea di grandi dimensioni o quando vuoi controllare il tipoPersistent Diske sottostante. Questi volumi hanno le seguenti proprietà:

  • Fino a 64 TiB in modalità Autopilot e Standard.
  • La richiesta di spazio di archiviazione temporanea del pod può arrivare fino a 64 TiB.
  • Hardware specializzato come volumi supportati da SSD.
  • Network Attached Storage.
  • Utilizza i volumi Kubernetes per ottenere spazio di archiviazione, anziché utilizzare emptyDir per condividere il disco di avvio del nodo.

Per informazioni dettagliate su questo tipo di volume temporaneo, vedi Volumi temporanei generici.

Prezzi

Lo spazio di archiviazione di cui esegui il provisioning tramite volumi effimeri generici, come descritto in questa guida, viene fatturato in base ai prezzi dei dischi di Compute Engine.

Prima di iniziare

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

  • Attiva l'API Google Kubernetes Engine.
    • Attiva l'API Google Kubernetes Engine
  • Se vuoi utilizzare Google Cloud CLI per questa attività, installala e poi inizializzala. Se hai già installato gcloud CLI, scarica l'ultima versione eseguendo gcloud components update.
  • Assicurati di avere un cluster GKE Autopilot o Standard che esegue la versione 1.23 o successive.
  • Assicurati di disporre di una quota sufficiente nel tuo progetto Google Cloud per l'hardware di archiviazione. Per gestire la tua quota, consulta Visualizzare le quote per il tuo progetto.

Crea una StorageClass

La creazione di una StorageClass Kubernetes personalizzata consente di specificare il tipo di spazio di archiviazione da eseguire il provisioning in base ai requisiti di prezzo e prestazioni. Questo passaggio è facoltativo ma consigliato. Se vuoi utilizzare l'oggetto StorageClass predefinito di GKE, che ha il tipo di Persistent Disk pd-balanced, salta questo passaggio.

  1. Salva il seguente manifest come ephemeral-pd-class.yaml:

    apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: ephemeral-ssd
provisioner: pd.csi.storage.gke.io
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
allowVolumeExpansion: true
parameters:
  type: STORAGE_TYPE

    Sostituisci STORAGE_TYPE con il nome del tipo di Persistent Disk che preferisci, ad esempio pd-ssd. Per un elenco dei tipi supportati, consulta Tipi di Persistent Disk nella documentazione di Compute Engine.

  2. Crea StorageClass:

    kubectl create -f ephemeral-pd-class.yaml

Richiedere la capacità di archiviazione temporanea in un pod

Per eseguire il provisioning, collegare e utilizzare hardware esterno come spazio di archiviazione temporaneo, aggiungi il volume corrispondente al manifest del pod e aggiungi un montaggio del volume alla specifica del container.

  1. Salva il seguente manifest come ephemeral-ssd-deployment.yaml:

    apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: ephemeral-deployment
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      storage: ephemeral
  template:
    metadata:
      labels:
        storage: ephemeral
    spec:
      containers:
      - name: ephemeral-container
        image: nginx
        resources:
          requests:
            cpu: 500m
            memory: 2Gi
            ephemeral-storage: 2Gi
        volumeMounts:
        - mountPath: "/short-term"
          name: ephemeral-volume
      volumes:
      - name: ephemeral-volume
        ephemeral:
          volumeClaimTemplate:
            metadata:
              labels:
                type: ephemeral
            spec:
              accessModes: ["ReadWriteOnce"]
              storageClassName: "ephemeral-ssd"
              resources:
                requests:
                  storage: 1Ti

    Questo manifest crea un nuovo PersistentVolumeClaim di Kubernetes che richiede un nuovo PersistentVolume denominato ephemeral-volume con le seguenti proprietà:

    • spec.volumes.ephemeral: il tipo di volume ephemeral.
    • .spec.accessModes: la modalità di accesso al volume, che determina l'accesso in lettura/scrittura dai pod e la condivisione del volume tra i nodi. Questo esempio utilizza ReadWriteOnce, che monta PersistentVolume su un singolo nodo per l'accesso da parte di uno o più pod sul nodo. Per maggiori dettagli, vedi Modalità di accesso.
    • .spec.storageClassName: (facoltativo) il nome di StorageClass che hai creato. Se ometti questo campo, GKE utilizza StorageClass predefinita e esegue il provisioning di un Persistent Disk pd-balanced.
    • .spec.resources.requests.storage: la capacità di archiviazione che vuoi.

  2. Crea il deployment:

    kubectl create -f ephemeral-ssd-deployment.yaml

GKE esegue il provisioning di un disco Compute Engine che soddisfa i requisiti di PersistentVolumeClaim e lo collega al nodo. GKE monta il volume nel pod e fornisce la capacità richiesta al container.

Verifica che GKE abbia montato un volume temporaneo

  1. Crea una sessione shell nel pod:

    kubectl exec -it deploy/ephemeral-deployment -- bash

  2. Controlla i volumi montati:

    df -h

    L'output è simile al seguente:

    Filesystem                Size      Used Available Use% Mounted on
...
/dev/sdb               1006.9G     28.0K   1006.8G   0% /short-term
/dev/sda1                94.3G      3.6G     90.6G   4% /etc/hosts
/dev/sda1                94.3G      3.6G     90.6G   4% /dev/termination-log
/dev/sda1                94.3G      3.6G     90.6G   4% /etc/hostname
/dev/sda1                94.3G      3.6G     90.6G   4% /etc/resolv.conf
...

  3. Esci dalla sessione della shell:

    exit

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