使用專用永久磁碟做為暫時性磁碟區

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本頁說明如何在 Google Kubernetes Engine (GKE) 工作負載中使用外部儲存空間硬體 (例如 Compute Engine 永久磁碟) 做為暫時性磁碟區。您應該已熟悉 Kubernetes Volume 和 StorageClasses。

何時在 Kubernetes 中使用暫存空間

如果工作負載只需要在應用程式生命週期內使用資料，例如資料處理管道、機器學習工作、批次處理、本機快取或分析，就適合使用暫時性儲存空間。根據預設，GKE 節點開機磁碟的一部分可用於 Pod 中的臨時儲存空間。這種做法通常需要審慎規劃空間。

Kubernetes 一般暫時性磁碟區可讓您使用 PersistentVolumeClaim，明確要求 Pod 的暫時性儲存空間。GKE 會動態佈建 Compute Engine 永久磁碟，並將磁碟附加至節點。這類臨時儲存空間適用於下列情況：

• 您的工作負載對效能有高度要求，因此需要控管儲存空間硬體。
• 您需要短期、容器專用的暫存空間。
• 您想避免使用 emptyDir 佈建臨時儲存空間。emptyDir 在您希望多個容器共用暫時性儲存空間中的資料時，磁碟區仍相當實用。
• 您需要的暫時性儲存空間容量超過 GKE 內建預設值。
• 您不想預先為 Standard 模式 GKE 叢集規劃節點開機磁碟大小和類型。

GKE 中的臨時儲存空間類型

一般來說，您可以使用開機磁碟儲存空間容量或專用永久磁碟，做為 Pod 和容器中的暫時性儲存空間。下表說明兩者的差異：

儲存空間類型	使用方法	說明
開機磁碟 - 永久磁碟	在 Pod 規格中使用 emptyDir 掛接磁碟區，並要求所需容量。 如需操作說明，請參閱「建立磁碟區」。	要求的臨時儲存空間取自節點開機磁碟的保留部分。Autopilot 和 Standard 叢集預設都會啟用這項功能。 如果 Pod 要求的臨時儲存空間較小，或是您想在 Pod 中的多個容器之間共用臨時資料，就很適合使用這項功能。 Autopilot 要求大小必須介於 10 MiB 至 10 GiB 之間。 儲存空間硬體類型已預先設定。 標準 沒有大小限制，但需要審慎規劃節點開機磁碟大小和儲存硬體類型。 如要瞭解 GKE 如何計算節點開機磁碟中的臨時儲存空間預留量，請參閱本機臨時儲存空間預留量。
本機固態硬碟磁碟	建立節點集區，並連接本機 SSD 磁碟和相容的機器系列。 使用 emptyDir 掛接具有必要容量的磁碟區。 使用 nodeSelector 將 Pod 放置在已連結本機 SSD 磁碟的節點上。 如需操作說明，請參閱「使用本機 SSD 佈建暫時性儲存空間」。	本機 SSD 磁碟使用固定的 375 GB 增量，支援標準模式 GKE 叢集，以及執行 A100 (80 GB) GPU 的 Autopilot 節點。 需要高處理量的臨時儲存空間時，請使用本機 SSD。 詳情請參閱「關於 GKE 的本機 SSD」。
專屬永久磁碟	視需要為硬體建立 Kubernetes StorageClass。 在 Pod 規格中，使用 ephemeral 磁碟區類型掛接磁碟區。 本文說明如何要求這類暫時性儲存空間。	Google Cloud 動態佈建所要求的外部硬體、將其附加至節點，並將所要求的磁碟區掛接至 Pod。 當 Pod 有大量臨時儲存空間要求，或您想控管基礎永久磁碟類型時，請使用這項功能。這些磁碟區具有下列屬性： 在 Autopilot 模式和 Standard 模式中，最多可達 64 TiB。 Pod 暫存空間要求最多可達 64 TiB。 支援採用 SSD 的磁碟區等專用硬體。 網路附加儲存裝置。 使用 Kubernetes Volume 取得儲存空間，而不是使用 emptyDir 共用節點開機磁碟。 如要進一步瞭解這類暫時磁碟區，請參閱「一般暫時磁碟區」。

定價

如本指南所述，透過一般暫時性磁碟區佈建的儲存空間會依據 Compute Engine 磁碟定價計費。

事前準備

開始之前，請確認你已完成下列工作：

• 啟用 Google Kubernetes Engine API。
啟用 Google Kubernetes Engine API
• 如要使用 Google Cloud CLI 執行這項工作，請安裝並初始化 gcloud CLI。如果您先前已安裝 gcloud CLI，請執行 gcloud components update，取得最新版本。

• 確認您有執行 1.23 以上版本的 GKE Autopilot 或 Standard 叢集。
• 請確認專案 Google Cloud 有足夠的配額，可供儲存硬體使用。如要管理配額，請參閱查看專案的配額。

建立 StorageClass

建立自訂 Kubernetes StorageClass 時，您可以根據價格和效能需求，指定要佈建的儲存空間類型。這是選用步驟，但建議執行。如要使用 GKE 預設的 StorageClass (採用 pd-balanced 永久磁碟類型)，請略過這個步驟。

1. 將下列資訊清單儲存為 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
   

   將 STORAGE_TYPE 替換成您想要的永久磁碟類型名稱，例如 pd-ssd。如需支援的類型清單，請參閱 Compute Engine 說明文件中的「永久磁碟類型」。

2. 建立 StorageClass：

   kubectl create -f ephemeral-pd-class.yaml
   

在 Pod 中要求暫存儲存空間容量

如要佈建、連結及使用外部硬體做為暫時性儲存空間，請將相應的磁碟區新增至 Pod 資訊清單，並將磁碟區掛接項目新增至容器規格。

1. 將下列資訊清單儲存為 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
   

   這份資訊清單會建立新的 Kubernetes PersistentVolumeClaim，要求名為 ephemeral-volume 的新 PersistentVolume，並具備下列屬性：

   • spec.volumes.ephemeral：ephemeral 磁碟區類型。
   • .spec.accessModes：磁碟區存取模式，可決定 Pod 的讀取/寫入存取權，以及節點間的磁碟區共用情形。本範例使用 ReadWriteOnce，將 PersistentVolume 掛接到單一節點，供節點上的一或多個 Pod 存取。詳情請參閱「存取模式」。
   • .spec.storageClassName：(選用) 您建立的 StorageClass 名稱。如果省略這個欄位，GKE 會使用預設的 StorageClass，並佈建 pd-balanced 永久磁碟。
   • .spec.resources.requests.storage：所需的儲存空間容量。

2. 建立 Deployment：

   kubectl create -f ephemeral-ssd-deployment.yaml
   

GKE 會佈建符合 PersistentVolumeClaim 需求的 Compute Engine 磁碟，並將磁碟附加至節點。GKE 會將磁碟區掛接到 Pod，並為容器提供要求的容量。

確認 GKE 已掛接暫時磁碟區

1. 在 Pod 中建立殼層工作階段：

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

2. 檢查已掛接的磁碟區：

   df -h

   輸出結果會與下列內容相似：

   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. 結束殼層工作階段：

   exit
   

後續步驟

• 瞭解 GKE 中可用的儲存空間選項