將 GKE Pod 放在特定區域

本頁說明如何使用區域拓撲，指示 Google Kubernetes Engine (GKE) 在特定 Google Cloud 區域的節點上執行 Pod。這類刊登位置適用於下列情況：

  • Pod 必須存取儲存在區域 Compute Engine 永久磁碟中的資料。
  • Pod 必須與其他區域資源 (例如 Cloud SQL 執行個體) 一併執行。

您也可以搭配使用區域放置和拓撲感知流量路徑，縮短用戶端和工作負載之間的延遲時間。如要進一步瞭解拓撲感知流量轉送，請參閱「拓撲感知轉送」。

使用區域拓撲控管 Pod 放置位置是 Kubernetes 的進階機制，只有在需要 Pod 在特定區域中執行的情況下才應使用。在大多數正式環境中，建議您盡可能使用區域資源 (GKE 預設值)。

區域刊登位置配置方式

Kubernetes 內建區域拓撲，並使用 topology.kubernetes.io/zone: ZONE 節點標籤。如要指示 GKE 將 Pod 放置在特定區域，請使用下列任一方法：

  • nodeAffinity：在 Pod 規格中，為一或多個 Google Cloud 區域指定 nodeAffinity 規則。這個方法比 nodeSelector 更具彈性，因為您可以在多個區域中放置 Pod。

  • nodeSelector：在單一 Google Cloud 區域的 Pod 規格中指定 nodeSelector。

  • 運算類別：設定 Pod 使用 GKE 運算類別。 這種方法可讓您定義一組優先順序清單，列出 Google Cloud 區域。 當這些區域有可用節點時，這項功能可讓工作負載動態移至最偏好的區域組合。詳情請參閱「關於自訂運算類別」。

注意事項

使用區域拓撲進行區域 Pod 放置時，請注意下列事項：

  • 叢集必須與要求的區域位於相同 Google Cloud 區域。
  • 在 Standard 叢集中，您必須使用節點自動佈建功能，或在要求的區域中建立含有節點的節點集區。Autopilot 叢集會自動為您管理這項程序。
  • 標準叢集必須是區域叢集。

定價

可用區拓撲是 Kubernetes 排程功能，在 GKE 中免費提供。

如需定價詳細資料，請參閱 GKE 定價。

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。
  • 請確認您在與要放置 Pod 的區域相同的Google Cloud 區域中，已有現有的 GKE 叢集。如要建立新叢集，請參閱「建立 Autopilot 叢集」。

使用 nodeAffinity 將 Pod 放置在多個區域中

Kubernetes nodeAffinity 提供彈性的排程控制機制，支援多個標籤選取器和邏輯運算子。如要讓 Pod 在一組區域中執行 (例如 us-central1-a 或 us-central1-f)，請使用 nodeAffinity。

  1. 將下列資訊清單儲存為 multi-zone-affinity.yaml：

    apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-multi-zone
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-multi-zone
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: topology.kubernetes.io/zone
                operator: In
                values:
                - us-central1-a
                - us-central1-f

    這個資訊清單會建立含有三個副本的 Deployment，並根據節點可用性，將 Pod 放置在 us-central1-a 或 us-central1-f 中。

    確認叢集位於 us-central1 區域。如果叢集位於不同區域，請將資訊清單值欄位中的區域變更為叢集區域中的有效區域。

  2. 建立 Deployment：

    kubectl create -f multi-zone-affinity.yaml

    GKE 會在其中一個指定區域的節點中建立 Pod。 多個 Pod 可能會在同一節點上執行。您可以視需要使用 Pod 反相依性，告知 GKE 將每個 Pod 放在不同的節點上。

使用 nodeSelector 將 Pod 放置在單一可用區中

如要將 Pod 放在單一可用區，請在 Pod 規格中使用 nodeSelector。nodeSelector 等於指定單一可用區的 requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution nodeAffinity 規則。

  1. 將下列資訊清單儲存為 single-zone-selector.yaml：

    apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-singlezone
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-singlezone
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-singlezone
    spec:
      nodeSelector:
        topology.kubernetes.io/zone: "us-central1-a"
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

    這份資訊清單會告知 GKE 將 Deployment 中的所有副本放置在 us-central1-a 區域。

  2. 建立 Deployment：

    kubectl create -f single-zone-selector.yaml

使用運算類別，優先在所選區域中放置 Pod

GKE 計算機類別提供控制機制，可讓您定義節點設定優先順序清單。區域偏好設定可讓您定義要讓 GKE 將 Pod 放置在哪些區域。如要在運算類別中定義可用區偏好設定，必須使用 GKE 1.33.1-gke.1545000 以上版本。

以下範例會建立運算類別，指定 Pod 的偏好區域清單。

這些步驟假設您的叢集位於 us-central1 區域。如果叢集位於不同區域，請將資訊清單中的區域值變更為叢集區域中的有效區域。

  1. 將下列資訊清單儲存為 zones-custom-compute-class.yaml：

    apiVersion: cloud.google.com/v1
kind: ComputeClass
metadata:
  name: zones-custom-compute-class
spec:
  priorities:
  - location:
    zones: [us-central1-a, us-central1-b]
  - location:
    zones: [us-central1-c]
  activeMigration:
    optimizeRulePriority: true
  nodePoolAutoCreation:
    enabled: true
  whenUnsatisfiable: ScaleUpAnyway

    這項運算類別資訊清單會變更縮放行為，如下所示：

    1. GKE 會嘗試將 Pod 放置在 us-central1-a 或 us-central1-b 中。
    2. 如果 us-central1-a 和 us-central1-b 沒有可用容量， GKE 會嘗試將 Pod 放置在 us-central1-c 中。
    3. 如果 us-central1-c 沒有可用容量，whenUnsatisfiable: ScaleUpAnyway 欄位會讓 GKE 將 Pod 放置在該區域的任何可用區域中。
    4. 如果運算類別中優先順序較高的可用區稍後可用，activeMigration.optimizeRulePriority: true 欄位會讓 GKE 將 Pod 從任何優先順序較低的可用區移至該可用區。這項遷移作業會使用 Pod 中斷預算，確保服務可用性。

  2. 建立自訂運算類別：

    kubectl create -f zones-custom-compute-class.yaml

    GKE 會建立工作負載可參照的自訂運算類別。

  3. 將下列資訊清單儲存為 custom-compute-class-deployment.yaml：

    apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-zonal-preferences
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-zonal-preferences
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-zonal-preferences
    spec:
      nodeSelector:
        cloud.google.com/compute-class: "zones-custom-compute-class"
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

  4. 建立 Deployment：

    kubectl create -f custom-compute-class-deployment.yaml

確認 Pod 放置位置

如要驗證 Pod 的放置位置，請列出 Pod 並檢查節點標籤。單一節點中可能會執行多個 Pod，因此如果您使用 nodeAffinity，可能不會看到 Pod 分散在多個區域。

  1. 列出 Pod：

    kubectl get pods -o wide

    輸出內容會列出執行中的 Pod，以及對應的 GKE 節點。

  2. 說明節點：

    kubectl describe node NODE_NAME | grep "topology.kubernetes.io/zone"

    將 NODE_NAME 替換為節點名稱。

    輸出結果會與下列內容相似：

    topology.kubernetes.io/zone: us-central1-a

如要讓 GKE 將 Pod 平均分散到多個區域，以改善多個故障網域的容錯移轉，請使用 topologySpreadConstraints。

後續步驟