Provisioning e utilizzo di archiviazione a blocchi non elaborati basata su SSD locale

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

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

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

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.

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

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

Il comando gcloud CLI che esegui per creare il cluster o il pool di nodi dipende dalla generazione della serie di macchine a cui appartiene il tipo di macchina che utilizzi. 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

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

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

Crea un pool di nodi con SSD locale

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

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

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 (symlink) per accedere al disco in una cartella ordinale e un symlink 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 link 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 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, è possibile accedere ai dischi utilizzando un identificatore univoco.

Accedere ai volumi SSD locali

L'esempio seguente mostra come accedere allo spazio di archiviazione a blocchi non elaborato supportato da SSD locale.

PersistentVolume locali

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

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

Limitazioni dei PersistentVolume locali

• La scalabilità automatica del cluster e il provisioning dinamico non sono supportati con PersistentVolume locali.

• L'upgrade di un cluster GKE o la riparazione dei nodi elimina le istanze Compute Engine, il che elimina anche 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 che utilizzano l'SSD locale per i dati permanenti. Devi prima eseguire il backup dei dati dell'applicazione, quindi ripristinarli in un nuovo cluster o pool di nodi.

• Gli oggetti PersistentVolume locali non vengono puliti automaticamente quando un nodo viene eliminato, aggiornato, riparato o ridotto. Ti consigliamo di eseguire periodicamente la scansione ed eliminare gli oggetti PersistentVolume locali obsoleti associati ai nodi eliminati.

Crea manualmente il PersistentVolume

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

Utilizza il campo nodeAffinity in un oggetto PersistentVolume per fare riferimento a un disco SSD locale su un nodo specifico. L'esempio seguente mostra la specifica PersistentVolume per SSD locale 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 sono configurati manualmente per RAID e formattati, quindi montati in /mnt/disks/ssd0 sul 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 RAID. Se hai un solo nodo nel cluster o se hai configurato RAID per tutti i nodi, il campo nodeAffinity non è necessario.

La specifica PersistentVolumeClaim 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 PersistentVolume, devi cancellare manualmente i dati dal disco.

Esegui il provisioner statico del volume locale

Puoi creare PersistentVolume per l'SSD locale automaticamente 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 questi dischi e pulisce i dati sui dischi SSD locali quando il PersistentVolume viene rilasciato.

Per eseguire il provisioner statico del volume locale:

1. Utilizza un DaemonSet per configurare RAID e formattare i dischi:

   1. Scarica la specifica gke-daemonset-raid-disks.yaml.

   2. Esegui il deployment di DaemonSet dei dischi RAID. 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
      

2. 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 ClusterRoleBindings per le autorizzazioni per:
     • Creare ed eliminare oggetti PersistentVolume
     • Recuperare gli oggetti nodo
   • ConfigMap con le impostazioni del provisioner per GKE
   • DaemonSet per l'esecuzione del provisioner

3. 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.

4. Salva il seguente manifest 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 di PersistentVolumeClaim.

5. Crea PersistentVolumeClaim:

   kubectl create -f provisioner-pvc-example.yaml
   

6. 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 tuo pod.

7. Crea il pod:

   kubectl create -f provisioner-pod-example.yaml
   

Abilita l'associazione posticipata del volume

Per una migliore pianificazione, ti consigliamo di creare anche una StorageClass con volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer. Questo ritarda il binding di PersistentVolumeClaim fino alla pianificazione del pod, in modo che venga scelto un SSD locale da un nodo appropriato che possa eseguire il pod. Questo comportamento di pianificazione avanzato prende in considerazione le richieste di CPU e memoria dei pod, l'affinità nodo, l'affinità e l'anti-affinità dei pod e più richieste di PersistentVolumeClaim, oltre a quali nodi dispongono di SSD locali disponibili, quando seleziona un nodo per un pod eseguibile.

Questo esempio utilizza la modalità di binding del volume ritardato:

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

Per creare una StorageClass con binding ritardato, 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 Risolvere i problemi di archiviazione in GKE.

Passaggi successivi

• Scopri di più sui node pool.