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Aumenta la disponibilità delle app stateful con l'operatore HA stateful

Autopilot Standard

L'operatore Stateful High Availability (HA) ti consente di utilizzare l'integrazione integrata di GKE con Persistent Disk a livello di regione per automatizzare e controllare la velocità di failover dei pod StatefulSet. Durante il failover, l'operatore gestisce automaticamente il rilevamento dell'errore del nodo, il distacco di un volume da un nodo non riuscito e garantisce l'attacco sicuro del volume al nodo di failover.

Perché utilizzare l'operatore HA stateful

Un'architettura stateful comune per ottenere un'alta disponibilità utilizza dischi permanenti regionali come livello di archiviazione. Questi dischi forniscono la replica sincrona dei dati tra due zone in una regione. In caso di errori del nodo o della rete zonale, questa architettura consente ai tuoi carichi di lavoro di eseguire il failover (tramite collegamento forzato) delle repliche allo spazio di archiviazione su un altro nodo in una zona diversa.

Stateful HA Operator ti consente di apportare le seguenti ottimizzazioni:

Migliora il tempo di ripristino delle applicazioni con una sola replica: se utilizzi una sola replica, puoi utilizzare l'operatore Stateful HA e sostituire lo spazio di archiviazione zonale con lo spazio di archiviazione regionale quando viene eseguito il provisioning dell'applicazione, per aumentare la durabilità e la disponibilità dei dati in caso di errore del nodo.
Ridurre i costi di networking tra zone: la replica dei dati in più zone può essere costosa per le applicazioni con velocità effettiva elevata. Puoi utilizzare Stateful HA Operator per eseguire l'applicazione in una singola zona, mantenendo un percorso di failover a una zona alternativa adatta al contratto di servizio della tua applicazione.

Limitazioni

Il tipo di volume gcePersistentDisk non è supportato. Utilizza un PersistentVolume che utilizza il driver CSI per il disco permanente.
Con un'architettura dell'operatore HA stateful a replica singola, GKE persiste i dati in due zone tramite ilPersistent Diske regionale, ma i dati sono accessibili solo mentre la replica dell'applicazione è integra. Durante un failover, la tua applicazione non sarà temporaneamente disponibile mentre la replica viene riprogrammata su un nuovo nodo integro. Se la tua applicazione ha un obiettivo di tempo di ripristino (RTO) molto basso, ti consigliamo di utilizzare un approccio con più repliche.

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.
Nota: per le installazioni esistenti di gcloud CLI, assicurati di impostare le proprietà compute/region e compute/zone. Se imposti le località predefinite, puoi evitare errori in gcloud CLI come il seguente: One of [--zone, --region] must be supplied: Please specify location.

Requisiti

Il control plane e i nodi del cluster devono eseguire GKE versione 1.28 o successive.
Quando utilizzi l'operatore Stateful HA, questo configura automaticamente il tuo StatefulSet collegato in modo che utilizzi i dischi permanenti regionali. Tuttavia, è tua responsabilità assicurarti che i pod siano configurati per utilizzare questi dischi e siano in grado di essere eseguiti in tutte le zone associate allo spazio di archiviazione sottostante.
Assicurati che la tua applicazione venga eseguita su forme di macchine supportate dal Persistent Disk regionale: E2, N1, N2, N2D.
Assicurati che il driver CSI per il disco permanente di Compute Engine sia abilitato. Il driver CSI per Persistent Disk è abilitato per impostazione predefinita sui nuovi cluster Autopilot e Standard e non può essere disabilitato o modificato quando utilizzi Autopilot. Se devi aggiungere manualmente il driver CSI Persistent Disk dal tuo cluster, consulta Abilitazione del driver CSI Persistent Disk su un cluster esistente.
Se utilizzi un oggetto StorageClass personalizzato, configura il driver CSI Persistent Disk con il provisioner pd.csi.storage.gke.io e questi parametri:
- availability-class: regional-hard-failover
- replication-type: regional-pd

Configurare e utilizzare l'operatore HA stateful

Segui questi passaggi per configurare l'operatore HA stateful per i tuoi workload stateful:

Attiva il componente aggiuntivo StatefulHA.
Installa una risorsa HighAvailabilityApplication.
Installa uno StatefulSet.
Ispeziona la risorsa HighAvailabilityApplication.

Attiva il componente aggiuntivo `StatefulHA`

Per utilizzare l'operatore HA stateful, il componente aggiuntivo StatefulHA deve essere abilitato sul tuo cluster.

Cluster Autopilot: GKE attiva automaticamente il componente aggiuntivo StatefulHA al momento della creazione del cluster. Se vuoi utilizzare l'operatore HA stateful per un carico di lavoro esistente, esegui nuovamente il deployment del carico di lavoro su un nuovo cluster Autopilot.
Cluster standard:
- Creazione di un nuovo cluster: segui le istruzioni di gcloud CLI per creare un cluster standard e aggiungi il seguente flag: --add-on=StatefulHA.
- Cluster Standard esistente: segui le istruzioni di gcloud CLI per aggiornare le impostazioni di un cluster Standard e utilizza il seguente flag per attivare il componente aggiuntivo: --update-addons=StatefulHA=ENABLED.

GKE installa automaticamente una StorageClass denominata standard-rwo-regional quando il componente aggiuntivo è abilitato.

Installa una risorsa HighAvailabilityApplication

HighAvailabilityApplication è una risorsa Kubernetes che semplifica le impostazioni di StatefulSet e aumenta la disponibilità dei pod su GKE. Stateful HA Operator riconcilia le risorse HighAvailabilityApplication su GKE.

Nella specifica HighAvailabilityApplication, devi impostare HighAvailabilityApplication.spec.resourceSelection.resourceKind su StatefulSet.

Per scoprire come configurare la risorsa HighAvailability, consulta la documentazione di riferimento di HighAvailabilityApplication.

Vedi il seguente esempio per PostgreSQL:

Salva il seguente manifest in un file denominato stateful-ha-example-resource.yaml:
```
kind: HighAvailabilityApplication
apiVersion: ha.gke.io/v1
metadata:
  name: APP_NAME
  namespace: APP_NAMESPACE
spec:
  resourceSelection:
    resourceKind: StatefulSet
  policy:
    storageSettings:
      requireRegionalStorage: true
    failoverSettings:
      forceDeleteStrategy: AfterNodeUnreachable
      afterNodeUnreachable:
        afterNodeUnreachableSeconds: 20
```
Sostituisci quanto segue:
- APP_NAME: il nome di un'applicazione nel cluster che vuoi proteggere. Questo nome deve essere condiviso sia da HighAvailabilityApplication che da StatefulSet.
- APP_NAMESPACE: lo spazio dei nomi dell'applicazione. Questo spazio dei nomi deve essere condiviso sia da HighAvailabilityApplication che da StatefulSet protetto.
In questo esempio:
- HighAvailabilityApplication.spec.policy.storageSettings.requireRegionalSettings è impostato su true. In questo modo viene applicato lo spazio di archiviazione regionale.
- HighAvailabilityApplication.spec.policy.failoverSettings è impostato su AfterNodeUnreachable. Questo determina come viene attivata l'eliminazione forzata in caso di errore del nodo.
- HighAvailabilityApplication.spec.policy.failoverSettings.afterNodeUnreachable è impostato su 20. Questo è il timeout per l'eliminazione forzata di un pod dopo che il nodo in cui è in esecuzione è contrassegnato come non raggiungibile.
Crea la risorsa. La risorsa HighAvailabilityApplication identifica un StatefulSet con uno spazio dei nomi e un nome corrispondenti.
```
kubectl apply -f stateful-ha-example-resource.yaml
```

Installa un oggetto StatefulSet

Installa un oggetto StatefulSet. Ad esempio, puoi installare un StatefulSet PostgreSQL utilizzando Helm (Helm è preinstallato con Cloud Shell):

helm install postgresql oci://registry-1.docker.io/bitnamicharts/postgresql \
  --namespace=APP_NAMESPACE \
  --set fullnameOverride=APP_NAME

La risorsa HighAvailabilityApplication modifica automaticamente StorageClass di StatefulSet in standard-rwo-regional, che utilizza il Persistent Disk regionale.

Ispeziona la risorsa HighAvailabilityApplication

Esegui questo comando per verificare che il failover automatico sia abilitato nell'applicazione di esempio:

kubectl describe highavailabilityapplication APP_NAME

L'output dovrebbe essere simile al seguente:

Status:
Conditions:
  Last Transition Time:  2023-08-09T23:59:52Z
  Message:               Application is protected
  Observed Generation:   1
  Reason:                ApplicationProtected
  Status:                True
  Type:                  Protected

Utilizzare dischi permanenti esistenti

Se utilizzi un Persistent Disk esistente e un PersistentVolume definito staticamente, configura PersistentVolume con force-attach: true in .spec.csi.volumeAttributes. Ad esempio:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: PV_NAME
spec:
  storageClassName: "STORAGE_CLASS_NAME"
  capacity:
    storage: DISK_SIZE
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  claimRef:
    name: PV_CLAIM_NAME
    namespace: default
  csi:
    driver: pd.csi.storage.gke.io
    volumeHandle: DISK_ID
    fsType: FS_TYPE
    volumeAttributes:
      force-attach: true