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ステートフルPodのマルチAZ化のために行ったこと

72c25016e1baff3eb99a80dfc1e95ca1?s=47 nutslove
March 23, 2022

 ステートフルPodのマルチAZ化のために行ったこと

PodのAZ間分散方法、VictoriaMetricsのvmstorageをEFSでマルチAZ化した取り組みについてご紹介いたします。

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nutslove

March 23, 2022
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Transcript

  1. 2 0 2 2 年 3 月 2 3 日

    李 俊 起 ステートフルPodの マルチAZ化のために行ったこと
  2. 自己紹介 い じゅんぎ 李 俊起 ・ KDDI株式会社/SRE ・ 運用自動化、運用共通機能提供 ・

    監視基盤をEKS上に構築するために奮闘中
  3. 本日のアジェンダ ・ VictoriaMetricsについて ・ マルチAZ構成のために試したこと (Podのスケジューリング設定について) ・ まとめ

  4. VictoriaMetricsとは ・ Prometheusメトリクスデータの長期保存/冗長化ツール ・ 書き込み、読み込み、データ保存等、機能ごとに コンポーネントが分かれているDistributed System

  5. VictoriaMetricsのアーキテクチャ ・vminsert PrometheusのRemoteWrite APIを通じて メトリクスを各vmstorageに分散して格納する ・vmstorage Prometheusのデータが保存される領域 複数のvmstorageにデータを分割して格納 ≒RAID0(ストライピング) ・vmselect

    Grafana等よりPromQLを受け付けて 各vmstorageからデータを集計しマージする この部分をマルチAZ化したい ≒ PodをAZごとに分散させる
  6. ワーカーノードをAZごとに配置して、Podを 各ワーカーノードにデプロイすればいいじゃん

  7. Podのスケジューリング(配置)設定 ・ nodeSelector ・ node (Anti-)Affinity ・ Inter-pod (Anti-)Affinity ・

    TopologySpreadConstraints
  8. nodeSelector ・ nodeのラベルでpodを配置するnodeを選ぶ最もシンプルな方法 ・ 複雑な条件文は指定できない ・ podを分散する事はできない ※built-in node labels

    Well-Known Labels, Annotations and Taints | Kubernetes apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: labels: app: nginx name: nginx spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: nginx template: metadata: labels: app: nginx spec: containers: - image: nginx name: nginx nodeSelector: topology.kubernetes.io/zone: ap-northeast-1c
  9. node (Anti-)Affinity ・ nodeのラベルでpodを配置するnodeを指定(除外)する 考え方はnodeSeletorと一緒 ・ 複雑な条件文が書ける ・ podを分散する事はできない apiVersion:

    apps/v1 kind: Deployment ・ ・ spec: replicas: 3 ・ ・ spec: affinity: nodeAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: nodeSelectorTerms: - matchExpressions: - key: topology.kubernetes.io/zone operator: In values: - ap-northeast-1a
  10. Inter-pod (Anti-)Affinity ・ podの配置状態を見てpodを配置するnodeを決定 ・ podを分散する事ができる ・ 1つのnode上に2つ以上 同一podを配置できない (podAntiAffinityの場合)

    apiVersion: apps/v1 kind: Deployment ・ ・ spec: replicas: 3 ・ ・ template: metadata: labels: app: nginx spec: affinity: podAntiAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: - labelSelector: matchExpressions: - key: app operator: In values: - nginx topologyKey: topology.kubernetes.io/zone 「labelSelector」のPodがある(ない) 「topologyKey」ドメイン(region,AZ等)の node上にpodをスケジューリングする
  11. Inter-pod Anti-Affinityの例 apiVersion: apps/v1 kind: Deployment ・ ・ spec: replicas:

    3 ・ ・ template: metadata: labels: app: nginx spec: affinity: podAntiAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: - labelSelector: matchExpressions: - key: app operator: In values: - nginx topologyKey: topology.kubernetes.io/zone EKS Cluster VPC Worker Node AZ-a subnet AZ-c subnet Worker Node
  12. Inter-pod Anti-Affinityの例 apiVersion: apps/v1 kind: Deployment ・ ・ spec: replicas:

    3 ・ ・ template: metadata: labels: app: nginx spec: affinity: podAntiAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: - labelSelector: matchExpressions: - key: app operator: In values: - nginx topologyKey: topology.kubernetes.io/zone EKS Cluster VPC Worker Node AZ-a subnet AZ-c subnet Worker Node app=nginx Pod 1つ目のpodはapp=nginxラベルを持つPodが まだ存在しないため、AZ-aとAZ-cのどちらか のnodeにPodがスケジューリングされる app=nginx Pod
  13. Inter-pod Anti-Affinityの例 apiVersion: apps/v1 kind: Deployment ・ ・ spec: replicas:

    3 ・ ・ template: metadata: labels: app: nginx spec: affinity: podAntiAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: - labelSelector: matchExpressions: - key: app operator: In values: - nginx topologyKey: topology.kubernetes.io/zone EKS Cluster VPC Worker Node AZ-a subnet AZ-c subnet Worker Node app=nginx Pod app=nginx Pod 2つ目のpodはAZ-aのnode上にすでに app=nginxラベルを持つPodが存在するため、 AZ-c上のnodeにPodがスケジューリングされる app=nginx Pod
  14. Inter-pod Anti-Affinityの例 apiVersion: apps/v1 kind: Deployment ・ ・ spec: replicas:

    3 ・ ・ template: metadata: labels: app: nginx spec: affinity: podAntiAffinity: requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: - labelSelector: matchExpressions: - key: app operator: In values: - nginx topologyKey: topology.kubernetes.io/zone EKS Cluster VPC Worker Node AZ-a subnet AZ-c subnet Worker Node app=nginx Pod app=nginx Pod app=nginx Pod すでに各AZ上にPodが存在していて、 3つ目のPodはスケジューリングされない (Pending状態になる)
  15. TopologySpreadConstraints ・ ドメイン(region,AZ等)間のPodの偏り(maxSkew)で podを配置するnodeを決定 ・ 最も柔軟な設定が可能 apiVersion: apps/v1 kind: Deployment

    ・ ・ spec: replicas: 3 ・ ・ template: metadata: labels: app: nginx spec: topologySpreadConstraints: - maxSkew: 1 topologyKey: topology.kubernetes.io/zone whenUnsatisfiable: DoNotSchedule labelSelector: matchLabels: app: nginx 「topologyKey」に指定したドメイン間の pod数の差異を「maxSkew」 で指定した 数まで許容し、それを超えないように Podがスケジューリングされる
  16. TopologySpreadConstraintsの例 apiVersion: apps/v1 kind: Deployment ・ ・ spec: replicas: 3

    ・ ・ template: metadata: labels: app: nginx spec: topologySpreadConstraints: - maxSkew: 1 topologyKey: topology.kubernetes.io/zone whenUnsatisfiable: DoNotSchedule labelSelector: matchLabels: app: nginx EKS Cluster VPC Worker Node AZ-a subnet AZ-c subnet Worker Node app=nginx Pod 1つ目のpodはどこに配置されてもAZ間のPod数の 差異(maxSkew)は1なのでAZ-aとAZ-cのどちらか のnodeにPodがスケジューリングされる app=nginx Pod
  17. TopologySpreadConstraintsの例 apiVersion: apps/v1 kind: Deployment ・ ・ spec: replicas: 3

    ・ ・ template: metadata: labels: app: nginx spec: topologySpreadConstraints: - maxSkew: 1 topologyKey: topology.kubernetes.io/zone whenUnsatisfiable: DoNotSchedule labelSelector: matchLabels: app: nginx EKS Cluster VPC Worker Node AZ-a subnet AZ-c subnet Worker Node app=nginx Pod app=nginx Pod app=nginx Pod 2つ目のpodはAZ-a上に配置されたらAZ間のPod数 の差異(maxSkew)が2になってしまうため、 AZ-c上のnodeにPodがスケジューリングされる
  18. TopologySpreadConstraintsの例 apiVersion: apps/v1 kind: Deployment ・ ・ spec: replicas: 3

    ・ ・ template: metadata: labels: app: nginx spec: topologySpreadConstraints: - maxSkew: 1 topologyKey: topology.kubernetes.io/zone whenUnsatisfiable: DoNotSchedule labelSelector: matchLabels: app: nginx EKS Cluster VPC Worker Node AZ-a subnet AZ-c subnet Worker Node app=nginx Pod app=nginx Pod app=nginx Pod app=nginx Pod 3つ目のpodもどこに配置されてもAZ間のPod数の 差異(maxSkew)は1なのでAZ-aとAZ-cのどちらか のnodeにPodがスケジューリングされる
  19. これでマルチAZ化対応完了? ・vmstorage Prometheusのデータが保存される領域 複数のvmstorageにデータを分割して格納 ≒RAID0(ストライピング) ※再掲 StatefulSet + EBSや TopologySpreadConstraints

    等でAZを固定するとAZ障害で 片方のAZがダウンした時、 不完全なデータになる。
  20. ・データ保存をマルチAZで使用可能な EFSにすることで、 AZを固定せず Deploymentでのデプロイが可能 ・1つのAZ(ワーカーノード)にPodが 集中する可能性はあるが、AZ障害時 に生きているAZ(ワーカーノード)で 新しいPodがEFSがマウントされた 状態で作成され、完全なデータで 継続的に監視ができる

    EKSクラスター AZ-a AZ-c POD Service(ELB) Service(ELB) Deployment POD EFS POD POD Deployment Deployment / EFSで解決
  21. まとめ ・ ステートフルなPodのマルチAZ化には考慮が必要 ・ ステートレスなPodも負荷分散やダウンタイムが生じないよう、 TopologySpreadConstraints等で均等に分散 ※Podスケジューリングの詳細については以下で検索 Assigning Pods to

    Nodes | Kubernetes
  22. ご清聴ありがとうございました。