Creación de una estrategia de clúster de alta disponibilidad

Decidir cuántos clusters crear

Si distribuye sus apps entre varios nodos trabajadores, zonas y clústeres, es menos probable que los usuarios experimenten un tiempo de inactividad del sistema. Características incorporadas como, por ejemplo, el aislamiento y el equilibrio de carga, incrementan la resiliencia con relación a posibles anomalías con hosts, redes o apps.

El número de clústeres que cree dependerá de su carga de trabajo, de las políticas y normativas de la empresa, de los requisitos empresariales, de los acuerdos de nivel de servicio que tenga con sus clientes, de los recursos que desee gastar y de lo que quiera hacer con los recursos informáticos.

• Agrupaciones múltiples: Los clústeres múltiples suelen ser más complejos de gestionar, pero pueden ayudarte a conseguir objetivos importantes como los siguientes.

  • Cumplir con las políticas de seguridad que requieren aislar las cargas de trabajo.
  • Probar cómo se ejecuta la app en una versión distinta de Kubernetes u otro software de clúster como por ejemplo Calico.
  • Consiga un mayor rendimiento para usuarios de distintas zonas geográficas.
  • Simplifique el acceso de los usuarios para controlar el acceso dentro de un clúster configurando el acceso a nivel de instancia de clúster en lugar de personalizar y gestionar múltiples políticas RBAC a nivel de espacio de nombres.
  • Reducir el número de nodos trabajadores. El ancho de banda de red en máquinas virtuales escalables es de unos 1000 Mbps. Si necesita cientos de nodos de trabajadores en un clúster, puede dividir la configuración en varios clústeres con menos nodos, o pedir nodos bare metal.
  • Permitir un mayor número de integraciones de servicios, como más de 5.000 servicios.
  • Proporcionar mayor disponibilidad a una aplicación. De forma similar al uso de 3 zonas en clústeres multizona, puede proporcionar más disponibilidad a su aplicación configurando tres clústeres entre zonas.
  • Reduzca costes comprando máquinas más pequeñas para gestionar su carga de trabajo.

• Un clúster con más nodos trabajadores: Un menor número de clústeres puede ayudarte a reducir el esfuerzo operativo y los costes por clúster de los recursos fijos. En lugar de crear más clústeres, puede añadir grupos de trabajadores a un clúster para disponer de diferentes tipos de recursos informáticos para sus componentes de aplicaciones y servicios. Cuando desarrolla la app, los recursos que utiliza están en la misma zona, o bien estrechamente conectados en una multizona, de forma que puede hacer presunciones sobre latencia, ancho de banda o errores correlacionados. Sin embargo, es aún más importante que organices tu clúster utilizando espacios de nombres, cuotas de recursos y etiquetas cuando sólo tienes un clúster.

Determinar cuántas ubicaciones se necesitan

Un clúster puede distribuir réplicas entre nodos trabajadores en una única ubicación o en varias ubicaciones. Esta elección puede influir en los tipos de clúster disponibles en la siguiente sección.

La distribución de la carga de trabajo entre tres zonas garantiza una alta disponibilidad para la app en el caso de que una de las zonas deje de estar disponible. Debe tener los nodos trabajadores distribuidos uniformemente entre las tres zonas de disponibilidad para cumplir el acuerdo de nivel de servicio (SLA) de IBM Cloud para la configuración de alta disponibilidad.

Los errores de zona afectan a todos los hosts de cálculo físico y al almacenamiento NFS. Los errores pueden ser interrupciones de alimentación, refrigeración, red o almacenamiento, y desastres naturales, como inundaciones, terremotos y huracanes. Para protegerse contra un fallo de zona, debe tener clústeres en dos zonas diferentes cuya carga esté equilibrada por un equilibrador de carga externo, crear un clúster en una ubicación multizona, que distribuya el maestro por las zonas, o plantearse la posibilidad de crear un segundo clúster en otra zona.

Seleccione un tipo de clúster

Los tipos de nodo trabajador y los niveles de aislamiento disponibles dependen de la plataforma del contenedor, del tipo de clúster, del proveedor de la infraestructura que desea utilizar y de la ubicación de IBM Cloud Kubernetes Service en la que desea crear el clúster. Puede elegir entre clústeres Classic, VPC o Satellite. El tipo de clúster que necesita viene determinado por las decisiones que haya tomado sobre el número de clústeres, ubicaciones.

Clústeres de VPC

Los nodos de trabajo pueden aprovisionarse utilizando nodos de trabajo virtuales en infraestructura estándar o hosts dedicados. Si la velocidad es un factor importante para usted, los clústeres VPC pueden ser la mejor opción.

Clústeres de Satellite

Los nodos de trabajo se pueden aprovisionar en máquinas virtuales en proveedores de nube como AWS, Azure, GCP y más. Los nodos de trabajo también pueden aprovisionarse utilizando su propia infraestructura local.

Clústeres clásicos

Los nodos de trabajo pueden crearse en nodos de trabajo virtuales y de metal desnudo. Si necesita discos locales adicionales, también puede elegir una de las versiones nativas diseñadas para soluciones de almacenamiento definido por software, como por ejemplo Portworx.

Seleccione un sistema operativo para el clúster

Los sistemas operativos disponibles dependen del tipo de clúster elegido.

Ubuntu 24

Para más información, consulte las notas de la versión Ubuntu 24.04. Tenga en cuenta que con Ubuntu 24, NTP utiliza timesyncd y los comandos relacionados podrían actualizarse.

¿Migrar a un nuevo sistema operativo? Consulte Migrar a una nueva versión de Ubuntu.

Definir una estrategia de nomenclatura de clústeres

Considere la posibilidad de asignar nombres exclusivos a los clústeres de los grupos de recursos y a las regiones de la cuenta para evitar conflictos de nombres de métricas. No se puede cambiar el nombre de un clúster una vez creado.

Decidir cuántos nodos trabajadores para cada clúster

El nivel de disponibilidad que configure para el clúster afecta a la cobertura bajo los términos del acuerdo de nivel de servicio de alta disponibilidad de IBM Cloud. Por ejemplo, para recibir una cobertura completa de alta disponibilidad según los términos del SLA, debe configurar un clúster multizona con un total de 6 nodos de trabajador como mínimo, dos nodos de trabajador por zona que se distribuyen uniformemente en tres zonas.

El número total de nodos trabajadores de un clúster determina la capacidad de cálculo que está disponible para las apps del clúster. Puede proteger su configuración en caso de fallo de un nodo trabajador configurando varios nodos trabajadores en su clúster. Los fallos de los nodos de trabajo pueden incluir interrupciones de hardware, como cortes de energía, refrigeración o red, y problemas en la propia máquina virtual.

• Clústeres multizona Classic VPC: Planifica tener al menos dos nodos trabajadores por zona, así que seis nodos en tres zonas en total. Además, planifique que la capacidad total del clúster sea al menos el 150 % de la capacidad requerida de la carga de trabajo, de forma que si una zona deja de funcionar, tenga recursos disponibles para mantener la carga de trabajo.

• Clústeres de zona única Planifique tener al menos tres nodos trabajadores en su clúster. Además, quiere tener disponible capacidad adicional de CPU y memoria equivalente al valor de un nodo en el clúster. Si sus aplicaciones requieren menos recursos que los disponibles en el nodo trabajador, puede limitar el número de pods que despliega en un nodo trabajador.

Tenga en cuenta que:

• Puedes probar el autoescalador de clúster para asegurarte de que siempre tienes suficientes nodos trabajadores para cubrir tu carga de trabajo.
• Kubernetes limita el número máximo de nodos trabajadores que puede tener en un clúster. Revise las cuotas de nodo trabajador y pod para más información.

Seleccionar sabores de nodo trabajador

Un nodo trabajador es una máquina virtual que se ejecuta en hardware físico. Un tipo de nodo trabajador describe los recursos de cálculo, como CPU, memoria y capacidad de disco, que obtiene al solicitar el nodo trabajador.  Los nodos trabajadores del mismo tipo se agrupan en agrupaciones de nodos trabajadores.

A la hora de elegir un tipo de clúster, ya ha pensado en cómo influyen en su decisión la ubicación del sabor del nodo del trabajador y el tipo de máquina. A la hora de elegir entre los distintos tipos de nodos trabajadores, tenga en cuenta lo siguiente.

• Tenencia: En función del nivel de aislamiento de hardware que necesite, los nodos de trabajador virtual pueden configurarse como compartidos por varios IBM clientes (tenencia múltiple) o dedicados únicamente a usted (tenencia única). Las máquinas "bare metal" siempre se configuran como dedicadas. Cuando decida entre nodos compartidos y dedicados, es posible que desee consultar con su departamento jurídico para discutir el nivel de aislamiento de la infraestructura y el cumplimiento que requiere su entorno de aplicaciones.

  • Compartidos: Los recursos físicos, como la CPU y la memoria, se comparten entre todas las máquinas virtuales que se despliegan en el mismo hardware físico. Para asegurarse de que cada máquina virtual se pueda ejecutar de forma independiente, un supervisor de máquina virtual, también conocido como hipervisor, segmenta los recursos físicos en entidades aisladas y los asigna como recursos dedicados a una máquina virtual (aislamiento de hipervisor). Los nodos compartidos suelen resultar más económicos que los nodos dedicados porque los costes del hardware subyacente se comparten entre varios clientes.
  • Dedicado: Todos los recursos físicos están dedicados únicamente a ti. Puede desplegar varios nodos trabajadores como máquinas virtuales en el mismo host físico. De forma similar a la configuración de tenencia múltiple, el hipervisor asegura que cada nodo trabajador recibe su parte compartida de los recursos físicos disponibles.

• Tipo de máquina: Tienes una mezcla de tipos de máquina entre los que puedes elegir.

  • Máquinas virtuales: Para una mayor flexibilidad, tiempos de aprovisionamiento más rápidos, funciones de escalabilidad más automáticas y un precio más rentable, utilice máquinas virtuales. Puede utilizar máquinas virtuales en la mayoría de los casos prácticos de finalidad general como, por ejemplo, en entornos de desarrollo y pruebas, entornos de transferencia y producción, microservicios y apps empresariales. Sin embargo, hay una contrapartida en el rendimiento.

  • Máquinas de metal desnudo (físicas): Si necesita una computación de alto rendimiento para cargas de trabajo intensivas en datos o RAM, considere la posibilidad de crear clústeres clásicos con nodos de trabajo bare metal. Puesto que tiene el control completo sobre el aislamiento y el consumo de recursos para las cargas de trabajo, puede utilizar máquinas nativas para lograr la conformidad con HIPAA y PCI para su entorno. Los servidores nativos ofrecen acceso directo a los recursos físicos en la máquina, como la memoria o la CPU. Esta configuración elimina el hipervisor de máquina virtual que asigna recursos físicos a máquinas virtuales que se ejecutan en el host. En su lugar, todos los recursos de una máquina nativa están dedicados exclusivamente al trabajador, de modo que no es necesario preocuparse de que haya "vecinos ruidosos" que compartan recursos o ralenticen el rendimiento. Los tipos físicos tienen más almacenamiento local que virtual, y algunos tienen RAID para aumentar la disponibilidad de los datos. El almacenamiento local en el nodo trabajador es sólo para procesamiento a corto plazo, y los discos primario y auxiliar se borran cuando se actualiza o recarga el nodo trabajador. Las máquinas físicas solo están disponibles para los clústeres clásicos y no se admiten en clústeres de VPC.

    Los servidores nativos se facturan mensualmente. Si cancela un servidor nativo antes de fin de mes, se le facturará a finales de ese mes. Después de solicitar o de cancelar un servidor nativo, el proceso se completa manualmente en la cuenta de la infraestructura de IBM Cloud. Por lo tanto, puede ser necesario más de un día laborable para completar la tramitación.

  • Máquinas SDS: Los sabores de almacenamiento definido por software (SDS) tienen discos brutos adicionales para el almacenamiento físico local. A diferencia del disco local primario y auxiliar, estos discos en bruto no se borran durante una actualización o recarga del nodo trabajador. Debido a que los datos se coubican con el nodo de cálculo, las máquinas SDS son adecuadas para cargas de trabajo de alto rendimiento. El tipo de almacenamiento definido por software está disponible únicamente para clústeres clásicos y no se admite en clústeres de VPC.

    Puesto que tiene el control completo sobre el aislamiento y el consumo de recursos para las cargas de trabajo, puede utilizar máquinas SDS para lograr la conformidad con HIPAA y PCI para su entorno.

    Normalmente, se utilizan máquinas SDS en los casos siguientes:

    • Si utiliza un complemento SDS como Portworx utilice una máquina SDS.
    • Si su aplicación StatefulSet que requiere almacenamiento local, puede utilizar máquinas SDS y aprovisionar Kubernetes volúmenes persistentes locales.
    • Si tiene apps personalizadas que requieran almacenamiento local adicional en bruto.

• Coste: en general, sus cargas de trabajo intensivas son más adecuadas para ejecutarse en máquinas físicas de metal desnudo, mientras que para pruebas y trabajos de desarrollo rentables, puede elegir máquinas virtuales en hardware compartido o dedicado.

• Localización: Decide en qué ubicaciones quieres tener un clúster. El lugar en el que se desea también puede informar sobre el número o el tipo de agrupaciones que se necesitan. Por ejemplo, si sabe que necesita que el lugar esté en Montreal, eso le ayudará a reducir sus opciones. Consulta las localizaciones disponibles.

• Tamaño: Los nodos más grandes pueden ser más rentables que los más pequeños, sobre todo para cargas de trabajo diseñadas para ganar eficiencia cuando se procesan en una máquina de alto rendimiento. Sin embargo, si un nodo trabajador grande se cae, debe asegurarse de que su clúster tiene capacidad suficiente para reprogramar de forma segura todos los pods de carga de trabajo en otros nodos trabajadores del clúster. Los nodos de trabajadores más pequeños pueden ayudarle a escalar con seguridad. Más información sobre capacidad.

• GPU: Puede utilizar una máquina GPU para acelerar el tiempo de procesamiento necesario para cargas de trabajo de cálculo intensivo como IA, aprendizaje automático, inferencias y mucho más.

• Almacenamiento: Cada máquina virtual viene con un disco adjunto para el almacenamiento de la información que la máquina virtual necesita para funcionar, como el sistema de archivos del sistema operativo, el tiempo de ejecución del contenedor y kubelet. El almacenamiento local en el nodo trabajador solo es para el proceso a corto plazo y los discos se limpian cuando se suprime, se vuelve a cargar, se sustituye o se actualiza el nodo trabajador. Además, la infraestructura clásica y de VPC difieren en la configuración del disco.

  • VM clásicas: las VM clásicas tienen dos discos conectados. El disco de almacenamiento primario tiene 25 GB para el sistema de archivos del sistema operativo, y el disco de almacenamiento auxiliar tiene 100 GB para datos como el tiempo de ejecución del contenedor y el kubelet. Para mayor fiabilidad, los volúmenes de almacenamiento primario y auxiliar son discos locales en lugar de redes de área de almacenamiento (SAN). Entre las ventajas de fiabilidad se incluyen un mejor rendimiento al serializar bytes en el disco local y una reducción de la degradación del sistema de archivos debido a anomalías de la red. El disco auxiliar está encriptado por defecto.
  • VMs de computación VPC: Las VM de VPC tienen un disco primario que es un volumen de almacenamiento de bloques que se conecta a través de la red. La capa de almacenamiento no está separada de las otras capas de la red, y tanto el tráfico de la red como el de almacenamiento se direccionan en la misma red. El disco de almacenamiento primario se utiliza para almacenar datos como el sistema de archivos del SO, el entorno de tiempo de ejecución del contenedor y kubelet y está cifrado de forma predeterminada. Para clusters VPC, también puede aprovisionar un disco secundario en sus nodos trabajadores. Este disco opcional se aprovisiona en su cuenta y puede verlos en la consola VPC. Los gastos de estos discos son independientes del coste de cada trabajador y aparecen como una partida diferente en su factura. Estos volúmenes secundarios también cuentan para la cuota de uso de su cuenta. Para evitar desalojos de pods por defecto, el 10% del disco de datos Kubernetes (disco auxiliar en classic, disco de arranque primario en VPC) se reserva para componentes del sistema.

  En una app con estado, los datos desempeñan un papel importante para mantener la app en funcionamiento. Asegúrese de que los datos son de alta disponibilidad, de forma que pueda recuperarse de un error potencial. En IBM Cloud Kubernetes Service, puede elegir entre varias opciones para conservar los datos. Por ejemplo, puede suministrar almacenamiento NFS utilizando volúmenes persistentes nativos de Kubernetes, o almacenar los datos utilizando un servicio de base de datos de IBM Cloud. Para más información, consulte Planificación de datos de alta disponibilidad.

  Elija una variante, o tipo de máquina, con la configuración de almacenamiento correcta para soportar su carga de trabajo. Algunos tipos tienen una combinación de las siguientes configuraciones de disco y almacenamiento. Por ejemplo, algunos tipos tener un disco primario SATA con un disco secundario SSD sin formato.

Para obtener una lista de los sabores disponibles, consulte VPC Gen 2 flavors o Classic flavors.

Determinar la capacidad del nodo trabajador para los recursos

Para aprovechar al máximo el rendimiento de tu nodo trabajador, ten en cuenta lo siguiente a la hora de configurar tus recursos:

• Considera lo que hace tu aplicación: Empieza alineando el tamaño de la aplicación con la capacidad de uno de los tipos de nodo trabajador disponibles. Ten en cuenta también si tu aplicación extrae imágenes grandes o muchas, ya que pueden ocupar almacenamiento local en el nodo trabajador.

• Mantenga la fuerza del núcleo: Cada máquina tiene un determinado número de núcleos. Según la carga de trabajo de su app, establezca un número límite de pods por núcleo, como por ejemplo 10.

• Evite la sobrecarga del nodo: Mantenga su nodo trabajador en torno al 75% de su capacidad para dejar espacio a otros pods que puedan necesitar ser programados. Si las apps requieren más recursos de los que hay disponibles en el nodo trabajador, utilice un tipo de nodo trabajador distinto que pueda cumplir estos requisitos. Según la carga de trabajo de su app, establezca un límite de pods por nodo, como por ejemplo 40.

• Elige los servicios: ¿Cuántas integraciones de servicios decidiste incluir cuando pensabas en cuántos clústeres crear? Estos servicios integrados y complementos pueden hacer girar pods que consumen recursos de clúster y repercuten en ellos.

• Réplicas de la app: Para determinar el número de nodos trabajadores que desea, también puede considerar cuántas réplicas de la app desea ejecutar. Por ejemplo, si sabe que la carga de trabajo requiere 32 núcleos de CPU, y tiene previsto ejecutar 16 réplicas de la app, cada pod de réplica necesita 2 núcleos de CPU. Si desea ejecutar solo un pod de app por nodo trabajador, puede solicitar un número apropiado de nodos trabajadores para su tipo de clúster para dar soporte a esta configuración.

• Deje espacio para los requisitos de tiempo de ejecución: Los nodos de trabajo deben reservar ciertas cantidades de recursos de CPU y memoria para ejecutar los componentes necesarios, como el sistema operativo o el tiempo de ejecución del contenedor.

  La capacidad reservada e instancias reservadas no están soportadas.

Elija cuántos espacios de nombres crear dentro del clúster

Configure varios espacios de nombres cuando tenga varios equipos y proyectos que compartan el clúster. Los espacios de nombres son una forma de dividir los recursos del clúster mediante cuotas de recursos y límites por defecto. Cuando cree nuevos espacios de nombres, asegúrese de configurar políticas de RBAC adecuadas para controlar el acceso. Para más información, consulte Compartir un clúster con espacios de nombres en la documentación de Kubernetes.

Si tiene un pequeño clúster, un par de docenas de usuarios y recursos que son similares (por ejemplo, diferentes versiones del mismo software), probablemente no necesite varios espacios de nombres. En su lugar, puede utilizar etiquetas.

Revise la información de seguridad sobre esta decisión en Aislamiento y seguridad de contenedores.

Establecer solicitudes y límites de recursos para los espacios de nombres

Para garantizar que cada equipo dispone de los recursos necesarios para desplegar servicios y ejecutar aplicaciones en el clúster, debe establecer cuotas de recursos para cada espacio de nombres. Las cuotas de recursos determinan las restricciones de despliegue, como el número de recursos Kubernetes que puede desplegar y la cantidad de CPU y memoria que pueden consumir dichos recursos. Después de establecer una cuota, los usuarios deben incluir los límites y las solicitudes de recursos en sus despliegues.

Cuando cree un despliegue, limítelo también para que el pod de su aplicación se despliegue sólo en máquinas con la mejor combinación de recursos. Por ejemplo, puede que desee limitar una aplicación de base de datos a una máquina nativa con un volumen importante de almacenamiento en disco local como por ejemplo md1c.28x512.4x4tb.

Aumente la disponibilidad de sus aplicaciones

Los contenedores y pods son, por diseño, efímeros y pueden fallar inesperadamente. Por ejemplo, un contenedor o pod puede colgarse si se produce un error en la app. Para que su aplicación esté altamente disponible, debe asegurarse de que dispone de instancias suficientes para gestionar la carga de trabajo, además de instancias adicionales en caso de fallo. Puedes asegurarte de que hay suficientes instancias configurando escalado automático.

Próximos pasos

Para continuar con el proceso de planificación, elija entre VPC cluster networking y Classic cluster networking. Si estás listo para empezar a crear un clúster, primero empieza por Preparar tu cuenta para crear clústeres.