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Collegamento di interfacce di rete multiple ai pod

Per impostazione predefinita, il plugin CNI di Amazon VPC assegna un indirizzo IP a ciascun pod. Questo indirizzo IP è collegato a un’interfaccia di rete elastica che gestisce tutto il traffico in entrata e in uscita per il pod. Per aumentare le prestazioni della larghezza di banda e della velocità di pacchetti al secondo, è possibile utilizzare la funzionalità Multi-NIC di CNI di VPC per configurare un pod multi-homed. Un pod multi-homed è un singolo pod Kubernetes che utilizza più interfacce di rete (e più indirizzi IP). Eseguendo un pod multi-homed, è possibile distribuire il traffico delle applicazioni su più interfacce di rete utilizzando connessioni simultanee. Ciò è particolarmente utile per i casi d’uso di intelligenza artificiale (IA), machine learning (ML) e calcolo ad alte prestazioni (HPC).

Il diagramma seguente mostra un pod multi-homed in esecuzione su un nodo worker con più schede di interfaccia di rete (NIC) in uso.

Contesto

Su Amazon EC2, un’interfaccia di rete elastica è un componente di rete logico in un VPC che rappresenta una scheda di rete virtuale. Per molti tipi di istanze EC2, le interfacce di rete condividono una singola scheda di interfaccia di rete (NIC) nell’hardware. Questa singola NIC ha una larghezza di banda e una velocità massime di pacchetti al secondo.

Se la funzionalità Multi-NIC è abilitata, CNI di VPC non assegna gli indirizzi IP in blocco, come avviene per impostazione predefinita. Invece, CNI di VPC assegna un indirizzo IP a un’interfaccia di rete su ciascuna scheda di rete su richiesta all’avvio di un nuovo pod. Tale comportamento riduce la velocità di esaurimento degli indirizzi IP, che è aumentata usando pod multi-homed. Poiché la CNI di VPC assegna l’indirizzo IP su richiesta, l’avvio dei pod potrebbe richiedere più tempo sulle istanze con la funzionalità multi-NIC abilitata.

Considerazioni

Considerazioni su IPv6

Utilizzo

Dopo aver abilitato la funzionalità multi-NIC nel CNI di VPC e riavviato i pod aws-node, è possibile configurare ciascun carico di lavoro in modo che sia multi-homed. Il seguente esempio di una configurazione YAML con l’annotazione richiesta:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: orders-deployment
  namespace: ecommerce
  labels:
    app: orders
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: orders
  template:
    metadata:
      annotations:
         k8s.amazonaws.com/nicConfig: multi-nic-attachment
      labels:
        app: orders
    spec:
...

Domande frequenti

1. Cos’è una scheda di interfaccia di rete (NIC)?

Una scheda di interfaccia di rete (NIC), chiamata anche semplicemente scheda di rete, è un dispositivo fisico che consente la connettività di rete per l’hardware di cloud computing sottostante. Nei moderni server EC2, si riferisce alla scheda di rete Nitro. Un’interfaccia di rete elastica (ENI) è una rappresentazione virtuale di questa scheda di rete sottostante.

Alcuni tipi di istanze EC2 dispongono di più NIC per prestazioni superiori in termini di larghezza di banda e velocità di pacchetti. In questi casi, è possibile assegnare ENI secondarie alle schede di rete aggiuntive. Ad esempio, ENI #1 può funzionare come interfaccia per la NIC collegata all’indice 0 della scheda di rete, mentre ENI #2 può funzionare come interfaccia per la NIC collegata a un indice di schede di rete separato.

2. Cos’è un pod multi-homed?

Un pod multi-homed è un singolo pod Kubernetes con più interfacce di rete (e per implicazione più indirizzi IP). Ciascun interfaccia di rete di pod è associata a un’interfaccia di rete elastica (ENI) e tali ENI sono rappresentazioni logiche di NIC separate sul nodo worker sottostante. Con più interfacce di rete, un pod multi-homed ha una capacità di trasferimento dati aggiuntiva, che aumenta anche la velocità di trasferimento dei dati.

3. Qual è il vantaggio di utilizzare questa funzionalità?

Se è necessario scalare le prestazioni di rete nei carichi di lavoro basati su Kubernetes, è possibile utilizzare la funzionalità multi-NIC per eseguire pod multi-homed che si interfacciano con tutte le NIC sottostanti a cui è collegato un dispositivo ENA. L’utilizzo di schede di rete aggiuntive aumenta la capacità di larghezza di banda e le prestazioni di velocità di pacchetti nelle applicazioni distribuendo il traffico delle applicazioni su più connessioni simultanee. Ciò è particolarmente utile per i casi d’uso di intelligenza artificiale (IA), machine learning (ML) e calcolo ad alte prestazioni (HPC).

4. Come posso utilizzare questa funzionalità?

5. Come posso configurare i miei carichi di lavoro per utilizzare più NIC su un nodo worker supportato?

Per utilizzare i pod multi-homed, è necessario aggiungere la seguente annotazione: k8s.amazonaws.com/nicConfig: multi-nic-attachment. Ciò collegherà un’ENI da ciascuna NIC nell’istanza sottostante al pod (mappatura da uno a più tra un pod e le NIC).

Se manca questa annotazione, CNI di VPC presuppone che il pod richieda solo 1 interfaccia di rete e gli assegna un IP da un’ENI su qualsiasi NIC disponibile.

6. Quali adattatori di interfaccia di rete sono supportati da questa funzionalità?

È possibile utilizzare qualsiasi adattatore di interfaccia di rete se si dispone di almeno un ENA collegato alla scheda di rete sottostante per il traffico IP. Per ulteriori informazioni, consulta Adattatore elastico di rete (ENA) nella Guida per l’utente di Amazon EC2.

Configurazioni dei dispositivi di rete supportate:

7. Posso vedere se un nodo del mio cluster supporta ENA?

Sì, puoi utilizzare AWS CLI o API EC2 per recuperare informazioni di rete su un’istanza EC2 nel cluster. Ciò fornisce dettagli sul fatto che l’istanza disponga o meno del supporto ENA. Nell’esempio seguente, sostituisci <your-instance-id> con l’ID di istanza EC2 di un nodo.

Esempi di AWS CLI:

aws ec2 describe-instances --instance-ids <your-instance-id> --query "Reservations[].Instances[].EnaSupport"

Output di esempio:

[ true ]

8. Posso vedere i diversi indirizzi IP associati a un pod?

No, non è semplice. Tuttavia, è possibile utilizzare nsenter dal nodo per eseguire strumenti di rete comuni come ip route show e visualizzare gli indirizzi IP e le interfacce aggiuntivi.

9. Posso controllare il numero di interfacce di rete per i miei pod?

No. Quando il carico di lavoro è configurato per utilizzare più NIC su un’istanza supportata, un singolo pod ha automaticamente un indirizzo IP da ciascuna scheda di rete sull’istanza. In alternativa, i pod single-homed avranno un’interfaccia di rete collegata a una NIC sull’istanza.

10. Posso configurare i miei pod per utilizzare una scheda NIC specifica?

No, questa funzionalità non è supportata. Se un pod ha l’annotazione pertinente, CNI di VPC lo configura automaticamente per utilizzare ogni NIC con un adattatore ENA sul nodo worker.

11. Questa funzionalità funziona con le altre funzionalità di rete di CNI di VPC?

Sì, la funzionalità multi-NIC di CNI di VPC funziona sia con reti personalizzate che con la rilevazione avanzata delle sottoreti. Tuttavia, i pod multi-homed non utilizzano sottoreti o gruppi di sicurezza personalizzati. Invece, CNI di VPC assegna indirizzi IP e interfacce di rete ai pod multi-homed con la stessa configurazione di sottorete e gruppo di sicurezza del nodo. Per ulteriori informazioni sulle reti personalizzate, consulta Implementazione dei pod in sottoreti alternative con reti personalizzate.

La funzionalità multi-NIC di CNI di VPC non funziona e non può essere combinata con i gruppi di sicurezza per i pod.

12. Posso utilizzare le politiche di rete con questa funzionalità?

Sì, è possibile utilizzare le policy di rete Kubernetes con multi-NIC. Le policy di rete Kubernetes limitano il traffico di rete verso e dai pod. Per ulteriori informazioni sull’applicazione delle policy di rete con CNI di VPC, consulta Limita il traffico di Pod con le policy di rete di Kubernetes.

13. Il supporto multi-NIC è abilitato in modalità automatica EKS?

La multi-NIC non è supportata per i cluster in modalità automatica EKS.