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Esta é uma documentação não divulgada para SUSE® Storage 1.12 (Dev).

Programação

O SUSE Storage agenda réplicas com base em vários fatores.

Política de Agendamento

A política de agendamento de SUSE Storage tem duas etapas. O agendador só avança para a próxima etapa se a etapa anterior for satisfeita. Caso contrário, o agendamento falha.

Se alguma tag foi definida para ser selecionada para agendamento, a tag do nó e a tag do disco devem corresponder quando o nó ou o disco for selecionado.

A primeira etapa é a etapa de seleção de nó e zona. SUSE Storage filtra o nó e a zona com base nas configurações Replica Node Level Soft Anti-Affinity e Replica Zone Level Soft Anti-Affinity.

A segunda etapa é a etapa de seleção de disco. SUSE Storage filtra os discos que satisfazem a primeira etapa com base nas configurações Replica Disk Level Soft Anti-Affinity, Storage Minimal Available Percentage, Storage Over Provisioning Percentage e outros fatores relacionados ao disco, como espaço em disco solicitado.

A Etapa de Seleção de Nó e Zona

SUSE Storage avalia quais nós são adequados para agendar uma nova réplica com base em uma série de critérios. O processo de tomada de decisão segue uma ordem específica para garantir a colocação ideal para tolerância a falhas.

1. Correspondência de Tag de Nó

SUSE Storage primeiro verifica as tags de seletor de nó no volume.

  • Se o volume tiver tags de seletor de nó, apenas nós com tags correspondentes são elegíveis.

  • Se o volume tiver nenhum seletor de nó, o comportamento depende da configuração Permitir Volume de Seletor de Nó Vazio:

  • true (padrão): Agenda em nós com ou sem tags.

  • false: Agenda apenas em nós sem tags.

2. Tratamento de Nó Isolado

A configuração Desativar Agendamento em Nó Isolado determina se nós isolados são elegíveis para agendamento de réplicas:

  • true (padrão): Nós isolados são excluídos.

  • false: Nós isolados são elegíveis.

3. Regras de Anti-Afinidade Entre Nós e Zonas

SUSE Storage prioriza a distribuição de réplicas entre diferentes nós e zonas para melhorar a tolerância a falhas. Um "novo" nó ou zona é aquele que não hospeda atualmente nenhuma réplica do volume, enquanto um "existente" nó ou zona já hospeda uma réplica do volume.

O agendador tenta colocar a nova réplica no local mais "isolado" possível, seguindo esta hierarquia de preferência:

  1. Novo Nó em uma Nova Zona (mais preferido)

  2. Novo Nó em uma Zona Existente

  3. Nó Existente em uma Zona Existente (menos preferido)

A tabela a seguir detalha as configurações necessárias para que uma réplica seja agendada em cada cenário:

Cenário Nível de Zona da Réplica Anti-Afinidade Suave Nível de Nó da Réplica Anti-Afinidade Suave Ação do Agendador

Novo Nó em uma Nova Zona

false

false

Agenda a réplica.

Qualquer outro valor

Qualquer outro valor

Não agenda a réplica.

Novo Nó em uma Zona Existente

true

false

Agenda a réplica se nenhuma nova zona estiver disponível.

Qualquer outro valor

Qualquer outro valor

Não agenda a réplica.

Nó Existente em uma Zona Existente

true

true

Agenda a réplica se não houver outras opções disponíveis.

Qualquer outro valor

Qualquer outro valor

Não agenda a réplica.

Etapa de Seleção de Disco

Após a etapa de seleção de nó e zona, SUSE Storage determina se pode agendar a réplica em qualquer disco do nó selecionado. Ele verifica os discos disponíveis com base na correspondência de tags, espaço total do disco e espaço disponível no disco. Ele também considera se outra réplica já existe e as configurações de anti-afinidade.

SUSE Storage verifica todos os discos disponíveis no nó selecionado para garantir que atendam aos seguintes critérios:

  1. Correspondência de Tag de Disco:

    • Se o volume tiver tags de disco, o disco deve corresponder a qualquer tag especificada necessária para a réplica.

    • Se o volume não tiver tags de disco, o comportamento depende da configuração Permitir Volume Seletor de Disco Vazio:

      • true (padrão): Permite agendamento em discos com ou sem tags.

      • false: Permite apenas agendamento em discos sem tags.

  2. Verificação de Espaço Disponível:

    • O disco deve ter espaço disponível suficiente com base no Storage Minimal Available Percentage configurado.

  3. Configurações de Anti-Afinidade:

    • Anti-Afinidade Rigorosa: Impede o agendamento de uma réplica em um disco que já hospeda outra réplica do mesmo volume.

    • Anti-Afinidade Suave (quando habilitado): Prefere agendar a réplica em um disco sem uma réplica existente, mesmo que seja uma escolha menos ideal em termos de espaço ou outros fatores.

  4. Condições de Espaço: Duas fórmulas determinam se um disco é agendável:

    • Condição de Uso de Espaço Real: Garante que haja armazenamento utilizável suficiente após considerar o espaço atualmente utilizado.

      • Fórmula: (Storage Available - Actual Size) > (Storage Maximum × Minimal Available Percentage) / 100

    • Condição de Espaço de Agendamento: Garante que o tamanho da réplica (mais quaisquer dados agendados, mas não escritos) se encaixe dentro do limite de sobreprovisionamento.

      • Fórmula: (Size + Storage Scheduled) ⇐ ((Storage Maximum - Storage Reserved) × Over Provisioning Percentage) / 100

Durante a avaliação do disco, como nenhuma réplica específica está sendo agendada ainda, Actual Size e Size são temporariamente tratados como 0 nessas fórmulas.

Se alguma dessas condições falhar, incluindo a etiqueta do disco, anti-afinidade ou requisitos de espaço, o disco é marcado como não agendável, e SUSE Storage não colocaria a réplica nesse disco.

Cenário de Exemplo

Considere um nó (Node A) com dois discos:

  • Disco X: 1 GB disponível, 4 GB de espaço máximo

  • Disco Y: 2 GB disponíveis, 8 GB de espaço máximo

Fase 1: Avaliação Inicial do Disco

Durante a fase inicial de seleção de disco, SUSE Storage realiza uma verificação básica em todos os discos disponíveis. Neste ponto, nenhuma réplica específica foi selecionada, então Actual Size e Size são tratados como 0.

Avaliação do Disco X

  • Espaço Disponível: 1 GB

  • Storage Minimal Available Percentage: 25% (padrão)

  • Espaço disponível mínimo requerido: (4 GB × 25) / 100 = 1 GB

  • Resultado: Disco X falha no Actual Space Usage Condition porque seu espaço disponível (1 GB) não é maior que o mínimo requerido (1 GB). Portanto, o Disco X não é agendável a menos que o Storage Minimal Available Percentage seja definido como 0.

Avaliação do Disco Y

  • Espaço Disponível: 2 GB

  • Storage Minimal Available Percentage: 10%

  • Espaço disponível mínimo requerido: (8 GB × 10) / 100 = 0.8 GB

  • Resultado: Disco Y passa no Actual Space Usage Condition porque seu espaço disponível (2 GB) é maior que o mínimo requerido (0,8 GB).

Em seguida, verificamos o Scheduling Space Condition:

  • Espaço Agendado: 2 GB

  • Storage Reserved: 1 GB

  • Over Provisioning Percentage: 100% (padrão)

  • Armazenamento Máximo Provisionável: (8 GB - 1 GB) × 100 / 100 = 7 GB

  • Resultado: Disco Y passa no Scheduling Space Condition porque o espaço atualmente agendado (2 GB) é menor que o armazenamento máximo provisionável (7 GB).

Como o Disco Y passa em todas as condições, ele é marcado como um candidato a disco agendável.

Estágio 2: Regras de Anti-Afinidade

Assuma que tanto o Disco X quanto o Disco Y passam nas verificações iniciais de espaço e que o Disco X já hospeda uma réplica para o mesmo volume.

Anti-Afinidade Rigorosa

  • SUSE Storage não agendaria a nova réplica no Disco X. Em vez disso, tentaria agendá-la no Disco Y.

  • Se o Disco Y não for adequado (por exemplo, etiquetas de disco incompatíveis), o agendamento para esta réplica falharia.

Anti-Afinidade Suave

  • Se anti-afinidade suave estiver habilitada, SUSE Storage prefere agendar a réplica no Disco Y para evitar a co-localização de réplicas.

  • No entanto, se o Disco Y não for adequado por qualquer motivo, SUSE Storage pode ainda agendar a réplica no Disco X. Isso permite compartilhar um disco como uma opção de fallback quando não há outros candidatos viáveis disponíveis.

Algoritmo de Agendamento

Após identificar os discos candidatos que atendem a todos os requisitos de agendamento, o passo final é selecionar o disco ideal para a réplica. Essa seleção é determinada usando o algoritmo de balanceamento, que visa distribuir as réplicas de forma uniforme entre os nós e discos.

Fórmula do Fator de Balanceamento por Armazenamento Utilizável

  • Disk_Usable_Storage = (Disk.StorageAvailable - Disk.StorageReserved) - Disk.StorageScheduled

  • Pontuação mais baixa = distribuição mais equilibrada.

Fórmula:

BalanceScore(X) = (max(X) - min(X)) / mean(X)

Onde:

  • X = conjunto de valores de armazenamento utilizável (por nó ou por disco).

Processo de seleção:

  1. Simule a colocação da réplica em cada nó candidato e calcule a pontuação de balanceamento resultante.
    → Escolha o nó com a menor pontuação (distribuição mais equilibrada).

  2. Dentro do nó selecionado, simule a colocação em cada disco candidato e calcule novamente a pontuação de balanceamento.
    → Escolha o disco com a menor pontuação entre eles.

Cenário de exemplo

Suponha que o cluster tenha dois nós, e cada nó contenha dois discos candidatos que são elegíveis para agendamento de réplica.

Replica size = 100 GiB.

Nó Disco Armazenamento Utilizável (GiB)

Nó A

A1

900

Nó A

A2

100

Nó B

B1

600

Nó B

B2

700

Etapa 1: Seleção de Nó

Simular colocação no Nó A

Novos totais:

  • Nó A = (900 + 100) − 100 = 900

  • Nó B = (600 + 700) = 1300

Pontuação de saldo do nó:

BalanceScore_NodeA  = (1300 - 900) / ((1300 + 900) / 2)
                    = 400 / 1100
                    ≈ 0.364

Simular colocação no Nó B

Novos totais:

  • Nó A = (900 + 100) = 1000

  • Nó B = (600 + 700) - 100 = 1200

Pontuação de saldo do nó:

BalanceScore_NodeB  = (1200 - 1000) / ((1200 + 1000) / 2)
                    = 200 / 1100
                    ≈ 0.182

Escolha Nó B (pontuação mais baixa, mais equilibrado).

Etapa 2: Seleção de Disco

Simular colocação no B1 (600 → 500)

Novo espaço utilizável no disco: B1 = 500, B2 = 700

Pontuação de saldo do disco:

BalanceScore_DiskB1 = (700 - 500) / ((700 + 500) / 2)
                    = 200 / 600
                    ≈ 0.333

Simular colocação no B2 (700 → 600)

Novo espaço utilizável no disco: B1 = 600, B2 = 600

Pontuação de saldo do disco:

BalanceScore_DiskB2 = (600 - 600) / ((600 + 600) / 2)
                    = 0 / 600
                    = 0

Escolha Disco B2 (equilíbrio perfeito entre B1 e B2).

Categoria de

Para mais informações sobre configurações relevantes para agendar réplicas em nós e discos, consulte a referência de configurações:

SUSE Storage depende do rótulo topology.kubernetes.io/zone=<Zone name of the node> ou topology.kubernetes.io/region=<Region name of the node> no objeto do nó Kubernetes para identificar a zona ou a região.

Uma vez que estes são reservados e utilizados pelo Kubernetes como rótulos bem conhecidos.