Como distribuir corretamente os pods por diferentes…

Para distribuir os pods por diferentes nós em vários centros de dados no Kubernetes, utilizam-se os seguintes mecanismos e abordagens:

Restrições de Distribuição de Topologia: Permitem controlar como os pods são distribuídos por domínios topológicos (por exemplo, regiões, zonas, nós). Este é o mecanismo principal para garantir tolerância a falhas e uma distribuição uniforme de carga.

# Exemplo de Restrições de Distribuição de Topologia
topologySpreadConstraints:
  - maxSkew: 1
    topologyKey: kubernetes.io/hostname # Distribuição por nós
    whenUnsatisfiable: DoNotSchedule # Se a condição não for satisfeita, o pod não é agendado
    labelSelector:
      matchLabels:
        app: my-app # Define o conjunto de pods ao qual a regra se aplica
  - maxSkew: 1
    topologyKey: topology.kubernetes.io/zone # Distribuição por zonas
    whenUnsatisfiable: ScheduleAnyway # Mesmo que a condição seja violada, o pod é agendado
    labelSelector:
      matchLabels:
        app: my-app

Afinidade / Anti-Afinidade de Nós: Permitem especificar em quais nós os pods devem ser agendados (ou não). Os nós em diferentes centros de dados têm etiquetas (labels) diferentes, que podem ser usados para gerir o colocamento.

# Exemplo de Afinidade de Nós
affinity:
  nodeAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
            - key: topology.kubernetes.io/zone
              operator: In
              values:
                - us-east-1a
                - us-east-1b # Agendamento de pods apenas nas zonas us-east-1a e us-east-1b

Afinidade / Anti-Afinidade de Pods: Permitem indicar onde os pods devem ser agendados relativamente a outros pods. Isto é útil para colocação conjunta (ou separada) de pods de uma mesma aplicação ou serviços relacionados.

# Exemplo de Afinidade de Pods
affinity:
  podAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchLabels:
            app: database # Agendamento dos pods atuais nas mesmas nós que os pods com a etiqueta app: database
        topologyKey: kubernetes.io/hostname

Restrições de Distribuição de Topologia em combinação com Afinidade / Anti-Afinidade: Para um controlo mais granular, combinam frequentemente restrições de distribuição de topologia com Afinidade ou Anti-Afinidade de Nós ou Pods.
Distribuir Balanceadores de Carga através de Centros de Dados: Utilize balanceadores de carga globais (Global Load Balancers - GLB) ao nível de DNS ou soluções de rede específicas que direcionam o tráfego para diferentes clusters (ou grupos de nós) em diferentes centros de dados. Isto garante a acessibilidade mesmo na totalidade de um centro de dados estar inacessível.
Federação de Clusters (obsoleta, mas conceptualmente relevante) / Configurações Multi-Cluster: Em cenários mais complexos, pode-se usar abordagens para gerir múltiplos clusters. Embora a federação nativa do Kubernetes esteja obsoleta, existem projetos e ferramentas (por exemplo, Kubefed, Karmada) para gerir clusters dispersos por centros de dados. Isto permite usar políticas e recursos comuns.
Particionamento de StatefulSet: Para StatefulSets, pode-se usar partition em RollingUpdateStrategy para atualizar sequencialmente apenas uma parte dos pods, o que pode ser útil ao trabalhar com bases de dados distribuídas ou outras aplicações com estado.

A abordagem correta depende dos requisitos específicos de tolerância a falhas, latência e complexidade da infraestrutura. Geralmente, usa-se uma combinação de Restrições de Distribuição de Topologia e Afinidade / Anti-Afinidade.

Tabela com as principais ferramentas:

Ferramenta	Propósito	Nível de gestão
Restrições de Distribuição de Topologia	Distribuição de pods por domínios topológicos para balanceamento.	Planeador Kubernetes
Afinidade / Anti-Afinidade de Nós	Ligação de pods a nós ou grupos de nós por etiquetas.	Planeador Kubernetes
Afinidade / Anti-Afinidade de Pods	Ligação de pods a outros pods por etiquetas para colocação conjunta ou separada.	Planeador Kubernetes
Balanceadores de carga globais (GLB)	Distribuição do tráfego externo entre centros de dados.	Infraestrutura externa / DNS
Gestão Multi-Cluster (ex., Karmada)	Gestão e sincronização de recursos e políticas entre múltiplos clusters.	Nível de gestão de clusters

Como distribuir corretamente os pods por diferentes nós em diferentes centros de dados?