GCP实例IP地址生命周期管理

作者：MeshCloud脉时云公有云架构师付光

一、背景

GCP中实例分配IP地址默认使用DHCP分配，DHCP的默认租约期为1个小时。当实例关机超过一个小时原分配的IP地址可能会被分配到其他的实例上。

为了使IP地址在实例的生命周期内不会改变，则需要修改此默认的分配规则。目前主要有三类：

1. 升级临时IP为静态IP地址
2. 延长DHCP默认的租约期
3. 创建实例的时候指定使用的子网IP

二、三种方式的优缺点

1. 升级临时IP为静态IP地址

这种方式会将IP地址设置为静态IP，设置静态IP之后，IP有独立的生命周期。在实例选择了静态IP之后，此IP将伴随实例整个生命周期，即使实例的生命周期结束，静态IP地址依然存在，只有手动删除静态IP，IP才会被DHCP资源池回收。

在存在有自动扩缩容的项目中，此类方法会导致为使用的静态IP增多，逐渐耗尽资源池中的IP地址。

2. 延长DHCP默认的租约期

DHCP默认的租约期为1个小时，目前不支持修改（代码中有相关的配置项，只是没有开放出来让客户自定义）。

如果没有设置合适的租约期的话，延长默认的租约期也会导致和第一种类似的故障，耗尽资源池中的IP地址。

3. 创建实例的时候指定使用的子网IP

在创建实例的时候指定子网中未使用的IP地址，则此IP地址不会在实例关机时自动释放。只有当实例被删除时才会释放IP地址。

此方式增加了创建虚拟主机时的工作量，但是不用担心实例被删除时无法自动释放IP到资源池中。

三、配置方法

1. 升级临时IP为静态IP地址

# 获取主机IP信息
gcloud compute instances describe INSTANCE_NAME --zone ZONE | grep "networkIP"
# 创建静态IP地址
gcloud compute addresses create ADDRESS_NAME_1 [ADDRESS_NAME_2..] \
    --addresses IP_ADDRESS_1,[IP_ADDRESS_2,..] \--region REGION \--subnet SUBNETWORK

# API方式创建静态IP地址
POST https://compute.googleapis.com/compute/v1/projects/PROJECT_ID/regions/REGION/addresses

{
  "addressType": "INTERNAL",
  "address": "IP_ADDRESS",
  "name": "ADDRESS_NAME",
  "subnetwork": "regions/REGION/subnetworks/SUBNETWORK"
}

# 获取所有主机的IP地址信息
gcloud compute instances list --format="value(name,networkInterfaces[].networkIP,networkInterfaces[].subnetwork)"

# 获取所有静态地址信息
gcloud compute addresses list --filter="addressType:INTERNAL AND purpose:GCE_ENDPOINT" --format="value(name,address,status)"

# 获取所有的静态地址IP地址信息
gcloud compute addresses list

# API方式获取所有的静态地址IP地址信息
GET https://compute.googleapis.com/compute/v1/projects/PROJECT_ID/regions/REGION/addresses
GET https://compute.googleapis.com/compute/v1/projects/PROJECT_ID/aggregated/addresses

# 删除指定的静态地址
gcloud compute addresses delete ADDRESS_NAME \
    --region REGION
# API方式删除指定的静态地址
DELETE https://compute.googleapis.com/compute/v1/projects/PROJECT_ID/regions/REGION/addresses/ADDRESS_NAME
DELETE https://compute.googleapis.com/compute/v1/projects/myproject/regions/us-west1/addresses/example-address-to-delete

#!/bin/bash

gcloud compute addresses list --format=json | jq -c '.[]' | while read line
do
    echo $line | jq '.addressType'
    echo $line | jq '.status'
    echo "================================="
done

2. 创建实例的时候指定使用的子网IP

# 创建实例的时候指定IP地址
gcloud compute instances create VM_NAME
     --private-network-ip IP_ADDRESS

# API方式创建实例时指定IP地址
POST https://compute.googleapis.com/compute/v1/projects/PROJECT_ID/zones/ZONE/instances

{
  "name": "VM_NAME",
  "machineType": "zones/us-central1-f/machineTypes/e2-micro",
  "networkInterfaces": [{
    "accessConfigs": [{
      "type": "ONE_TO_ONE_NAT",
      "name": "External NAT",
     }],
    "network": "global/networks/default",
    "networkIP": "IP_ADDRESS"
  }],
  "disks": [{
     "autoDelete": "true",
     "boot": "true",
     "type": "PERSISTENT",
     "initializeParams": {
        "sourceImage": "projects/debian-cloud/global/images/v20150818"
     }
   }]
}

三、参考文件