Visão geral da criação e execução de jobs

Neste documento, explicamos o processo de execução e as opções de criação de jobs. Os jobs em lote permitem executar cargas de trabalho de processamento em lote no Google Cloud. Para saber mais sobre os componentes de um job e os pré-requisitos para usar o Batch, consulte Primeiros passos com o Batch.

Como funcionam a criação e a execução de jobs

Para usar o Batch, crie um job que especifique a carga de trabalho e os requisitos e, em seguida, o Batch o execute automaticamente.

Os detalhes de como funcionam a criação e a execução de jobs são descritos nas seções a seguir:

Ciclo de vida do job

Nesta seção, descrevemos o ciclo de vida de um job e as tarefas dele, desde a criação até a exclusão.

Para cada carga de trabalho que você quer executar no Batch, passe pelo seguinte processo básico:

  1. Criar um job: para definir a carga de trabalho que quer executar, especifique os elementos executáveis, as tarefas e outros requisitos de um job. Os detalhes para criar um job são apresentados na seção Opções de criação de jobs deste documento.
  2. Monitorar e solucionar problemas do job: quando você termina de criar um job, ele é colocado na fila, agendado e executado automaticamente nos recursos especificados. É possível visualizar os detalhes de um job criado ou de qualquer tarefa dele para ver o estado atual. Depois que um job estiver em execução ou concluído, também será possível monitorá-lo e analisá-lo usando registros. Em caso de falha, use mensagens de erro, eventos de status ou registros para diagnosticar o problema antes de recriá-lo.
  3. Excluir ou exportar o job: os registros de um job são retidos e excluídos automaticamente de acordo com a política de retenção do Cloud Logging. As outras informações de um job permanecem disponíveis no Batch até que você ou o Google Cloud as exclua. O Google Cloud exclui automaticamente um job 60 dias depois de ele terminar. Antes disso, você pode excluir o job ou, se precisar manter as informações, exportar o job antes da exclusão.

Depois de criar um job, ele passa pelos seguintes estados:

  1. Na fila (QUEUED): a solicitação de job foi admitida e está aguardando na fila. O job permanece na fila até que os recursos necessários estejam disponíveis e os jobs anteriores sejam avaliados.
  2. Programado (SCHEDULED): o job foi selecionado na fila para começar a ser executado e os recursos estão sendo alocados.

  3. Em execução (RUNNING): os recursos do job foram criados com sucesso e as tarefas podem começar a ser executadas.

    Quando um job está em execução, cada uma das tarefas progride pelos seguintes estados:

    1. Pendente (PENDING): a tarefa está aguardando uma VM ser executada.
    2. Atribuída (ASSIGNED): a tarefa recebeu uma VM para ser executada.
    3. Em execução (RUNNING): a tarefa está sendo executada em uma VM.
    4. Uma tarefa é concluída em um destes estados:
      • Concluída (SUCCEEDED): a tarefa foi concluída porque cada um dos executáveis foi bem-sucedido (retornou um código de saída igual a zero) ou foi marcado como não crítico usando o campo "ignorar status de saída" (ignoreExitStatus).
      • Falha (FAILED): a tarefa falhou porque pelo menos um executável crítico falhou (retornou um código de saída diferente de zero).

  4. Um job é concluído em um dos seguintes estados:

    • Com êxito (SUCCEEDED): todas as tarefas do job foram bem-sucedidas.
    • Com falha (FAILED): pelo menos uma tarefa do job falhou.

Para mais informações, consulte estados do job e estados da tarefa na documentação de referência.

Como enfileirar e programar jobs

Geralmente, é mais provável que os jobs sejam executados e concluídos antes se forem menores e exigirem apenas alguns recursos comuns. Para os jobs de exemplo na documentação do Batch, que normalmente são muito pequenos e usam recursos mínimos, é possível que eles terminem a execução em apenas alguns minutos.

Especificamente, o tempo que um job leva para concluir o enfileiramento e a programação varia de acordo com os jobs e em momentos distintos, com base nos seguintes fatores:

  • Disponibilidade de recursos do job: a disponibilidade dos recursos necessários do job nos locais permitidos.

    Em primeiro lugar, um job não poderá ser executado se você especificar recursos que não sejam oferecidos nesse local. Quando isso acontecer, o job falhará com um erro de disponibilidade de zona.

    Em segundo lugar, é mais provável que um job seja atrasado ou falhe se algum dos recursos necessários estiver de baixa capacidade em relação à demanda atual devido a erros de disponibilidade de recursos. Como resultado, o job poderá ser executado mais cedo quando você precisar de menos recursos mais comuns e não restringir a execução dele em nenhuma zona de uma região.

    Para mais informações sobre os recursos de um job, consulte a seção Execução do job neste documento. Para mais informações sobre os locais que podem ser especificados para um job do Batch e os recursos dele, consulte a página Locais.

  • Prioridade do job: a prioridade de um job em relação às prioridades de outros jobs no projeto.

    Também é possível especificar a prioridade de um job incluindo a sinalização --priority para a CLI gcloud ou o campo priority JSON. É possível definir a prioridade de um job como um número entre 0 (prioridade mais baixa) e 99 (prioridade mais alta). Definir uma prioridade mais alta pode ajudar um job a ser executado antes dos jobs de menor prioridade no projeto.

    Se você não configurar a prioridade de um job, o padrão será usar a prioridade mais baixa, 0. Se dois jobs na fila tiverem a mesma prioridade, o job criado primeiro terá a prioridade mais alta.

  • Cotas e limites:os limites que seu projeto tem para recursos e solicitações do Google Cloud.

    Um job não poderá ser executado se exceder um limite ou a cota do projeto para qualquer um dos recursos ou solicitações necessários. Quando isso acontece, o Batch pode atrasar um job e tentar novamente mais tarde ou falhar no job e exibir um erro relacionado.

    Para evitar atrasos e erros no job, crie jobs que atendam a todos os limites relevantes e garanta que o projeto tenha cota relevante suficiente. Para mais informações, consulte Cotas e limites em lote.

Execução do trabalho

O tempo que um job leva para ser executado pode variar de acordo com a programação da tarefa e os recursos do job.

Agendamento de tarefas

Quando um job é executado, as tarefas dele são programadas de acordo com o campo da política de programação (schedulingPolicy), que permite especificar uma das seguintes opções:

  • Assim que possível (AS_SOON_AS_POSSIBLE) (padrão): as tarefas são executadas assim que os recursos ficam disponíveis e podem ser executadas em paralelo. A quantidade de tarefas executadas de cada vez depende das tarefas paralelas por VM permitidas pelos recursos do job e outras opções de configuração, conforme explicado em Recursos do job neste documento.
  • Em ordem (IN_ORDER): as tarefas são executadas uma de cada vez, em ordem de índice crescente.

Recursos do job

Cada job em lote é executado em um grupo gerenciado de instâncias (MIG, na sigla em inglês) regional, que é um grupo de uma ou mais instâncias de máquina virtual (VM) correspondentes do Compute Engine, cada uma localizada em uma das zonas incluídas. Cada VM tem um hardware dedicado para núcleos de CPU (especificamente CPUs virtuais (vCPUs) e memória, o que afeta o desempenho do seu job, e um disco de inicialização, que armazena uma imagem de sistema operacional (SO) e instruções para executar o job.

Durante o tempo de execução de um job, o Batch cria e exclui automaticamente recursos que atendem às suas especificações. Ao criar um job, você configura os recursos dele especificando o seguinte:

  • Especifique os recursos de computação (vCPUs, memória e armazenamento extra em disco de inicialização) necessários para que cada tarefa seja executada, a menos que os valores padrão sejam suficientes. Para mais informações, consulte o campo de recursos de computação por tarefa (computeResource) e os subcampos.

  • Também é possível especificar os tipos de VMs a serem usadas e outros recursos para cada VM, como GPUs e volumes de armazenamento. Se você não especificar essas opções, o Batch selecionará tipos de VMs compatíveis e não adicionará outros recursos. Para mais informações, consulte o campo "Recursos da instância de VM" (instances[]) e os subcampos.

O número de VMs e o número de tarefas que podem ser executadas simultaneamente em cada VM variam para jobs diferentes com base na programação de tarefas e nos requisitos de hardware especificados. Se você especificar que as tarefas de um job executem IN_ORDER, o job terá uma VM e executará apenas uma tarefa por vez. Caso contrário, se as tarefas de um job executarem AS_SOON_AS_POSSIBLE, será possível estimar o número de VMs e o número de tarefas simultâneas usando a seguinte fórmula:

\[{vmsPerJob}=\frac{taskCount}{parallelTasksPerVm}\]

Essa fórmula tem os seguintes valores:

  • \({vmsPerJob}\): o número máximo de VMs para um job. A quantidade real de VMs criadas para um job pode ser menor que isso. Por exemplo, se o Batch espera que seja mais rápido executar um job em menos recursos do que esperar por mais recursos. Esse valor também é limitado pelos limites de VMs simultâneas por job.
  • \({taskCount}\): o número total de tarefas do job, que você define usando o campo de contagem de tarefas (taskCount).

  • \({parallelTasksPerVM}\): o número máximo de tarefas que podem ser executadas em uma VM simultaneamente.

    Esse valor é determinado por todos os critérios a seguir:

    • O valor mínimo é 1 tarefa.

    • O valor máximo é o menor de 20 tarefas e, se definido, o valor do campo máximo de tarefas paralelas por job (parallelism).

    • Se o campo máximo de tarefas paralelas por VM (taskCountPerNode) for definido, esse valor será usado.

      Caso contrário, se taskCountPerNode estiver indefinido, o Batch determinará um valor dividindo o número total de recursos de computação (especificamente vCPUs) por VM pelo valor necessário para cada tarefa:

      \[{parallelTasksPerVm}=\frac{vcpusPerVm}{vcpusPerTask}\]

      Essa fórmula tem os seguintes valores:

      • \({vcpusPerVm}\): o número total de vCPUs por VM, que é determinado pelo tipo de máquina das VMs do job.

      • \({vcpusPerTask}\): o número de vCPUs por tarefa, que é determinado pela conversão das unidades do campo de vCPUs por tarefa (cpuMilli).

Opções de criação de jobs

O módulo Criar e executar um job básico explica os fundamentos, incluindo como definir um executável usando um script ou uma imagem de contêiner e como configurar variáveis de ambiente predefinidas e personalizadas.

Depois de entender os fundamentos da criação de jobs, considere criar um que use uma ou mais das seguintes opções de configuração extras:

  • Controlar o acesso de um job:

  • Configure outras opções para um job:

    • O artigo Configurar a comunicação de tarefas usando uma biblioteca MPI explica como configurar um job com tarefas interdependentes que se comunicam entre si em diferentes VMs usando uma biblioteca de interface de transmissão de mensagens (MPI, na sigla em inglês). Um caso de uso comum para MPI são cargas de trabalho de computação de alto desempenho (HPC) com acoplamento rígido.

    • Personalize os recursos em que um job é executado:

      • O artigo Definir recursos de job usando um modelo de instância de VM explica como especificar um modelo de VM do Compute Engine para definir os recursos de um job.

      • O artigo Como usar GPUs em um job explica como definir um job que usa uma ou mais unidades de processamento gráfico (GPUs). Casos de uso comuns para jobs que usam GPUs incluem processamento de dados intensivo ou cargas de trabalho de machine learning (ML).

      • O artigo Usar volumes de armazenamento para um job explica como definir um job que possa acessar um ou mais volumes de armazenamento externo. As opções de armazenamento incluem discos permanentes novos ou atuais, novos SSDs locais, buckets atuais do Cloud Storage e um sistema de arquivos de rede (NFS, na sigla em inglês) atual, como um compartilhamento de arquivos do Filestore.

      • A Visão geral do ambiente do SO da VM fornece uma visão geral de quando e como personalizar o ambiente do sistema operacional (SO) da VM para um job, incluindo a imagem do SO da VM e os discos de inicialização.

    • Otimizar vários aspectos de um job:

      • Melhore o monitoramento e a análise:

      • Automatizar novas tentativas de tarefas explica como repetir automaticamente as tarefas de um job depois de todas as falhas ou aquelas que forem especificadas. Novas tentativas automatizadas podem ajudar a reduzir o atrito na solução de problemas e o tempo de execução geral necessário para jobs que apresentam erros temporários. Por exemplo, use novas tentativas automáticas para um job executado em VMs spot, que oferecem descontos significativos, mas podem nem sempre estar disponíveis e podem ser interrompidos a qualquer momento.

      • Colocar VMs para reduzir a latência explica como reduzir a latência de rede entre as VMs de um job exigindo que elas estejam fisicamente próximas umas das outras. Esse benefício de desempenho pode ser especialmente útil para jobs que têm comunicações de rede frequentes entre VMs, como tarefas que se comunicam usando bibliotecas MPI.

      • O artigo Garantir a disponibilidade de recursos usando reservas de VM explica como configurar um job que possa ser executado em VMs reservadas. O uso de VMs reservadas pode ajudar a minimizar o tempo de programação de um job, evitar erros de disponibilidade de recursos e otimizar custos.

      • O módulo Usar streaming de imagens explica como melhorar o tempo de inicialização do job transmitindo imagens de contêiner do Artifact Registry.

  • Use serviços adicionais para criar e executar jobs:

A seguir