Instanzen, Cluster und Knoten

Zur Verwendung von Bigtable erstellen Sie Instanzen mit Clustern, zu denen Ihre Anwendungen eine Verbindung herstellen können. Jeder Cluster enthält Knoten, also Recheneinheiten, die Ihre Daten verwalten und Wartungsaufgaben ausführen.

Diese Seite enthält weitere Informationen zu Bigtable-Instanzen, -Clustern und -Knoten.

Voraussetzung dafür ist die Kenntnis der Übersicht über Bigtable.

Instanzen

Eine Bigtable-Instanz ist ein Container für Ihre Daten. Instanzen haben einen oder mehrere Cluster, die sich in verschiedenen Zonen befinden. Jeder Cluster hat mindestens einen Knoten.

Eine Tabelle gehört nicht zu einem Cluster oder Knoten, sondern zu einer Instanz. Wenn Sie eine Instanz mit mehr als einem Cluster haben, verwenden Sie die Replikation. Das bedeutet, dass Sie einem einzelnen Cluster keine Tabelle zuweisen und keine eindeutige Richtlinien für die automatische Speicherbereinigung für jeden Cluster in einer Instanz erstellen können. Sie können außerdem nicht festlegen, dass jeder Cluster einen anderen Datensatz in derselben Tabelle speichert.

Eine Instanz hat einige wichtige Eigenschaften, die Sie kennen sollten:

  • Speichertyp (SSD oder HDD)
  • Die Anwendungsprofile, die hauptsächlich für Instanzen mit Replikation verwendet werden

In den folgenden Abschnitten werden diese Eigenschaften beschrieben.

Speichertypen

Wenn Sie eine Instanz erstellen, müssen Sie auswählen, ob die Cluster der Instanz Daten auf SSD oder Festplattenlaufwerken speichern. SSD ist oft, aber nicht immer, die effizienteste und kostengünstigste Wahl.

Die Wahl zwischen SSD und HDD ist unumkehrbar und jeder Cluster in Ihrer Instanz muss denselben Speichertyp verwenden. Aus diesem Grund sollten Sie sich bei der Wahl des richtigen Speichertyps für Ihren Anwendungsfall sicher sein. Weitere Informationen, die Ihnen bei dieser Entscheidung helfen können, finden Sie unter Zwischen SSD- und HDD-Speicher wählen.

Anwendungsprofile

Nachdem Sie eine Instanz erstellt haben, verwendet Bigtable die Instanz, um Anwendungsprofile zu speichern. Bei Instanzen mit Replikation steuern Anwendungsprofile, wie Ihre Anwendungen Verbindungen zu den Clustern der Instanz herstellen.

Auch bei Instanzen ohne Replikation können Sie Anwendungsprofile verwenden, um separate Kennzeichnungen für jede Anwendung oder jede Funktion in einer Anwendung anzugeben. Sie haben dann die Möglichkeit, eigene Diagramme für jedes Anwendungsprofil in der Google Cloud Console aufzurufen.

Weitere Informationen zu Anwendungsprofilen finden Sie unter Anwendungsprofile. Unter Anwendungsprofile konfigurieren wird beschrieben, wie Anwendungsprofile einer Instanz eingerichtet werden.

Cluster

Ein Cluster stellt den Bigtable-Dienst an einem bestimmten Standort dar. Jeder Cluster gehört zu genau einer Bigtable-Instanz und eine Instanz kann Cluster in bis zu acht Regionen haben. Wenn Ihre Anwendung Anfragen an eine Bigtable-Instanz sendet, werden diese Anfragen von einem der Cluster in der Instanz verarbeitet.

Jeder Cluster befindet sich in genau einer Zone. Eine Instanz kann Cluster in bis zu acht Regionen haben, in denen Bigtable verfügbar ist. Jede Zone in einer Region kann nur einen Cluster enthalten. Wenn eine Instanz beispielsweise einen Cluster in us-east1-b hat, können Sie einen Cluster in einer anderen Zone in derselben Region, z. B. us-east1-c, oder in einer Zone in einer separaten Region wie europe-west2-a hinzufügen.

Die Anzahl der Cluster, die Sie in einer Instanz erstellen können, hängt von der Anzahl der verfügbaren Zonen in den ausgewählten Regionen ab. Wenn Sie beispielsweise Cluster in 8 Regionen mit jeweils 3 Zonen erstellen, kann die Instanz maximal 24 Cluster haben. Eine Liste der Zonen und Regionen, in denen Bigtable verfügbar ist, finden Sie unter Bigtable-Standorte.

Bigtable-Instanzen, die nur einen Cluster haben, verwenden keine Replikation. Wenn Sie eine Instanz um einen zweiten Cluster erweitern, beginnt Bigtable automatisch mit der Replikation Ihrer Daten. Dazu werden in jeder Zone des Clusters separate Datenkopien gespeichert und Updates zwischen den Kopien synchronisiert. Sie können entscheiden, zu welchem Cluster Ihre Anwendungen eine Verbindung herstellen. Dadurch lassen sich verschiedene Arten von Traffic voneinander isolieren. Sie können Bigtable auch den Traffic zwischen Clustern ausgleichen lassen. Wenn ein Cluster nicht mehr verfügbar ist, kann ein Failover von einem Cluster auf einen anderen erfolgen. Weitere Informationen zur Funktionsweise der Replikation finden Sie unter Replikation – Übersicht.

In den meisten Fällen sollten Sie das Autoscaling für einen Cluster aktivieren, damit Bigtable nach Bedarf Knoten hinzufügt und entfernt, um die Arbeitslasten des Clusters zu bewältigen.

Wenn Sie einen Cluster erstellen, können Sie die 2-fache Knotenskala aktivieren. Bei dieser Konfiguration wird der Cluster immer in Schritten von zwei Knoten skaliert. Weitere Informationen finden Sie unter Knoten-Skalierungsfaktor.

Knoten

Jeder Cluster in einer Instanz hat einen oder mehrere Knoten. Das sind Rechenressourcen, die Bigtable zur Verwaltung Ihrer Daten verwendet.

Im Hintergrund teilt Bigtable alle Daten in einer Tabelle in separate Tabellenreihen auf. Tabellenreihen werden getrennt von den Knoten auf dem Laufwerk gespeichert, jedoch in derselben Zone, in der sich die Knoten befinden. Eine Tabellenreihe ist einem einzelnen Knoten zugeordnet.

Jeder Knoten ist für Folgendes verantwortlich:

  • Nachverfolgen bestimmter Tabellenreihen auf dem Laufwerk
  • Verarbeitung eingehender Lese- und Schreibvorgänge für die ihm zugeordneten Tabellenreihen
  • Pflegen der ihm zugeordneten Tabellenreihen, z. B. durch regelmäßige Kompaktionen.

Ein Cluster muss genug Knoten haben, um seine aktuelle Arbeitslast und die Menge der gespeicherten Daten bewältigen zu können. Ansonsten ist der Cluster unter Umständen nicht in der Lage, eingehende Anfragen zu verarbeiten, was eine erhöhte Latenz zur Folge haben kann. Überwachen Sie die CPU- und Laufwerknutzung Ihrer Cluster und fügen Sie einer Instanz Knoten hinzu, wenn die Messwerte die Empfehlungen unter Kapazität planen überschreiten.

Weitere Informationen dazu, wie Bigtable Daten speichert und verwaltet, finden Sie unter Architektur von Bigtable.

Knoten für replizierte Cluster

Wenn Ihre Instanz mehrere Cluster hat, müssen Sie beim Konfigurieren der maximalen Anzahl von Knoten für das Autoscaling oder beim manuellen Zuweisen der Knoten den Failover berücksichtigen.

  • Wenn Sie in einem Ihrer App-Profile Multi-Cluster-Routing verwenden, kann bei Ausfall eines oder mehrerer Cluster ein automatisches Failover erfolgen.

  • Wenn Sie manuell von einem Cluster zu einem anderen Failover ausführen oder ein automatisches Failover auftritt, sollte der Empfängercluster idealerweise genügend Kapazität haben, um die Last zu tragen. Sie können entweder immer genügend Knoten für den Failover zuweisen, was kostspielig sein kann, oder das Autoscaling nutzen, um Knoten hinzuzufügen, wenn der Traffic auf einen anderen Knoten umgeleitet wird. Beachten Sie jedoch, dass es während des Skalierens des Clusters zu kurzen Leistungseinbußen kommen kann.

  • Wenn in allen App-Profilen Single-Cluster-Routing verwendet wird, kann jeder Cluster eine andere Anzahl von Knoten haben. Passen Sie die Größe jedes Clusters nach Bedarf auf Basis seiner Arbeitslast an.

    Da Bigtable eine separate Kopie Ihrer Daten für jeden Cluster speichert, muss jeder Cluster immer genug Knoten haben, um Ihre Laufwerksnutzung zu unterstützen und Schreibvorgänge über die Cluster hinweg zu replizieren.

    Sie können bei Bedarf immer ein manuelles Failover von einem Cluster auf einen anderen anstoßen. Wenn allerdings ein Cluster sehr viel mehr Knoten als ein anderer hat und ein Failover auf den Cluster mit der geringeren Knotenanzahl erforderlich ist, müssen Sie unter Umständen zuerst Knoten hinzufügen. Es kann nicht garantiert werden, dass bei einem erforderlichen Failover ausreichend zusätzliche Knoten verfügbar sind. Die einzige Möglichkeit zur Vorabreservierung von Knoten besteht darin, den Cluster um Knoten zu erweitern.

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