Instanzgruppen

Eine Instanzgruppe ist eine Sammlung von VM-Instanzen (Virtual Machine), die Sie als eine einzige Entität verwalten können.

Compute Engine bietet zwei Arten von VM-Instanzgruppen – verwaltete und nicht verwaltete:

  • Mit verwalteten Instanzgruppen (Managed Instance Groups, MIGs) können Sie Anwendungen auf mehreren identischen VMs ausführen. Sie können Ihre Arbeitslasten skalierbar und hochverfügbar machen, indem Sie automatisierte MIG-Dienste nutzen, darunter Autoscaling, automatische Reparatur, regionale Bereitstellung (in mehreren Zonen) und automatische Aktualisierung.
  • Nicht verwaltete Instanzgruppen ermöglichen das Load-Balancing über eine Reihe von VMs hinweg, die Sie selbst verwalten.

Verwaltete Instanzgruppen (MIGs)

Verwaltete Instanzgruppen sind für Szenarien wie die folgenden geeignet:

  • Zustandslose Bereitstellungsarbeitslasten, z. B. ein Website-Front-End
  • Zustandslose Batch- und Hochleistungs-Computing-Arbeitslasten und Computing-Arbeitslasten mit hohem Durchsatz, z. B. die Bildverarbeitung aus einer Warteschlange
  • Zustandsorientierte Anwendungen wie Datenbanken, Legacy-Anwendungen und Batchberechnungen mit langer Ausführungszeit und Prüfpunktausführung (Beta)

Jede verwaltete Instanz in einer MIG wird aus einer Instanzvorlage erstellt.

Informationen zum Erstellen einer MIG finden Sie unter Verwaltete Instanzgruppen erstellen.

Vorteile

MIGs bieten folgende Vorteile:

  • Hochverfügbarkeit
    • VM-Instanzen werden am Laufen gehalten: Wenn eine VM in der Gruppe stoppt, abstürzt oder durch eine andere Aktion als einen Instanzgruppenverwaltungsbefehl gelöscht wird (z. B. eine beabsichtigte Verkleinerung), erstellt die MIG diese VM automatisch entsprechend den Spezifikationen der ursprünglichen Instanz (gleicher VM-Name, gleiche Vorlage) neu, damit die VM ihre Arbeit fortsetzen kann.
    • Anwendungsbasierte automatische Reparatur: Sie können auch eine Richtlinie für die automatische Reparatur einrichten, die auf einer anwendungsbasierten Systemdiagnose beruht. Dadurch wird regelmäßig überprüft, ob Ihre Anwendung auf jeder MIG-Instanz wie erwartet reagiert. Wenn eine Anwendung auf einer VM nicht reagiert, wird diese VM automatisch neu erstellt. Die Prüfung, ob eine Anwendung antwortet, ist genauer als die Prüfung, ob eine VM ausgeführt wird.
    • Regionale Abdeckung (für mehrere Zonen): Mit regionalen MIGs können Sie die Anwendungslast auf mehrere Zonen verteilen. Diese Replikation schützt vor zonalen Fehlern. In einem solchen Fall kann Ihre Anwendung weiterhin Traffic von Instanzen bereitstellen, die in den verbleibenden verfügbaren Zonen in derselben Region ausgeführt werden.
    • Load-Balancing: MIGs verteilen den Traffic mit Load-Balancing-Diensten auf alle Instanzen in der Gruppe.
  • Skalierbarkeit: Wenn Ihre Anwendungen zusätzliche Rechenressourcen erfordern, können automatisch skalierte MIGs die Anzahl der Instanzen in der Gruppe automatisch erhöhen, um den Bedarf zu decken. Wenn die Nachfrage sinkt, können automatisch skalierte MIGs automatisch verkleinert werden, um Ihre Kosten zu senken.
  • Automatisierte Aktualisierungen: Mit der automatischen Aktualisierung von MIGs können Sie neue Softwareversionen auf einfache und sichere Weise für Instanzen in Ihrer MIG bereitstellen. Dabei wird eine Reihe flexibler Einführungsszenarien wie Rolling Updates und Canary-Updates unterstützt. Sie können die Geschwindigkeit und den Umfang der Bereitstellung steuern und bestimmen, in welchem Maße Ihr Dienst unterbrochen wird.
  • Unterstützung für zustandsorientierte Arbeitslasten: Sie können MIGs verwenden, um hochverfügbare Bereitstellungen zu erstellen und Anwendungsvorgänge mit zustandsorientierten Daten oder Konfigurationen zu automatisieren, z. B. Datenbanken, DNS-Server, monolithische Legacy-Anwendungen oder Batchberechnungen mit langer Ausführungszeit und Prüfpunktausführung. Zustandsorientierte MIGs behalten den eindeutigen Status jeder Instanz (Instanzname, angehängte nichtflüchtige Speicher und Metadaten) bei Neustart, Wiederherstellung, automatischer Reparatur oder Aktualisierung der Maschine bei.
Überblick über MIG-Funktionen und allgemeine Arbeitslasten

Automatische Reparatur

Mit verwalteten Instanzgruppen kann die hohe Verfügbarkeit Ihrer Anwendungen aufrechterhalten werden, denn durch sie wird proaktiv dafür gesorgt, dass Ihre Instanzen verfügbar bleiben, also den Status RUNNING haben. Eine MIG erstellt automatisch eine Instanz neu, die nicht den Status RUNNING hat. Unter Umständen reicht es aber nicht aus, sich auf den Status der VM zu verlassen. So kann es möglicherweise sinnvoll sein, Instanzen neu zu erstellen, wenn eine Anwendung einfriert, abstürzt oder nicht genügend Arbeitsspeicher zur Verfügung steht.

Die anwendungsbasierte automatische Reparatur verbessert die Anwendungsverfügbarkeit. Dabei greift sie auf ein Systemdiagnose-Signal zurück, anhand dessen sich anwendungsspezifische Probleme wie Einfrieren, Absturz oder Überlastung erkennen lassen. Wenn eine solche Systemdiagnose ergibt, dass eine Anwendung auf einer VM ausgefallen ist, erstellt die Gruppe die VM-Instanz automatisch neu.

Systemdiagnose

Die Systemdiagnosen, die zum Monitoring von MIGs verwendet werden, ähneln denen, die beim Load-Balancing verwendet werden. Es gibt allerdings einige Unterschiede im Verhalten. Load-Balancing-Systemdiagnosen helfen, den Traffic von nicht reagierenden Instanzen weg hin zu fehlerfreien Instanzen zu lenken. Diese Systemdiagnosen führen nicht dazu, dass Compute Engine Instanzen neu erstellt. Systemdiagnosen verwalteter Instanzgruppen hingegen weisen proaktiv darauf hin, dass Instanzen gelöscht und neu erstellt werden müssen, wenn ihr Zustand zu UNHEALTHY wechselt.

In den meisten Fällen ist es sinnvoll, separate Systemdiagnosen für das Load-Balancing und für die automatische Reparatur zu verwenden. Systemdiagnosen für das Load-Balancing können und sollten strenger sein, denn sie entscheiden darüber, ob eine Instanz Nutzertraffic empfängt. Da sich Kunden auf Ihre Dienste verlassen, ist es erforderlich, nicht reagierende Instanzen schnell zu erkennen, um den Traffic bei Bedarf umzuleiten. Bei Systemdiagnosen für die automatische Reparatur hingegen werden fehlerhafte Instanzen von MIGs proaktiv ausgetauscht. Daher sollte diese Systemdiagnose konservativer sein als jene für das Load-Balancing.

Weitere Informationen finden Sie unter Systemdiagnosen und automatische Reparatur für MIGs einrichten.

Regionale oder zonale Gruppen

Sie können zwei Typen von MIGs erstellen:

  • Eine zonale MIG, die Instanzen in einer einzelnen Zone bereitstellt
  • Eine regionale MIG, die Instanzen in mehreren Zonen in derselben Region bereitstellt

Beide Typen bieten alle Vorteile von MIGs. Regionale MIGs erhöhen die Verfügbarkeit, da sie die Anwendungslast auf mehrere Zonen verteilen. Dadurch ist Ihre Arbeitslast vor zonalen Ausfällen geschützt. Außerdem bieten regionale MIGs mehr Kapazität, und zwar maximal 2.000 Instanzen pro regionaler Gruppe.

Load-Balancing

Google Cloud Load Balancing kann Instanzgruppen zur Bereitstellung von Traffic verwenden. Je nach Typ des gewählten Load-Balancers können Sie Instanzgruppen einem Zielpool oder Back-End-Dienst hinzufügen.

Weitere Informationen finden Sie unter Instanzgruppe einem Load-Balancer hinzufügen.

Autoscaling

MIGs unterstützen Autoscaling, bei dem Instanzen bei zunehmender oder abnehmender Last dynamisch hinzugefügt oder entfernt werden. Sie können das Autoscaling aktivieren und eine Autoscaling-Richtlinie konfigurieren, um anzugeben, wie die Gruppe skaliert werden soll. Die Autoscaling-Richtlinien umfassen die Skalierung anhand der CPU-Auslastung, der Load-Balancing-Kapazität, der Cloud Monitoring-Messwerte oder – bei zonalen MIGs – anhand einer auf Warteschlangen basierenden Arbeitslast wie Pub/Sub.

Weitere Informationen finden Sie unter Autoscaling von Instanzgruppen.

Automatische Aktualisierung

Sie können neue Softwareversionen einfach und sicher für Instanzen in einer MIG bereitstellen. Das Rollout einer Aktualisierung erfolgt automatisch gemäß Ihren Vorgaben: Sie können die Geschwindigkeit und den Umfang des Rollouts steuern, um Unterbrechungen Ihrer Anwendung zu minimieren. Sie können optional auch partielle Rollouts durchführen, die Canary-Tests ermöglichen.

Siehe MIGs aktualisieren.

Unterstützung für zustandsorientierte Arbeitslasten

Mit zustandsorientierten verwalteten Instanzgruppen (zustandsorientierten MIGs) können Sie hochverfügbare Bereitstellungen von zustandsorientierten Arbeitslasten auf VMs erstellen. Zu den zustandsorientierten Arbeitslasten gehören Anwendungen mit zustandsorientierten Daten oder Konfigurationen wie Datenbanken, monolithische Legacy-Anwendungen sowie Batchberechnungen mit langer Ausführungszeit und Prüfpunktausführung.

Mit automatischer Reparatur, kontrollierten Updates und Bereitstellungen in mehreren Zonen können Sie die Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit solcher Anwendungen verbessern und gleichzeitig den eindeutigen Status jeder Instanz beibehalten, einschließlich des anpassbaren Instanznamens, der nichtflüchtigen Speicher und der Metadaten.

Weitere Informationen finden Sie unter Zustandsorientierte MIGs.

Gruppen von Instanzen auf Abruf

Für Arbeitslasten, bei denen minimale Kosten wichtiger sind als die Ausführungsgeschwindigkeit, können Sie die Kosten Ihrer Arbeitslast durch die Verwendung von VM-Instanzen auf Abruf in Ihrer Instanzgruppe senken. Instanzen auf Abruf bleiben bis zu 24 Stunden bestehen und werden ordnungsgemäß vorzeitig beendet. Ihre Anwendung hat zum ordnungsgemäßen Beenden 30 Sekunden Zeit. Instanzen auf Abruf können jederzeit gelöscht werden. Die automatische Reparatur stellt die Instanzen jedoch wieder her, sobald wieder Kapazität auf Abruf verfügbar ist.

Container

Sie können die Anwendungsbereitstellung vereinfachen, indem Sie Container für Instanzen in verwalteten Instanzgruppen bereitstellen. Wenn Sie ein Container-Image in einer Instanzvorlage angeben und diese Vorlage dann zum Erstellen einer verwalteten Instanzgruppe verwenden, wird jede VM mit einem containeroptimierten Betriebssystem erstellt, das Docker enthält, und der Container wird automatisch auf jeder VM in der Gruppe gestartet. Siehe Container auf VMs und MIGs bereitstellen.

Netzwerk und Subnetz

Wenn Sie eine verwaltete Instanzgruppe erstellen, müssen Sie auf eine vorhandene Instanzvorlage verweisen. In der Instanzvorlage werden das von den Mitgliedsinstanzen verwendete VPC-Netzwerk und das entsprechende Subnetz definiert. Bei VPC-Netzwerken im automatischen Modus können Sie das Subnetz weglassen. Dadurch wird Google Cloud angewiesen, das automatisch erstellte Subnetz in der Region auszuwählen, die in der Vorlage angegeben ist. Wenn Sie kein VPC-Netzwerk angeben, versucht Google Cloud, das VPC-Netzwerk mit dem Namen default zu verwenden.

Weitere Informationen finden Sie unter Netzwerke und Subnetze.

Demo der MIG-Funktionen

Die folgende 45-minütige Videopräsentation, die auf der Google Cloud NEXT '18 aufgezeichnet wurde, enthält Demos und Best Practices zum Einrichten, Ausführen und Aktualisieren skalierbarer und hochverfügbarer Bereitstellungen mithilfe von Compute Engine-MIGs.

Im Video erfahren Sie, wie Sie einen Container in einer MIG bereitstellen, eine Richtlinie für die automatische Reparatur einrichten, eine regionale Gruppe zum Schutz vor zonalen Fehlern verwenden, Autoscaling zur Erfüllung von CPU-Zielen und warteschlangenbasierten Anforderungen konfigurieren sowie Canary-Updates und Rolling Updates verwalten.

Nicht verwaltete Instanzgruppen

Nicht verwaltete Instanzgruppen können heterogene Instanzen enthalten, die Sie beliebig zur Gruppe hinzufügen und daraus entfernen können. Nicht verwaltete Instanzgruppen bieten keine Unterstützung für Autoscaling, automatische Reparatur, Rolling Updates, mehrere Zonen oder die Verwendung von Instanzvorlagen und eignen sich nicht für die Bereitstellung hochverfügbarer und skalierbarer Arbeitslasten. Verwenden Sie nicht verwaltete Instanzgruppen, wenn Sie Load-Balancing auf Gruppen heterogener Instanzen anwenden oder die Instanzen selbst verwalten müssen.

Informationen zur Erstellung nicht verwalteter Instanzgruppen finden Sie unter Nicht verwaltete Instanzgruppen.

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