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.

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Verwaltete Instanzgruppen (MIGs)

Verwenden Sie eine verwaltete Instanzgruppe (MIG) für Szenarien wie die folgenden:

  • Zustandslose Bereitstellungsarbeitslasten, z. B. ein Website-Frontend
  • 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

Compute Engine verwaltet alle von den MIGs verwalteten Instanzen gemäß der Konfiguration, die Sie in einer Instanzvorlage und optional in einer zustandsorientierten Konfiguration bestimmt haben.

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

Vorteile

MIGs bieten folgende Vorteile:

  • Hochverfügbarkeit
    • Fehlgeschlagene VMs automatisch reparieren Wenn eine VM in der Gruppe beendet wird, abstürzt, vorzeitig beendet wird (Spot-VMs) oder durch eine nicht von der MIG initiierte Aktion gelöscht wird, erstellt die MIG diese VM basierend auf der ursprünglichen Konfiguration (derselbe VM-Name, dieselbe Vorlage) neu, damit sie ihre Arbeit fortsetzen kann.
    • Anwendungsbasierte automatische Reparatur: Sie können auch eine anwendungsbasierte Systemdiagnose einrichten, die regelmäßig prüft, ob Ihre Anwendung auf jeder MIG-Instanz wie erwartet reagiert. Wenn eine Anwendung auf einer VM nicht reagiert, erstellt die verwaltete Instanzgruppe diese VM automatisch neu. 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 und Aktualisierungen der Maschine bei.
  • GPU-VMs auf einmal erstellen Wenn Sie einen Batchjob wie ein KI- oder ML-Training haben, für das eine genaue Anzahl von GPU-VMs erforderlich ist, können Sie durch Erstellen einer Anfrage zur Größenänderung in einer MIG die VMs auf einmal erstellen. Sie können die Dauer angeben, für die die VMs ausgeführt werden sollen, um so die Verfügbarkeit von stark nachgefragten Ressourcen wie GPUs zu verbessern.
Mit einer verwalteten Instanzgruppe hochverfügbare Deployments für zustandslose Bereitstellungen, zustandsorientierte Anwendungen oder Batcharbeitslasten erstellen
Überblick über MIG-Funktionen und allgemeine Arbeitslasten

Automatische Reparatur

Dank verwalteter Instanzgruppen sind Ihre Anwendungen hochverfügbar, da diese proaktiv Ihre Instanzen bereitstellen. Eine verwaltete Instanzgruppe repariert fehlgeschlagene Instanzen automatisch, indem sie sie neu erstellt.

Möglicherweise möchten Sie auch Instanzen reparieren, 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.

Weitere Informationen finden Sie unter VMs in einer verwalteten Instanzgruppe reparieren.

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 Systemdiagnose und automatische Reparatur einer Anwendung 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. Standardmäßig können Sie in einer regionalen MIG bis zu 2.000 VMs und in einer zonalen MIG 1.000 VMs erstellen. Wenn Sie mehr VMs benötigen, können Sie die Größenbeschränkung Ihrer MIG erhöhen oder den Support kontaktieren.

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 VM-Instanzen bei zunehmender oder abnehmender Last dynamisch zur Gruppe hinzugefügt oder daraus entfernt werden. Sie können eine Autoscaling-Richtlinie konfigurieren, um anzugeben, wie die Gruppe skaliert werden soll. In der Autoscaling-Richtlinie können Sie ein oder mehrere Signale festlegen, um die Gruppe basierend auf CPU-Auslastung, Load-Balancing-Kapazität, Cloud Monitoring-Messwerten, Zeitplänen oder, bei zonalen MIGs, mithilfe einer warteschlangenbasierten Arbeitslast wie Pub/Sub zu skalieren.

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.

GPU-VMs alle auf einmal erstellen

Sie können eine Anfrage zur Größenänderung in einer MIG mit GPU-VMs erstellen, um die angeforderten VMs auf einmal zu erstellen, wenn die angeforderte Kapazität verfügbar ist. Wenn Sie eine Anfrage zur Größenänderung in einer MIG erstellen, plant Compute Engine die Erstellung der VMs anhand der Anzahl der angeforderten VMs, deren angeforderten Ausführungsdauer und der Verfügbarkeit der angeforderten Ressourcen in den Zonen. der MIG. Anschließend erstellt die MIG zur geplanten Bereitstellung der Ressourcen die angeforderte Anzahl von VMs auf einmal. Die VMs werden bis zum Ende ihrer Laufzeit ausgeführt oder bis Sie sie löschen.

Weitere Informationen finden Sie unter Anfragen zur Größenänderung in einer MIG.

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.

Wenn die verwaltete Instanzgruppe VM-Instanzen enthalten soll, die IPv6-Adressierung verwenden, müssen Sie beim Erstellen der Instanzvorlage die Dual-Stack-Einstellung verwenden. Weitere Informationen finden Sie unter Instanzvorlage mit IPv6-Adressen erstellen.

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. Sie können einer Gruppe bis zu 2.000 VMs hinzufügen. Wenn Sie der Gruppe mehr als 2.000 VMs hinzufügen möchten, wenden Sie sich an den Support.

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

Preise

Für die Verwendung verwalteter oder nicht verwalteter Instanzgruppen fallen keine zusätzlichen Gebühren an. Die Gebühren richten sich nach den Ressourcen, die Ihre Gruppe verwendet. Informationen zu Preisen für Compute Engine finden Sie unter Preise.

Nächste Schritte