Regional verwaltete Instanzgruppen

Sie können eine regionale verwaltete Instanzgruppe (Managed Instance Group, MIG) verwenden, um die Ausfallsicherheit Ihrer MIG-basierten Arbeitslast zu erhöhen. Eine regionale MIG verteilt Ihre VM-Instanzen auf mehrere Zonen in einer Region. Das schützt Sie vor extremen Fällen, bei denen alle Instanzen in einer einzelnen Zone ausfallen.

Dieses Dokument enthält konzeptionelle Informationen zu regionalen MIGs:

Informationen zum Erstellen einer regionalen MIG finden Sie unter Regionale MIGs erstellen und verwalten.

Vorteile regional verwalteter Instanzgruppen

Google empfiehlt aus folgenden Gründen regionale MIGs gegenüber zonalen MIGs:

  • Mit regionalen MIGs können Sie bis zu 2.000 Instanzen verwalten, also doppelt so viele wie mit zonalen MIGs.
  • Sie können regionale MIGs verwenden, um die Anwendungslast auf mehrere Zonen zu verteilen, anstatt Ihre Anwendung auf eine einzige Zone begrenzen oder mehrere zonale MIGs in verschiedenen Zonen verwalten zu müssen.

Die Verwendung mehrerer Zonen schützt vor zonalen Fehlern und unvorhergesehenen Szenarien, bei denen eine ganze Gruppe von Instanzen in einer einzelnen Zone nicht mehr richtig funktioniert. In diesem Fall kann die Anwendung weiter Traffic aus Instanzen weiterleiten, die in einer anderen Zone in derselben Region ausgeführt werden.

Wenn eine Zone ausfällt oder eine Gruppe von Instanzen innerhalb einer Zone nicht mehr reagiert, unterstützt eine regionale MIG Ihre Instanzen weiterhin, und zwar so:

  • Diejenigen Instanzen, die zur regionalen MIG in den verbleibenden Zonen gehören, können den Traffic weiterhin verarbeiten. Wenn Sie Autoscaling nicht eingerichtet haben, werden keine neuen Instanzen hinzugefügt und keine Instanzen umverteilt.

  • Nachdem die fehlerhafte Zone wiederhergestellt wurde, leitet die MIG wieder Traffic aus dieser Zone weiter.

Verwenden Sie beim Entwerfen robuster, skalierbarer Anwendungen regionale MIGs.

Beschränkungen

  • Mit einer regionalen MIG können Sie bis zu 2.000 VMs in einer Region mit maximal 1.000 VMs pro Zone erstellen. Mit einer zonalen MIG können Sie bis zu 1.000 VMs erstellen. Wenden Sie sich bei höherem Bedarf an den Support.
  • Wenn Sie eine MIG aktualisieren, können Sie bis zu 1.000 VMs in einer einzelnen Anfrage angeben.
  • Wenn Sie eine zustandsorientierte MIG wünschen, lesen Sie die Beschränkungen für zustandsorientierte MIGs.

  • Sie müssen auswählen, welche Zonen einer regionalen MIG zugeordnet werden, wenn Sie die regionale MIG erstellen. Nachdem Sie bei der Erstellung bereitsbestimmte Zonen ausgewählt haben, können Sie diese später nicht mehr ändern oder aktualisieren. Sie können jedoch eine Zielverteilungsform der MIG festlegen, um anzugeben, wie die verwalteten Instanzen der Gruppe auf die von Ihnen ausgewählten Zonen verteilt werden sollen.

  • Wenn Sie Load-Balancing mit einer regionalen MIG verwenden möchten, gelten die folgenden Beschränkungen:

    • Sie können nicht den Balancing-Modus maxRate verwenden.
    • Wenn Sie ein HTTP(S)-Load-Balancing-Schema mit einer regionalen MIG verwenden, müssen Sie den Balancing-Modus maxRatePerInstance oder maxUtilization auswählen.
  • Für das Autoscaling einer regionalen MIG gelten die folgenden Beschränkungen:

    • Sie müssen die Zielverteilungsform der Gruppe auf EVEN festlegen.
    • Für das Hoch- und Herunterskalieren müssen Sie die proaktive Umverteilung von Instanzen aktivieren. Wenn Sie den Autoscaling-Modus so einstellen, dass nur horizontal skaliert wird, müssen Sie die proaktive Umverteilung von Instanzen nicht aktivieren.
    • Wenn Sie eine regionale MIG anhand von Cloud Monitoring-Messwerten automatisch skalieren möchten, gelten die folgenden Beschränkungen:

      • Sie können keine Gruppenmesswerte verwenden.
      • Sie können keine Filter auf Instanzmesswerte anwenden.

Konfigurationsoptionen für regionale MIGs

Sie erstellen eine regionale MIG auf die gleiche Weise wie eine zonale MIG. Es gibt jedoch zusätzliche Optionen:

  • Sie können auswählen, in welchen Zonen innerhalb einer Region Instanzen erstellt werden sollen.
  • Sie können festlegen, wie Instanzen auf ausgewählte Zonen verteilt werden sollen.

Diese Optionen werden im Folgenden beschrieben.

Zonenauswahl

Standardmäßig verteilt eine regionale MIG ihre verwalteten Instanzen gleichmäßig über drei Zonen. Es gibt jedoch verschiedene Gründe, um bestimmte Zonen für Ihre Anwendung auszuwählen. Wenn Sie zum Beispiel GPUs für Ihre Instanzen benötigen, wählen Sie nur Zonen aus, die GPUs unterstützen, oder nichtflüchtige Speicher oder Reservierungen, die nur in bestimmten Zonen verfügbar sind.

Wenn Sie die Anzahl der Zonen festlegen oder bestimmte Zonen auswählen möchten, in denen die Gruppe ausgeführt wird, müssen Sie dies bei der Erstellung der Gruppe tun. Wenn Sie während der Erstellung bereits bestimmte Zonen ausgewählt haben, können Sie diese später nicht mehr ändern oder aktualisieren.

  • Wenn Sie mehr als drei Zonen innerhalb einer Region auswählen möchten, müssen Sie die einzelnen Zonen explizit angeben. Wenn Sie beispielsweise alle vier Zonen innerhalb einer Region auswählen möchten, müssen Sie alle vier Zonen explizit in Ihrer Anfrage angeben. Sonst wählt Compute Engine standardmäßig drei Zonen aus.

  • Wenn Sie zwei oder weniger Zonen in einer Region auswählen möchten, müssen Sie die einzelnen Zonen explizit angeben. Auch wenn die Region nur zwei Zonen enthält, müssen Sie trotzdem die Zonen in Ihrer Anfrage explizit angeben.

Unabhängig davon, ob Sie bestimmte Zonen festlegen oder die Region auswählen und Compute Engine erlauben, Instanzen in drei Zonen innerhalb der Region zu erstellen, verteilt die MIG die verwalteten Instanzen standardmäßig gleichmäßig auf die Zonen.

Informationen zum Erstellen einer regionalen MIG und zum Auswählen bestimmter Zonen finden Sie unter Regionale MIG erstellen.

Form der Zielverteilung

Standardmäßig verteilt eine regionale MIG ihre verwalteten Instanzen gleichmäßig über ausgewählte Zonen. Wenn Sie jedoch Hardware benötigen, die nicht in allen Zonen verfügbar ist, oder wenn Sie die Verwendung von zonalen Reservierungen priorisieren möchten, bevorzugen Sie möglicherweise eine andere Verteilung.

Legen Sie die Zielverteilungsform der MIG fest, um zu konfigurieren, wie die regionalen MIGs ihre Instanzen auf ausgewählte Zonen innerhalb einer Region verteilen. Folgende Optionen sind verfügbar:

  • GLEICHMÄẞIG (Standardeinstellung): Die Gruppe plant die Erstellung und Löschung der VM-Instanz, um eine gleichmäßige Anzahl verwalteter Instanzen in den ausgewählten Zonen zu erreichen. Die Verteilung gilt als gleichmäßig, wenn sich die Anzahl von verwalteten Instanzen zwischen zwei Zonen nicht um mehr als 1 unterscheidet. Empfohlen für hochverfügbare Bereitstellungsarbeitslasten.

  • AUSGEGLICHEN: Die Gruppe priorisiert die Gewinnung von Ressourcen. Dabei werden VMs in Zonen geplant, in denen Ressourcen verfügbar sind. Außerdem werden VMs so gleichmäßig wie möglich auf die ausgewählten Zonen verteilt, um die Auswirkungen eines Zonenausfalls zu minimieren. Empfohlen für hochverfügbare Bereitstellungs- oder Batcharbeitslasten, für die kein Autoscaling erforderlich ist.

  • ALLE: Die Gruppe wählt Zonen zum Erstellen von VM-Instanzen aus, um die angeforderte Anzahl von VMs innerhalb der aktuellen Ressourceneinschränkungen zu erreichen und die Nutzung nicht verwendeter zonaler Reservierungen zu maximieren. Empfohlen für Batcharbeitslasten, für die keine Hochverfügbarkeit erforderlich ist.

Wählen Sie eine Option anhand Ihrer Arbeitslastanforderungen und der erforderlichen MIG-Funktionen aus. Weitere Informationen finden Sie in der Vergleichstabelle und den Anwendungsfällen.

Informationen zum Konfigurieren der Zielform für eine neue oder vorhandene MIG finden Sie unter Richtlinie zum Verteilen von Instanzen auf Zonen festlegen.

Proaktive Umverteilung von Instanzen

Standardmäßig versucht eine regionale MIG, eine gleichmäßige Verteilung der Instanzen auf Zonen in der Region aufrechtzuerhalten, damit die Anwendung bei einem Ausfall auf Zonenebene maximal verfügbar bleibt.

Wenn die Verteilung der Instanzen zwischen den Zonen nicht gleichmäßig ist, weil Sie Instanzen aus der Gruppe löschen oder verwerfen, werden die Instanzen innerhalb der Gruppe proaktiv neu verteilt, um die gleichmäßige Verteilung wiederherzustellen.

Damit dies auf Zonenebene erreicht wird, löscht die Gruppe Instanzen in Zonen mit mehr Instanzen und fügt neue Instanzen in Zonen mit weniger Instanzen hinzu. Die zu löschenden Instanzen werden automatisch von der Gruppe ausgewählt.

Durch die proaktive Umverteilung wird eine gleichmäßige Verteilung auf die Zonen wiederhergestellt.
Beispiel für proaktive Umverteilung

Angenommen, Sie haben eine MIG mit 12 Instanzen, die auf drei Zonen verteilt sind: a, b und c. Wenn Sie drei verwaltete Instanzen in c löschen, versucht die Gruppe, das Gleichgewicht wiederherzustellen, damit die Instanzen wieder gleichmäßig über die Zonen hinweg verteilt sind. In diesem Fall löscht die Gruppe zwei Instanzen (eine aus a und eine aus b) und erstellt zwei Instanzen in Zone c, sodass jede Zone drei Instanzen hat und eine gleichmäßige Verteilung erreicht wird. Es gibt keine Möglichkeit, selektiv zu bestimmen, welche Instanzen gelöscht werden. Die Gruppe verliert vorübergehend Kapazität, während die neuen Instanzen gestartet werden.

Wenn Sie eine automatische Umverteilung der Instanzen verhindern möchten, können Sie die proaktive Umverteilung von Instanzen deaktivieren.

Das Deaktivieren der proaktiven Umverteilung von Instanzen ist in folgenden Fällen nützlich:

  • Löschen oder Verwerfen von Instanzen aus der Gruppe, ohne dass andere aktive Instanzen davon betroffen sind. Sie können z. B. eine Batch-Worker-Instanz nach Abschluss eines Jobs löschen, ohne andere Worker zu beeinträchtigen.
  • Schützen von Instanzen mit zustandsorientierten Arbeitslasten vor unerwünschtem automatischem Löschen aufgrund der proaktiven Umverteilung
Die Deaktivierung der proaktiven Umverteilung kann die Kapazität während eines Zonenausfalls beeinträchtigen.
Ungleichmäßige Verteilung nach dem Deaktivieren der proaktiven Umverteilung

Wenn Sie die proaktive Umverteilung von Instanzen deaktivieren, werden von einer MIG keine Instanzen proaktiv hinzugefügt oder entfernt, um ein Gleichgewicht zu erzielen. Bei Vorgängen zur Größenänderung nähert sie sich jedoch trotzdem weiter opportunistisch einem Gleichgewicht an. Jeder Vorgang zur Größenänderung wird dabei als Gelegenheit betrachtet, die Gruppe auszugleichen. Beispielsweise nutzt die Gruppe beim Verkleinern automatisch die Möglichkeit, Instanzen aus größeren Zonen zu entfernen. Beim Vergrößern fügt die Gruppe entsprechend kleineren Zonen Instanzen hinzu.

Verhaltensunterschiede von zonalen MIGs

Der Hauptunterschied zwischen einer zonalen und einer regionalen MIG besteht darin, dass eine regionale MIG mit mehr als einer Zone arbeiten kann.

Da die verwalteten Instanzen einer regionalen MIG auf Zonen innerhalb einer Region verteilt sind, verhalten sich die folgenden MIG-Features ein wenig anders.

Regionale MIG automatisch skalieren

Compute Engine bietet Autoscaling-Funktionen für MIGs, mit denen Sie Instanzen lastabhängig automatisch hinzufügen (horizontal skalieren) oder entfernen (herunterskalieren) können.

Wenn Autoscaling für regionale MIGs aktiviert ist, gilt Folgendes:

  • Eine Autoscaling-Richtlinie wird auf die gesamte Gruppe angewendet. Wenn Sie beispielsweise Autoscaling für eine Ziel-CPU-Auslastung von 66 % aktivieren, werden alle Instanzen in der Gruppe überwacht, um eine durchschnittliche Auslastung von 66 % für alle Instanzen in allen Zonen aufrechtzuerhalten.

  • Beim Autoscaling wird versucht, die VMs gleichmäßig auf die verfügbaren Zonen zu verteilen und die Größe der Zonen auszugleichen. Dabei werden VMs zu Zonen mit weniger VMs hinzugefügt. Die Last wird dann von Zonen mit mehr VMs weitergeleitet, beispielsweise über einen Load-Balancer. Sie sollten keinen benutzerdefinierten Load-Balancer konfigurieren, der eine bestimmte Zone bevorzugt, da dies zu unerwartetem Verhalten führen kann. Beispielsweise könnten Instanzen ungleichmäßig auf Zonen verteilt oder in anderen Zonen nicht verwendet werden.

  • Wenn in Ihrem Workflow Instanzen gleichmäßig in drei Zonen verwendet werden und eine der Zonen oder eine Gruppe von Instanzen innerhalb einer Zone ausfällt, kann 1/3 der Kapazität verloren gehen, aber 2/3 der Kapazität bleiben in den anderen Zonen bestehen. Eine Überdimensionierung der automatisch skalierten regionalen MIG wird empfohlen, um eine Überlastung noch funktionsfähiger Server während des Ausfalls einer Zone zu vermeiden.

  • Wenn Ressourcen (z. B. Instanzen auf Abruf) in einer Zone vorübergehend nicht verfügbar sind, versucht die Gruppe weiterhin, diese Instanzen in dieser Zone zu erstellen. Sobald die Ressourcen wieder verfügbar sind, erhält die Gruppe die gewünschte Anzahl ausgeführter Instanzen.

  • Wenn das Load-Balancing aktiviert ist und keine Ressourcen in einer Zone verfügbar sind, die eine höhere Auslastung der vorhandenen Ressourcen in dieser Zone verursachen, werden möglicherweise neue Instanzen in Zonen mit niedrigeren Auslastungsraten erstellt. Dies kann zu einer vorübergehenden ungleichmäßigen Verteilung führen.

Autoscaling fügt einer Zone nur Instanzen bis zu 1/n des angegebenen Maximums für die Gruppe hinzu, wobei n die Anzahl der bereitgestellten Zonen ist. Wenn Sie beispielsweise die Standardanzahl von 3 Zonen verwenden und 15 der für Autoscaling konfigurierte maxNumReplicas-Wert ist, kann das Autoscaling nur bis zu 1/3 x 15 = 5 Instanzen pro Zone für die Gruppe einfügen. Wenn eine Zone ausfällt, kann die Autoscaling-Funktion in den beiden verbleibenden Zonen nur auf insgesamt maximal 2/3 von maxNumReplicas horizontal skalieren.

Autoscaling-Konfiguration bereitstellen

Ähnlich wie bei der Empfehlung zur Überdimensionierung einer regionalen MIG sollten Sie die Autoscaling-Konfiguration Ihrer regionalen MIG überdimensionieren. Wenn Ihre Gruppe drei Zonen verwendet, konfigurieren Sie das Autoscaling so:

  • Das Auslastungsziel beim Autoscaling sind 2/3 des gewünschten Auslastungsziels.
  • Um das niedrigere Auslastungsziel zu erreichen, fügt das Autoscaling weitere Instanzen hinzu. Deshalb sollten Sie maxNumReplicas so erhöhen, dass der Wert 50 % höher ist als der Wert, den Sie ohne die Überdimensionierung festgelegt hätten.

Wenn Sie z. B. erwarten, dass 20 Instanzen die Spitzenlast bewältigen können und die Zielauslastung 80 % beträgt, legen Sie das Autoscaling so fest:

  • 2/3 * 0,8 = 0,53 oder 53 % für die Zielauslastung anstelle von 80 %
  • 3/2 * 20 = 30 für die maximale Anzahl von Instanzen anstelle von 20

Diese Konfiguration sorgt dafür, dass die MIG beim Ausfall einer einzelnen Zone immer noch Kapazität hat, weil die restlichen 2/3 der Instanzen die erhöhte Last aufgrund der Offlinezone bewältigen können. Grund dafür ist, dass die Zielauslastung auf einen niedrigeren Wert als die Kapazität gesetzt wurde. Das Autoscaling fügt außerdem neue Instanzen bis zur von Ihnen angegebenen Höchstzahl von Instanzen hinzu, um die Zielauslastung von 2/3 aufrechtzuerhalten.

Sie sollten sich jedoch bei der Bewältigung einer höheren Last nicht nur auf die Überdimensionierung der MIG verlassen. Als Best Practice empfiehlt Google, dass Sie die Anwendungen regelmäßig einem Lasttest unterziehen, um zu gewährleisten, dass eine erhöhte Auslastung infolge des Ausfalls einer Zone, durch den 1/3 der Instanzen wegfällt, bewältigt werden kann.

Weitere Informationen zum Autoscaling finden Sie unter „Autoscaling“.

Regionale MIG aktualisieren

Hinweis: Sie können distributionPolicy für eine Gruppe nicht mehr ändern, nachdem die Gruppe erstellt wurde. Dies gilt auch für das Ändern oder Aktualisieren von Zonen für die Gruppe.

Wenn Sie eine neue Vorlage für eine regionale MIG einführen möchten, finden Sie weitere Informationen unter Regionale MIG aktualisieren.

Wenn Sie Instanzen in einer MIG hinzufügen oder entfernen möchten, ist der Vorgang für regionale und zonale MIGs ähnlich. Siehe Mit verwalteten Instanzen arbeiten.

Informationen zum Konfigurieren von zustandsorientierten Laufwerken oder Metadaten in einer MIG finden Sie unter Zustandsorientierte MIGs konfigurieren.

Verfügbarkeit durch Überdimensionierung erhöhen

Eine Vielzahl von Ereignissen kann dazu führen, dass eine oder mehrere Instanzen nicht mehr verfügbar sind. Sie können dieses Problem mithilfe mehrerer Google Cloud-Dienste beheben:

Selbst wenn Sie diese Dienste verwenden, können Probleme auftreten, wenn zu viele Instanzen gleichzeitig nicht verfügbar sind.

Google empfiehlt dringend eine Überdimensionierung der MIG, um für den Extremfall, dass eine Zone ausfällt oder eine ganze Gruppe von Instanzen nicht mehr reagiert, gerüstet zu sein. Je nach Anforderungen Ihrer Anwendung wird durch eine Überdimensionierung der Gruppe verhindert, dass Ihr System vollständig ausfällt, wenn eine Zone oder Gruppe von Instanzen nicht mehr reagiert.

Die Empfehlungen von Google zur Überdimensionierung zielen in erster Linie darauf ab, die Verfügbarkeit Ihrer Anwendung für die Nutzer aufrechtzuerhalten. So wird empfohlen, dass Sie mehr Instanzen bereitstellen und bezahlen, als Ihre Anwendung für den alltäglichen Betrieb benötigt. Berücksichtigen Sie bei Ihren Entscheidungen bezüglich der Überdimensionierung die Anforderungen Ihrer Anwendung und Kostenbeschränkungen.

Sie können die Größe der MIG beim Erstellen festlegen und nach dem Erstellen Instanzen hinzufügen oder entfernen.

Alternativ haben Sie die Möglichkeit, das Autoscaling so zu konfigurieren, dass beim Hinzufügen und Entfernen von Instanzen aus der Gruppe je nach Last automatisch eine Überdimensionierung erfolgt.

Empfohlene Gruppengröße schätzen

Sie sollten genügend Instanzen bereitstellen, damit bei einem Ausfall aller Instanzen in einer bestimmten Zone die verbleibenden Instanzen weiterhin Ihre Anforderung an die Mindestanzahl an Instanzen erfüllen.

Verwenden Sie die folgende Tabelle, um die empfohlene Mindestgröße für Ihre Gruppe zu bestimmen:

Anzahl der Zonen Zusätzliche VM-Instanzen Empfohlene VM-Instanzen insgesamt
2 100 % mehr 200 %
3 50 % mehr 150 %
4 33 % mehr 133 %

Regionale MIG in drei oder mehr Zonen bereitstellen

Google empfiehlt eine Überdimensionierung Ihrer Gruppe um mindestens 50 %, wenn Sie eine regionale MIG in einer Region mit mindestens drei Zonen erstellen. Standardmäßig erstellt eine regionale MIG Instanzen in drei Zonen. Dadurch werden bereits mindestens zwei Drittel der Bereitstellungskapazität aufrechterhalten. Wenn eine der Zonen ausfällt, können die anderen beiden Zonen in der Region den Traffic weiterhin ohne Unterbrechung verarbeiten. Eine Überdimensionierung auf 150 % gewährleistet, dass beim Ausfall von einem Drittel der Kapazität 100 % des Traffics von den verbleibenden Zonen bewältigt wird.

Wenn Sie beispielsweise 20 Instanzen in Ihrer MIG in drei Zonen benötigen, empfehlen wir mindestens weitere 50 % der Instanzen. 50 % von 20 entspricht in diesem Fall 10 weiteren Instanzen, sodass die Gruppe insgesamt 30 Instanzen enthält. Wenn Sie eine regionale MIG mit 30 VMs erstellen, verteilt die Gruppe die VMs auf die drei Zonen, zum Beispiel so:

Zone Anzahl der VM-Instanzen
Beispielzone-1 10
Beispielzone-2 10
Beispielzone-3 10

Wenn eine der Zonen ausfällt, haben Sie immer noch 20 Instanzen zur Verarbeitung des Traffics.

Regionale MIG in zwei Zonen bereitstellen

Zum Bereitstellen der Instanzen in zwei statt in drei Zonen empfiehlt Google, die Anzahl der Instanzen zu verdoppeln. Wenn Sie beispielsweise 20 Instanzen in zwei Zonen für Ihren Dienst benötigen, empfehlen wir die Konfiguration einer regionalen MIG mit 40 Instanzen, damit jede Zone 20 Instanzen hat. Wenn eine der Zonen ausfällt, haben Sie immer noch 20 Instanzen zur Verarbeitung des Traffics.

Zone Anzahl der VM-Instanzen
Beispielzone-1 20
Beispielzone-2 20

Wenn sich die Anzahl der Instanzen in der Gruppe nicht einfach auf zwei Zonen aufteilen lässt, wird die Gruppe der VMs gleichmäßig von Compute Engine aufgeteilt. Die verbleibenden Instanzen werden zufällig einer der Zonen zugeteilt.

Regionale MIG in einer Zone bereitstellen

Sie können eine regionale MIG mit nur einer Zone erstellen. Dies entspricht ungefähr dem Erstellen einer zonalen MIG.

Das Erstellen einer regionalen MIG mit einer einzigen Zone wird nicht empfohlen, da diese Konfiguration die geringste Garantie für hochverfügbare Anwendungen bietet. Wenn die Zone ausfällt, ist die gesamte MIG nicht mehr verfügbar, was zu Beeinträchtigungen für Ihre Nutzer führen kann.

Nächste Schritte