In diesem Dokument wird die Zonenvirtualisierung erläutert. Dies ist die Methode, mit der Google öffentliche Zonen Clustern interner physischer Hardware in unseren Rechenzentren zuordnet. Mit der Zonenvirtualisierung können wir unsere Zonen nahtlos erweitern, Hardware aktualisieren und physische Infrastruktur außer Betrieb nehmen, ohne dass sich dies auf den Kunden auswirkt. Informieren Sie sich über dieses Thema, wenn Ihre Anwendungen auf mehrere Projekte verteilt sind und Sie wissen möchten, wie Google seine Zonen auf die physische Infrastruktur verteilt.
Google Cloud-Ressourcen werden in mehreren Regionen weltweit gehostet. Jede Region besteht aus drei oder vier Zonen. Zonen sind logische Ressourcengruppen, die dazu dienen, korrelierte Fehler zu vermeiden. Wenn Sie Ihre Ressourcen in mehreren Zonen innerhalb einer Region platzieren, verringern Sie das Risiko von korrelierten physischen und Softwareinfrastrukturfehlern, die sich auf Ihre Anwendungen auswirken. Durch die Platzierung von Ressourcen in unterschiedlichen Regionen wird die Fehlerunabhängigkeit sogar noch höher.
Eine Liste der geografischen Standorte von Google Cloud finden Sie unter Regionen und Zonen. Weitere Informationen zum Erstellen stabiler Anwendungen finden Sie in der Google Cloud-Lösungsreihe zur Notfallwiederherstellungsplanung.
Cluster
Die gesamte Google Cloud-Hardware ist in Clustern organisiert. Ein Cluster stellt eine Reihe von Rechen-, Netzwerk- und Speicherressourcen dar, die von der Gebäude-, Stromversorgungs- und Kühlungsinfrastruktur unterstützt werden. Infrastrukturkomponenten unterstützen in der Regel einen einzelnen Cluster, damit Cluster nur wenige Abhängigkeiten teilen.
Abbildung 1: In der Region asia-east1 gibt es drei Zonen. Jede Zone hat einen eigenen Cluster mit einzelnen Ressourcen.
Komponenten mit hoher nachgewiesener Zuverlässigkeit und nachgelagerter Redundanz können jedoch von Clustern gemeinsam genutzt werden. So nutzen beispielsweise mehrere Cluster in der Regel eine Stromnetz-Unterstation, da Unterstation äußerst zuverlässig sind und Cluster redundante Energieversorgungssysteme verwenden. Google Cloud gestaltet seine physische Infrastruktur so, dass sie die Service Level Agreements (SLAs) und Service Level Objectives (SLOs) von Google Cloud-Diensten unterstützt.
Zonen-zu-Cluster-Zuordnung
Wenn ein Projekt zum ersten Mal eine Region verwendet, wählt Google Cloud für jede Zone in der Region, die der Standardcluster für die zonalen Ressourcen dieses Projekts ist, einen eindeutigen Cluster aus. Hardwareeinschränkungen können jedoch dazu führen, dass zusätzliche Cluster für diese Zone verwendet werden. Diese Auswahl wird als Zone-zu-Cluster-Zuordnung bezeichnet. Standardmäßige Zone-zu-Cluster-Zuordnungen werden pro Projekt ausgewählt, sodass jeder Kunde die gleichen Funktionen und dieselbe Leistung zur Verfügung hat. Innerhalb eines Projekts ist die Zuordnung zwischen einer logischen Zone und einem physischen Cluster konsistent. Ein anderes Projekt kann jedoch je nach zonalen Ressourcen des Projekts eine völlig andere Zone-zu-Cluster-Zuordnung haben. Ein Projekt hat nie zwei Zonen, die demselben physischen Cluster zugeordnet sind.
Sie können die Zone-zu-Cluster-Zuordnungen zwischen Projekten mithilfe von VPC-Netzwerken (Virtual Private Cloud) ausrichten. Google Cloud versucht, allen Projekten, die ein VPC-Netzwerk gemeinsam nutzen, dieselbe Zone-zu-Cluster-Zuordnung zuzuweisen. Konsistente Zonen-zu-Cluster-Zuordnungen über Ihre Projekte hinweg sind möglicherweise für vorhersehbare Fehler grundlegender Anwendungskomponenten geeignet.
Virtualisierte Zonen
Bei einer Erweiterung der Regionen wird jede Zone von mehreren Clustern unterstützt. Unser Ziel ist es, Cluster mit gemeinsam genutzter Infrastruktur, z. B. Gebäude- oder Kühlungsinfrastruktur, in logischen Zonen zu gruppieren, damit Ausfälle der gemeinsamen Infrastruktur nur eine Zone innerhalb einer Region betreffen.
Abbildung 2: Zwei der drei Zonen in asia-east1 wurden erweitert und haben jetzt zwei Cluster.
Kundenarbeitslasten werden in der geringstmöglichen Anzahl an Clustern verwaltet. Normalerweise beschränkt sich die zonale Arbeitslast auf einen einzelnen Cluster. Zonen-zu-Cluster-Zuordnungen können jedoch zusätzliche Cluster enthalten, wenn keine zusätzliche Kapazität oder spezielle Hardware im primären Cluster der Zuordnung verfügbar ist.
Abbildung 3 zeigt ein Diagramm der Zonen-zu-Cluster-Zuordnung für zwei Projekte:
- Projekt Fizz hat zwei Cluster, die
asia-east1-azugeordnet sind, da nur Cluster z GPU-Arbeitslasten und nur Cluster y TPU-Arbeitslasten unterstützt. - In Project Fizz und Project Buzz sind
asia-east1-bverschiedenen Clustern zugeordnet.
Obwohl sich die Zuordnung von Zonen zu Clustern nur selten ändert, treten Änderungen auf, wenn sich die Kapazitätsanforderungen und die zugrunde liegenden Hardwareangebote weiterentwickeln. Beispielsweise werden Cluster einer Zone hinzugefügt, um die Kapazität zu erhöhen, und aus einer Zone entfernt, wenn sie außer Betrieb genommen werden. Bei jedem Wartungsereignis versucht Google, Ihre Ausfallzeit durch Live-Migration zu begrenzen.
Bei einem Clusterausfall wird für die logische Zone, die diesem Cluster zugeordnete ist, im Google Cloud-Status-Dashboard ein Ausfall gemeldet. Da die Zone aus mehreren Clustern bestehen kann, sind jedoch nicht alle Kundenressourcen betroffen. Daher sind möglicherweise nicht alle Kunden vom Ausfall eines einzelnen Clusters betroffen. Wir empfehlen dringend den Ansatz einer multizonalen Architektur, um die Auswirkungen von Ausfällen zu minimieren.
Freigegebene Netzwerke und virtualisierte Zonen
VPC-Netzwerke (Virtual Private Cloud) sind virtualisierte Netzwerke, die eine Verbindung zwischen Ressourcen innerhalb eines Projekts ermöglichen. Mehrere Projekte können ein VPC-Netzwerk gemeinsam nutzen, um projektübergreifende Konnektivität zu ermöglichen, und eine Organisation, die ein Peering eines freigegebenen VPC-Netzwerks durchführen, um organisationsübergreifende Konnektivität zu ermöglichen. Unser Zuordnungsalgorithmus für die Zonenvirtualisierungs versucht, allen Projekten, die dasselbe VPC-Netzwerk verwenden, dieselbe Zone-zu-Cluster-Zuordnung zuzuweisen oder ihr VPC-Netzwerk über VPC-Peering zu erweitern. Dies gilt auch dann, wenn sich die Projekte in verschiedenen Google Cloud-Organisationen befinden. Mit zunehmender Anzahl von Projekten und der VPC wird das Netzwerk komplizierter. Eine konsistente Zonenzuordnung wird dadurch schwieriger und kann daher nicht garantiert werden.