Compute Engine でのウェブサービスのグローバルな自動スケーリング

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このチュートリアルでは、容量のニーズを満たすために自動スケーリングされる、リージョンの Compute Engine マネージド インスタンス グループを使用して、グローバルで利用可能なウェブサービスを設定する方法を示します。このチュートリアルで示す手法を使用して、グローバルに分散されるスケーラブルな独自のプロジェクトを Compute Engine に実装できます。

目標

• 自動スケーリングを有効にした複数のリージョンの Compute Engine マネージド インスタンス グループをデプロイします。
• 複数のリージョンにまたがるロードバランサを作成します。
• 世界中のさまざまなリージョンからのテスト トラフィックを生成します。
• Google Cloud Console を使用して、ロードバランサがどのようにリクエストをルーティングするか、また、インスタンス グループが需要に応じてどのように自動スケーリングを行うかを可視化します。

費用

このチュートリアルでは、Google Cloud の課金対象となる以下のコンポーネントを使用します。

• Compute Engine

始める前に

1. Google Cloud Console の [プロジェクト セレクタ] ページで、Google Cloud プロジェクトを選択または作成します。

   注: この手順で作成するリソースをそのまま保持する予定でない場合、既存のプロジェクトを選択するのではなく、新しいプロジェクトを作成してください。チュートリアルの終了後にそのプロジェクトを削除すれば、プロジェクトに関連するすべてのリソースを削除できます。

   プロジェクト セレクタに移動

2. Google Cloud プロジェクトで課金が有効になっていることを確認します。

3. Compute Engine API を有効にします。

   API を有効にする

アプリケーション アーキテクチャ

アプリケーションには、次の Compute Engine コンポーネントが含まれています。

1. インスタンス テンプレート: インスタンス グループ内の各インスタンスを作成するために使用されるテンプレート。
2. インスタンス グループ: 受信トラフィックに基づいて自動スケーリングを行う複数のインスタンス グループ。
3. ロードバランサ: インスタンス グループ間でトラフィックを分散する HTTP ロードバランサ。
4. インスタンス: 世界中のさまざまなリージョンからのテスト トラフィックを生成する複数のテスト インスタンス。

注: 地理的なリージョンとゾーンの詳細については、リージョンとゾーンのドキュメントをご覧ください。

ウェブサービスを設定する

インスタンス グループを作成する

Console

1. インスタンス グループのネットワークを作成します。

   1. Google Cloud Console で、[VPC ネットワーク] ページに移動します。

      [VPC ネットワーク] に移動

   2. [VPC ネットワークを作成] をクリックします。

   3. [名前] を fortressnet に設定します。

   4. [サブネット作成モード] を [自動] に設定します。

   5. ページの下部にある [作成] をクリックします。

2. ネットワークのファイアウォール ルールを作成します。このルールでは、インスタンスに送信されるすべての HTTP リクエストを許可します。

   1. Google Cloud Console で [ファイアウォール ルール] ページに移動します。

      [ファイアウォール ルール] に移動

   2. [ファイアウォール ルールを作成] をクリックします。

   3. [名前] を fortressnet-allow-http に設定します。

   4. [ネットワーク] で、fortressnet を選択します。

   5. [ターゲット] で、All instances in the network を選択します。

   6. [ソース IP の範囲] を 0.0.0.0/0 に設定します。

   7. [プロトコルとポート] で [tcp] を選択し、「80」と入力します。

   8. [作成] をクリックします。

3. インスタンス テンプレートを作成します。各インスタンスで単純な Apache ウェブサーバーを起動する起動スクリプトを組み込みます。

   1. Google Cloud Console で、[インスタンス テンプレート] ページに移動します。

      [インスタンス テンプレート] に移動

   2. [インスタンス テンプレートを作成] をクリックします。

   3. [名前] を fort-template に設定します。

   4. [マシンの構成] で micro（e2-micro）を選択します。

   5. [ネットワーキング、ディスク、セキュリティ、管理、単一テナンシー] セクションをクリックして、詳細設定を表示します。

   6. [ネットワーキング] タブをクリックします。

   7. [ネットワーク] で、fortressnet を選択します。

   8. [管理] タブをクリックします。

   9. [自動化] に次の起動スクリプトを入力します。

      apt update && apt -y install apache2
      

   10. ページの下部にある [作成] をクリックします。

4. インスタンス テンプレートを使用して、複数のリージョンのマネージド インスタンス グループを作成します。各インスタンス グループで自動スケーリングを構成します。

   1. Google Cloud Console で、[インスタンス グループ] ページに移動します。

      [インスタンス グループ] に移動

   2. [インスタンス グループを作成] をクリックして、新しいマネージド インスタンス グループを作成します。

   3. [新しいマネージド インスタンス グループ（ステートレス）] を選択します。

   4. [名前] を us-central1-pool に設定します。

   5. [インスタンス テンプレート] で [fort-template] を選択します。

   6. [ロケーション] で [複数のゾーン] を選択します。

   7. [リージョン] で、us-central1 を選択します。 [ゾーン] は、事前定義された値が選択されたままにしておきます。

   8. [自動スケーリング モード] で [オン: グループへのインスタンスの追加と削除] を選択します。

   9. [インスタンスの最小数] を 1 に設定します。

   10. [インスタンスの最大数] を 5 に設定します。

   11. [自動スケーリングの指標] で、デフォルトの選択（CPU 使用率）を編集し、[指標タイプ] を [HTTP 負荷分散の使用率] に設定します。

   12. [負荷 HTTP 分散の目標使用率] を 80 に設定します。

   13. [作成] をクリックします。

   14. 次の変更を加えて上記の手順を繰り返し、さらに 2 つのインスタンス グループを作成します。

       • 名前が europe-west1-pool でリージョンが europe-west1 のグループを作成します。
       • 名前が asia-east1-pool でリージョンが asia-east1 のグループを作成します。
   注: インスタンス グループの自動スケーリングは、さまざまな基準に基づいて行うことができます。ウェブサービスではロードバランサが使用されるため、負荷分散使用量に応じてスケールするようにオートスケーラーを構成する必要があります。詳しくは、負荷分散処理能力に基づくスケーリングをご覧ください。

5. （省略可）インスタンスが正常で、HTTP トラフィックを処理していることを確認します。1 つ以上のインスタンスの外部 IP アドレスをテストします。インスタンスが起動プロセスを完了するまで 1 分ほどかかることがあります。

   1. Google Cloud Console で、[VM インスタンス] ページに移動します。

      [VM インスタンス] に移動

   2. [名前] 列で、実行中の各インスタンスに緑色のチェックマークが表示されていることを確認します。

   3. インスタンスの外部 IP をコピーしてウェブブラウザに貼り付けます。

   「Apache2 Debian デフォルト ページ」のウェブページが表示されます。

   表示されない場合は、しばらくお待ちください。

gcloud

1. インスタンス グループのネットワークを作成します。

   gcloud compute networks create fortressnet --subnet-mode auto
   

2. ネットワークのファイアウォール ルールを作成します。このルールでは、インスタンスに送信されるすべての HTTP リクエストを許可します。

   gcloud compute firewall-rules create fortressnet-allow-http \
       --network fortressnet \
       --allow tcp:80
   

3. インスタンス テンプレートを作成します。各インスタンスで単純な Apache ウェブサーバーを起動する起動スクリプトを組み込みます。

   gcloud compute instance-templates create fort-template \
       --machine-type e2-micro \
       --network fortressnet \
       --metadata startup-script='apt update && apt -y install apache2'
   

4. インスタンス テンプレートを使用して、複数のリージョンのマネージド インスタンス グループを作成します。各インスタンス グループで自動スケーリングを構成します。

   gcloud compute instance-groups managed create us-central1-pool \
       --region us-central1 \
       --template fort-template \
       --size 1
   gcloud compute instance-groups managed set-autoscaling us-central1-pool \
       --region us-central1 \
       --min-num-replicas 1 \
       --max-num-replicas 5 \
       --scale-based-on-load-balancing \
       --target-load-balancing-utilization .8
   

   gcloud compute instance-groups managed create europe-west1-pool \
       --region europe-west1 \
       --template fort-template \
       --size 1
   gcloud compute instance-groups managed set-autoscaling europe-west1-pool \
       --region europe-west1 \
       --min-num-replicas 1 \
       --max-num-replicas 5 \
       --scale-based-on-load-balancing \
       --target-load-balancing-utilization .8
   

   gcloud compute instance-groups managed create asia-east1-pool \
       --region asia-east1 \
       --template fort-template \
       --size 1
   gcloud compute instance-groups managed set-autoscaling asia-east1-pool \
       --region asia-east1 \
       --min-num-replicas 1 \
       --max-num-replicas 5 \
       --scale-based-on-load-balancing \
       --target-load-balancing-utilization .8
   

   注: インスタンス グループの自動スケーリングは、さまざまな基準に基づいて行うことができます。ウェブサービスではロードバランサが使用されるため、負荷分散使用量に応じてスケールするようにオートスケーラーを構成する必要があります。詳しくは、負荷分散処理能力に基づくスケーリングをご覧ください。

5. （省略可）インスタンスが正常で、HTTP トラフィックを処理していることを確認します。1 つ以上のインスタンスの外部 IP アドレスをテストします。インスタンスが起動プロセスを完了するまで 1 分ほどかかることがあります。

   1. インスタンスを一覧表示します。

      gcloud compute instances list
      

   2. [STATUS] 列でインスタンスが RUNNING になっていることを確認します。

   3. [EXTERNAL_IP] 列の IP アドレスに対するクエリを実行して、インスタンスの動作を確認します。

      curl http://EXTERNAL_IP | head
      

   <title>Apache2 Debian Default Page: It works</title> という行を含む HTML テキストが表示されます。

   表示されない場合は、しばらくお待ちください。

注: 複数のシグナルを使用したオートスケーラーを作成できます。したがって、ロードバランサを操作して負荷分散使用量に基づいてスケールする必要がある場合でも、同時に CPU 使用率、Cloud Monitoring の指標、スケジュールに基づいて自動スケーリングを行うこともできます。詳細については、複数のシグナルを使用した自動スケーリング ポリシーの使用をご覧ください。

ロードバランサの構成

ロードバランサは複数のバックエンド間でクライアント リクエストを分散します。

Console

ロードバランサ構成の開始

1. Google Cloud Console で、[負荷分散] ページに移動します。

   [ロード バランシング] に移動

2. [ロードバランサを作成] をクリックします。

3. [HTTP(S) 負荷分散] で [設定を開始] をクリックします。

4. [名前] を fortressnet-balancer に設定します。

バックエンドの構成

1. [New HTTP(S) load balancer] ページで、[バックエンドの設定] をクリックします。
2. [バックエンド サービスとバックエンド バケットの作成または選択] プルダウン メニューで、[バックエンド サービス]、[バックエンド サービスを作成] の順に選択します。[バックエンド サービスの作成] ダイアログ ボックスが表示されます。
3. バックエンド サービスの [名前] を fortressnet-backend-service に設定します。
4. [新しいバックエンド] ダイアログ ボックスで、[インスタンス グループ] を asia-east1-pool に設定します。
5. [分散モード] で [レート] を選択します。
6. [最大 RPS] をインスタンスあたり 100 RPS に設定します。
7. [完了] をクリックします。
8. [バックエンドを追加] をクリックします。
9. [新しいバックエンド] ダイアログ ボックスで、[インスタンス グループ] を europe-west1-pool に設定します。
10. [分散モード] で [レート] を選択します。
11. [最大 RPS] をインスタンスあたり 100 RPS に設定します。
12. [完了] をクリックします。
13. [バックエンドを追加] をクリックします。
14. [新しいバックエンド] ダイアログ ボックスで、[インスタンス グループ] を us-central1-pool に設定します。
15. [分散モード] で [レート] を選択します。
16. [最大 RPS] をインスタンスあたり 100 RPS に設定します。
17. [完了] をクリックします。
18. [ヘルスチェック] で [ヘルスチェックを作成] を選択します。
19. [名前] を http-basic-check に設定します。
20. [プロトコル] で HTTP を選択します。
21. [ポート] を 80 に設定します。
22. [保存して次へ] をクリックします。
23. [作成] をクリックします。

注: バックエンド間のリクエストの負荷分散は、さまざまな基準に基づいて行うことができます。詳細については、負荷分散アルゴリズムのドキュメントをご覧ください。

ホストとパスのルール

1. [新しい HTTP(S) ロードバランサ] ページの左パネルで、[ホストとパスのルール] をクリックします。
   この例では、すべてのトラフィックがデフォルト ルールに従うため、ホストまたはパスのルールを構成する必要はありません。したがって、事前設定されたデフォルト値をそのまま使用します。

フロントエンドの構成

1. [新しい HTTP(S) ロードバランサ] ページの左パネルで [フロンドエンドの構成] をクリックします。
2. [名前] を fortressnet-http-rule に設定します。
3. [IP バージョン] で [IPv4] を選択します。
4. [IP アドレス] で [IP アドレスを作成] を選択します。
5. [新しい静的 IP アドレスの予約] ダイアログ ボックスで、[名前] を fortressnet-ip に設定します。
6. [予約] をクリックしてしばらく待ちます。
7. [新しいフロントエンドの IP とポート] ダイアログ ボックスの下部にある [完了] をクリックします。
8. [フロントエンド IP とポートの追加] をクリックします。
9. [名前] を fortressnet-http-ipv6-rule に設定します。
10. [IP バージョン] で [IPv6] を選択します。
11. [IP アドレス] で [IP アドレスを作成] を選択します。
12. ダイアログ ボックスで [名前] を fortressnet-ipv6 に設定します。
13. [予約] をクリックしてしばらく待ちます。
14. [新しいフロントエンドの IP とポート] ダイアログ ボックスの下部にある [完了] をクリックします。

確認と完了

1. [新しい HTTP(S) ロードバランサ] ページで [確認と完了] をクリックします。
2. 設定した項目が意図したとおりであることを確認します。
3. 設定が正しい場合は、左パネルの下部にある [作成] をクリックします。負荷分散画面に戻ります。ロードバランサが作成されると、その横に、ロードバランサが実行中であることを示す緑色のチェックマークが表示されます。

gcloud

バックエンドの構成

1. 基本的なヘルスチェックを作成します。これにより、ロードバランサのバックエンドが HTTP リクエストに応答しているかどうかをチェックします。

   gcloud compute health-checks create http http-basic-check
   

2. グローバル バックエンド サービスを作成します。このバックエンド サービスは、ロードバラ