Como usar a recuperação automática para apps altamente disponíveis

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Neste tutorial interativo, aprenda a usar a recuperação automática para criar aplicativos de alta disponibilidade no Compute Engine.

Aplicativos altamente disponíveis são projetados para apresentar latência e tempo de inatividade mínimos. A disponibilidade é comprometida quando um aplicativo congela ou falha. Os usuários de um aplicativo comprometido podem observar latência ou tempo de inatividade altos.

A recuperação automática permite que os aplicativos comprometidos sejam reiniciados automaticamente. Ela detecta as instâncias que falharam e as recria automaticamente para que os usuários sejam atendidos novamente. Assim, você não precisa mais ajustar manualmente seu aplicativo para que ele volte a funcionar após uma falha.

Objetivos

• Configurar uma verificação de integridade e uma política de recuperação automática.
• Configurar um serviço da Web de demonstração em um grupo de instâncias gerenciadas.
• Simular falhas na verificação de integridade e acompanhar o processo de recuperação automática.

Custos

Neste tutorial, há componentes faturáveis do Google Cloud, como estes:

• Compute Engine

Antes de começar

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In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.

Note: If you don't plan to keep the resources that you create in this procedure, create a project instead of selecting an existing project. After you finish these steps, you can delete the project, removing all resources associated with the project.

Go to project selector

Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.

Enable the Compute Engine API.

Enable the API

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Se você preferir trabalhar na linha de comando, instale a Google Cloud CLI.

• Install the Google Cloud CLI.

• To initialize the gcloud CLI, run the following command:

  gcloud init

  Note: You can run the gcloud CLI in the Google Cloud console without installing the Google Cloud CLI. To run the gcloud CLI in the Google Cloud console, use Cloud Shell.

Arquitetura de apps

O aplicativo inclui os seguintes componentes do Compute Engine:

• Verificação de integridade: uma política de verificação de integridade de HTTP usada pela recuperação automática para detectar instâncias de VM com falha.
• Regras de firewall: com as regras de firewall do Google Cloud, é possível permitir ou negar tráfego para suas instâncias.
• Grupo de instâncias gerenciadas: um grupo de instâncias que executam o mesmo serviço da Web de demonstração.
• Modelo de instância: um modelo usado para criar cada instância nos grupos de instâncias.

Como a verificação de integridade sonda o serviço da Web de demonstração

Uma verificação de integridade envia solicitações de sondagem para uma instância usando um protocolo especificado, como HTTP(S), SSL ou TCP. Para mais informações, veja como as verificações de integridade funcionam e as categorias, protocolos e portas da verificação de integridade.

A verificação de integridade neste tutorial é HTTP. Ela faz uma sondagem no caminho HTTP /health na porta 80. Para esse tipo de verificação, o pedido de análise só será aprovado se o caminho retornar uma resposta HTTP 200 (OK). Para este tutorial, o servidor da Web de demonstração configura o caminho /health para retornar uma resposta HTTP 200 (OK) quando estiver íntegro ou uma resposta HTTP 500 (Internal Server Error) quando não estiver. Para mais informações, consulte os critérios de sucesso para HTTP, HTTPS e HTTP/2.

Criar a verificação de integridade

Para configurar a recuperação automática, crie uma verificação de integridade personalizada e configure o firewall da rede para permitir sondagens. É possível usar uma verificação de integridade regional ou global. As verificações de integridade regionais reduzem as dependências entre regiões e ajudam a conseguir a residência dos dados. As verificações de integridade globais são convenientes quando você quer usar a mesma verificação de integridade para MIGs em várias regiões. Neste tutorial, você criará uma verificação de integridade global.

Dica:: use verificações de integridade separadas para balanceamento de carga e recuperação automática. As verificações de integridade para balanceamento de carga detectam instâncias sem resposta e direcionam o tráfego para longe delas. Verificações de integridade para recuperação automática detectam e recriam instâncias com falha, portanto precisam ser menos agressivas que as de balanceamento de carga. Usar a mesma verificação de integridade para esses serviços removeria a distinção entre instâncias sem resposta e com falha, o que causaria latência e falta de disponibilidade desnecessárias para seus usuários.
Para mais informações, consulte O que constitui uma boa verificação de integridade de recuperação automática.

Console

1. Crie uma verificação de integridade.

   1. No Console do Google Cloud, acesse a página Verificações de integridade.

      Acessar "Verificações de integridade"

   2. Clique em Create health check.

   3. No campo Nome, use autohealer-check.

   4. Defina o Escopo como Global. Para recuperação automática, use uma verificação de integridade regional ou global.

   5. Em Protocolo, selecione HTTP.

   6. Defina Caminho da solicitação como /health. Isso indica qual caminho HTTP a verificação de integridade usa. Para este tutorial, o servidor da Web de demonstração configura o caminho /health para retornar uma resposta HTTP 200 (OK) quando estiver íntegro ou uma resposta HTTP 500 (Internal Server Error) quando não estiver.

   7. Defina os Critérios de integridade:

      1. Defina o Intervalo de verificação como 10. Isso define o período entre o início de uma sondagem e o início da próxima.
      2. Defina o Tempo limite como 5. Isso define o tempo que o Google Cloud aguardará pela resposta de uma sondagem. O valor precisa ser menor ou igual ao intervalo de verificação.
      3. Defina Limite íntegro como 2. Isso define o número sequencial de sondagens que precisam ser bem-sucedidas para que a instância seja considerada íntegra.
      4. Defina o Limite não íntegro como 3. Isso define o número de falhas seguidas em sondagens para que a instância seja considerada não íntegra.

   8. Clique em Criar na parte inferior.

2. Crie uma regra de firewall para permitir que sondagens de verificação de integridade façam solicitações HTTP.

   1. No Console do Google Cloud, acesse a página Criar regra de firewall.

      Acessar a opção Criar regra de firewall

   2. Em Nome, insira default-allow-http-health-check.

   3. Em Rede, selecione default.

   4. Em Destinos, selecione All instances in the network.

   5. Em Filtro de origem, selecione IP ranges.

   6. Em Intervalos de IPs de origem, insira 130.211.0.0/22 e 35.191.0.0/16.

   7. Em Protocolos e portas, selecione TCP e insira 80.

   8. Clique em Criar.

   Observação: as sondagens de verificação de integridade vêm de endereços nos intervalos 130.211.0.0/22 e 35.191.0.0/16. Para este tutorial, a verificação de integridade usa o protocolo HTTP, portanto, a regra de firewall precisa permitir conexões com a porta 80. Para mais informações, consulte Como configurar a verificação de integridade e a recuperação automática para grupos de instâncias gerenciadas.

gcloud

1. Crie uma verificação de integridade global usando o comando health-checks create http.

   gcloud compute health-checks create http autohealer-check \
       --global \
       --check-interval 10 \
       --timeout 5 \
       --healthy-threshold 2 \
       --unhealthy-threshold 3 \
       --request-path "/health"
   

   • check-interval define o período entre o início de uma sondagem e o início da próxima.
   • timeout define o tempo que o Google Cloud aguardará pela resposta de uma sondagem. O valor precisa ser menor ou igual ao intervalo de verificação.
   • healthy-threshold define o número sequencial de sondagens que precisam ser bem-sucedidas para que a instância seja considerada íntegra.
   • unhealthy-threshold define o número de falhas seguidas em sondagens para que a instância seja considerada não íntegra.
   • request-path indica qual caminho HTTP a verificação de integridade usa. Para este tutorial, o servidor da Web de demonstração configura o caminho /health para retornar uma resposta HTTP 200 (OK) quando estiver íntegro ou uma resposta HTTP 500 (Internal Server Error) quando não estiver.

2. Crie uma regra de firewall para permitir que sondagens de verificação de integridade façam solicitações HTTP.

   gcloud compute firewall-rules create default-allow-http-health-check \
       --network default \
       --allow tcp:80 \
       --source-ranges 130.211.0.0/22,35.191.0.0/16
   

   Observação: as sondagens de verificação de integridade vêm de endereços nos intervalos 130.211.0.0/22 e 35.191.0.0/16. Para este tutorial, a verificação de integridade usa o protocolo HTTP, portanto, a regra de firewall precisa permitir conexões com a porta 80. Para mais informações, consulte Como configurar a verificação de integridade e a recuperação automática para grupos de instâncias gerenciadas.

O que constitui uma boa verificação de integridade de recuperação automática

As verificações de integridade usadas para recuperação automática precisam ser conservadoras, de modo que não excluam e recriem preventivamente suas instâncias. Quando uma verificação de integridade é muito agressiva, o recuperador automático pode confundir instâncias ocupadas com instâncias com falhas e reiniciá-las desnecessariamente, reduzindo a disponibilidade.

• unhealthy-threshold precisa ser maior que 1. O ideal é definir esse valor como 3 ou mais. Isso protege contra falhas raras, como a perda de pacotes de rede.
• healthy-threshold: o valor 2 é suficiente para a maioria dos apps.
• timeout: defina esse valor de tempo com um número alto (cinco vezes ou mais além do tempo de resposta esperado). Isso protege contra atrasos inesperados, como instâncias ocupadas ou uma conexão de rede lenta.
• check-interval: esse valor precisa ser entre um segundo e duas vezes o tempo limite (nem muito longo nem muito curto). Quando o valor é muito longo, uma instância com falha não é detectada a tempo. Quando o valor é curto demais, as instâncias e a rede poderão ficar ocupadas devido ao alto número de sondagens da verificação de integridade que são enviadas por segundo.

Configurar o serviço da Web

Neste tutorial, é usado um aplicativo da Web armazenado no GitHub. Para saber mais sobre como o aplicativo foi implementado, consulte o repositório GitHub GoogleCloudPlatform/python-docs-samples.

Para configurar o serviço da Web de demonstração, crie um modelo de instância que o execute na inicialização. Em seguida, use esse modelo para implantar um grupo de instâncias gerenciadas e ativar a recuperação automática.

Console

1. Crie um modelo de instância. Inclua um script de inicialização que execute o servidor da Web de demonstração.

   1. No Console do Google Cloud, acesse a página Modelos de instância.

      Acessar "Modelos de instância"

   2. Clique em Criar modelo de instância.

   3. Defina o Nome como webserver-template.

   4. Em Configuração da máquina, selecione micro (e2-micro).

   5. Em Firewall, marque a caixa de seleção Permitir tráfego HTTP.

   6. Clique em Gerenciamento, segurança, discos, rede, locatário único para ver configurações avançadas. Várias guias são exibidas.

   7. Na guia Gerenciamento, localize Automação e insira o seguinte script de inicialização:

      sudo apt update && sudo apt -y install git gunicorn3 python3-pip
      git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/python-docs-samples.git
      cd python-docs-samples/compute/managed-instances/demo
      sudo pip3 install -r requirements.txt
      sudo gunicorn3 --bind 0.0.0.0:80 app:app --daemon
      

   8. Clique em Criar.

2. Implante o servidor da web como um grupo de instâncias gerenciadas.

   1. No Console do Google Cloud, acesse a página Grupos de instâncias.

      Acesse grupo de instâncias

   2. Clique em Criar grupo de instâncias.

   3. Defina o Nome como webserver-group.

   4. Em Região, selecione europe-west1.

   5. Em Zona, selecione europe-west1-b.

   6. Em Modelo de instância, selecione webserver-template.

   7. Em Escalonamento automático, selecione Não fazer escalonamento automático.

   8. Defina o Número de instâncias como 3.

   9. Em Verificação de integridade, selecione autohealer-check.

   10. Defina Atraso inicial como 90.

   11. Clique em Criar.

   Observação: o atraso inicial é o número de segundos que uma nova VM leva para inicializar e executar o script de inicialização. Durante o período de atraso inicial de uma VM, o MIG ignora as verificações de integridade malsucedidas, porque a VM pode estar no processo de inicialização. Isso impede que o MIG recrie prematuramente uma VM. Se a verificação de integridade receber uma resposta íntegra durante o atraso inicial, ela indica que o processo de inicialização foi concluído e que a VM está pronta. O valor do atraso inicial precisa estar entre 0 e 3.600 segundos. No console, o valor padrão é 300. Para o servidor da Web de amostra neste tutorial, 90 segundos é tempo suficiente.

3. Crie uma regra de firewall que permita solicitações HTTP para os servidores da Web.

   1. No Console do Google Cloud, acesse a página Criar regra de firewall.

      Acessar a opção Criar regra de firewall

   2. Em Nome, insira default-allow-http.

   3. Em Rede, selecione default.

   4. Em Destinos, selecione Specified target tags.

   5. Em Tags de destino, insira http-server.

   6. Em Filtro de origem, selecione IP ranges.

   7. Em Intervalos de IP de origem, insira 0.0.0.0/0.

   8. Em Protocolos e portas, selecione TCP e insira 80.

   9. Clique em Criar.

gcloud

1. Crie um modelo de instância. Inclua um script de inicialização que execute o servidor da Web de demonstração.

   gcloud compute instance-templates create webserver-template \
       --machine-type e2-micro \
       --tags http-server \
       --metadata startup-script='
     sudo apt update && sudo apt -y install git gunicorn3 python3-pip
     git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/python-docs-samples.git
     cd python-docs-samples/compute/managed-instances/demo
     sudo pip3 install -r requirements.txt
     sudo gunicorn3 --bind 0.0.0.0:80 app:app --daemon'
   

2. Criar um grupo de instâncias.

   gcloud compute instance-groups managed create webserver-group \
       --zone europe-west1-b \
       --template webserver-template \
       --size 3 \
       --health-check autohealer-check \
       --initial-delay 90
   

   Observação: o atraso inicial é o número de segundos que uma nova VM leva para inicializar e executar o script de inicialização. Durante o período de atraso inicial de uma VM, o MIG ignora as verificações de integridade malsucedidas, porque a VM pode estar no processo de inicialização. Isso impede que o MIG recrie prematuramente uma VM. Se a verificação de integridade receber uma resposta íntegra durante o atraso inicial, ela indica que o processo de inicialização foi concluído e que a VM está pronta. O temporizador de atraso inicial começa quando o MIG altera o campo currentAction da VM para VERIFYING. O valor do atraso inicial precisa estar entre 0 e 3.600 segundos. O valor padrão é 0. Para o servidor da Web de amostra neste tutorial, 90 segundos é tempo suficiente.

3. Crie uma regra de firewall que permita solicitações HTTP para os servidores da Web.

   gcloud compute firewall-rules create default-allow-http \
       --network default \
       --allow tcp:80 \
       --target-tags http-server
   

Simular falhas na verificação de integridade

Para simular falhas na verificação de integridade, o servidor da Web de demonstração oferece algumas maneiras de forçar um problema.

Console

1. Navegue até uma instância do servidor da Web.

   1. No console do Google Cloud, acesse a página Instâncias de VMs.

      Acessar instâncias de VM

   2. Na coluna IP externo, clique no endereço IP de qualquer instância do webserver-group. Uma nova guia será aberta no navegador da Web. Se a solicitação atingir o tempo limite ou a página da Web não estiver disponível, aguarde um minuto para que o servidor termine a configuração e tente novamente.

   Será exibida uma página semelhante à seguinte:

   

2. Na página da demonstração, clique em Tornar não íntegra.

   Isso faz com que o servidor da Web falhe na verificação de integridade. Especificamente, o servidor faz com que o caminho /health retorne um erro HTTP 500 (Internal Server Error). É possível por conta própria clicando rapidamente no botão Verificar integridade. Ele parará de funcionar depois que a recuperação automática começar a reinicializar a instância.

3. Espere a recuperação automática agir.

   1. No console do Google Cloud, acesse a página Instâncias de VMs.

      Acessar instâncias de VM

   2. Aguarde até que o status da instância do servidor da Web seja alterado. O sinal de verificação verde ao lado do nome da instância muda para um quadrado cinza, indicando que a recuperação automática começou a reinicializar a instância não íntegra.

   3. Clique em Atualizar na parte superior da página periodicamente para ver o status mais recente.

   4. O processo de recuperação automática é concluído quando o quadrado cinza volta a ser o sinal de verificação verde, indicando que a instância está íntegra novamente.

gcloud

1. Monitore o status do grupo de instâncias. Quando terminar, pare de pressionar Ctrl+C.

   while : ; do \
       gcloud compute instance-groups managed list-instances webserver-group \
       --zone europe-west1-b \
       ; done
   

   NAME                 ZONE            STATUS   ACTION  INSTANCE_TEMPLATE   VERSION_NAME  LAST_ERROR
   webserver-group-d5tz  europe-west1-b  RUNNING  NONE    webserver-template
   webserver-group-q6t9  europe-west1-b  RUNNING  NONE    webserver-template
   webserver-group-tbpj  europe-west1-b  RUNNING  NONE    webserver-template
   

   Se alguma instância mostrar um status que não seja RUNNING, como STAGING, aguarde um minuto para que a instância conclua a configuração e tente novamente.

2. Abra uma nova sessão do Cloud Shell com a Google Cloud CLI instalada.

   Observação: se você estiver usando o Cloud Shell, será possível abrir várias sessões.

3. Consiga o endereço de uma instância do servidor da Web.

   gcloud compute instances list --filter webserver-group
   

   Sob a coluna EXTERNAL_IP, copie o endereço IP de qualquer instância do servidor da Web e salve-a como uma variável bash local.

   export IP_ADDRESS=EXTERNAL_IP_ADDRESS
   

4. Verifique se o servidor da Web concluiu a configuração. O servidor responde com HTTP 200 OK.

   curl --head $IP_ADDRESS/health
   

   HTTP/1.1 200 OK
   Server: gunicorn/19.6.0
   ...
   

   Se você receber um erro Connection refused, espere um minuto para que o servidor termine a configuração e tente novamente.

5. Torne o servidor da Web não íntegro.

   curl $IP_ADDRESS/makeUnhealthy > /dev/null
   

   Isso faz com que o servidor da Web falhe na verificação de integridade. Especificamente, o servidor faz com que o caminho /health retorne um erro HTTP 500 INTERNAL SERVER ERROR. É possível verificar por conta própria fazendo uma solicitação rápida para /health. Ele parará de funcionar depois que a recuperação automática começar a reinicializar a instância.

   curl --head $IP_ADDRESS/health
   

   HTTP/1.1 500 INTERNAL SERVER ERROR
   Server: gunicorn/19.6.0
   ...
   

6. Retorne à sua primeira sessão do shell para monitorar o grupo de instâncias e aguarde a ação da recuperação automática.

   1. Quando o processo de recuperação automática tiver iniciado, as colunas STATUS e ACTION serão atualizadas, indicando que a reinicialização da instância não íntegra está em curso.

      NAME                 ZONE            STATUS    ACTION      INSTANCE_TEMPLATE   VERSION_NAME  LAST_ERROR
      webserver-group-d5tz  europe-west1-b  RUNNING   NONE        webserver-template
      webserver-group-q6t9  europe-west1-b  RUNNING   NONE        webserver-template
      webserver-group-tbpj  europe-west1-b  STOPPING  RECREATING  webserver-template
      

   2. O processo de recuperação automática termina quando a instância mostra novamente o STATUS de RUNNING e a ACTION de NONE, indicando que a instância foi reiniciada com êxito.

      NAME                 ZONE            STATUS   ACTION  INSTANCE_TEMPLATE   VERSION_NAME  LAST_ERROR
      webserver-group-d5tz  europe-west1-b  RUNNING  NONE    webserver-template
      webserver-group-q6t9  europe-west1-b  RUNNING  NONE    webserver-template
      webserver-group-tbpj  europe-west1-b  RUNNING  NONE    webserver-template
      

   3. Quando terminar de monitorar o grupo de instâncias, pressione Ctrl+C para parar.

   Observação: para mais informações sobre possíveis status e ações da instância, consulte Ciclo de vida da instância e Ações atuais em instâncias.

Sinta-se à vontade para repetir este exercício. Veja algumas ideias:

• O que acontece se você transformar todas as instâncias em não íntegras de uma só vez? Para mais informações sobre o comportamento da recuperação automática durante falhas simultâneas, consulte Comportamento da recuperação automática.

• É possível atualizar a configuração da verificação de integridade para recuperar instâncias o mais rápido possível? Na prática, você precisa definir os parâmetros da verificação de integridade para usar valores conservadores, conforme explicado neste tutorial. Caso contrário, as instâncias correm o risco de serem excluídas e reiniciadas por engano, mesmo que não haja um problema real.

• O grupo de instâncias tem uma configuração initial delay. É possível determinar o atraso mínimo necessário para este servidor da Web de demonstração? Na prática, você precisa definir o atraso de modo que seja um pouco mais longo (entre 10-20%) do que o tempo que leva para uma instância ser inicializada e começar a atender às solicitações do aplicativo. Caso contrário, a instância pode ficar presa em um ciclo de repetição de recuperação automática.

Ver o histórico de recuperação automática (opcional)

Para ver o histórico de operações da recuperação automática, use o seguinte comando gcloud:

gcloud compute operations list --filter='operationType~compute.instances.repair.*'

Para mais informações, consulte Como ver o histórico de operações da recuperação automática.

Limpeza

Depois de concluir o tutorial, você pode limpar os recursos que criou para que eles parem de usar a cota e gerar cobranças. Nas seções a seguir, você aprenderá a excluir e desativar esses recursos.

Se você tiver criado um projeto separado para este tutorial, exclua o projeto inteiro. Se o projeto tiver recursos que você quer manter, exclua apenas os recursos específicos criados neste tutorial.

Como excluir o projeto

Cuidado: excluir um projeto tem os seguintes efeitos:

• Tudo no projeto é excluído. Se você tiver usado um projeto existente para as tarefas neste documento, a exclusão dele incluirá a exclusão de quaisquer outros trabalhos feitos no projeto.
• Os IDs do projeto personalizados são perdidos. Ao criar o projeto, você pode ter criado um código do projeto personalizado para ser usado no futuro. Para preservar os URLs que usam o ID do projeto, como um URL appspot.com, exclua recursos específicos do projeto, em vez de excluir o projeto inteiro.

Se você planeja passar por várias arquiteturas, tutoriais ou guias de início rápido, a reutilização de projetos pode evitar que você exceda os limites da cota do projeto.

1. In the Google Cloud console, go to the Manage resources page.

   Go to Manage resources

2. In the project list, select the project that you want to delete, and then click Delete.
3. In the dialog, type the project ID, and then click Shut down to delete the project.

Como excluir recursos específicos

Se não for possível excluir o projeto usado para este tutorial, exclua os recursos do tutorial individualmente.

Como excluir o grupo de instâncias

Console

1. In the Google Cloud console, go to the Instance groups page.

   Go to Instance groups

2. Select the checkbox for your webserver-group instance group.
3. To delete the instance group, click Delete.

gcloud

gcloud compute instance-groups managed delete webserver-group --zone europe-west1-b -q

Como excluir o modelo da instância

Observação: você precisa excluir o grupo de instâncias antes de excluir o modelo de instância. Não será possível excluir um modelo de instância se um grupo de instâncias gerenciadas o utilizar.

Console

1. No Console do Google Cloud, acesse a página Modelos de instância.

   Acessar "Modelos de instância"

2. Clique na caixa de seleção ao lado do modelo.

3. Clique em Excluir na parte superior da página. Na nova janela, clique em Excluir para confirmar a remoção.

gcloud

gcloud compute instance-templates delete webserver-template -q

Como excluir a verificação de integridade

Observação: remova o grupo de instâncias antes de excluir a verificação de integridade. Não é possível excluir uma verificação de integridade se outros recursos a usarem.

Console

1. No Console do Google Cloud, acesse a página Verificações de integridade.

   Acessar "Verificações de integridade"

2. Clique na caixa de seleção ao lado da verificação de integridade.

3. Clique em Excluir na parte superior da página. Na nova janela, clique em Excluir para confirmar a remoção.

gcloud

gcloud compute health-checks delete autohealer-check -q

Como excluir as regras de firewall

Console

1. No Google Cloud Console, acesse a página Regras de firewall.

   Acessar as regras de firewall

2. Clique nas caixas ao lado das regras de firewall chamadas default-allow-http e default-allow-http-health-check.

3. Clique em Excluir na parte superior da página. Na nova janela, clique em Excluir para confirmar a remoção.

gcloud

gcloud compute firewall-rules delete default-allow-http default-allow-http-health-check -q

A seguir

• Teste outro tutorial:
  • Como usar o balanceamento de carga para aplicativos altamente disponíveis.
  • Como usar o escalonamento automático para aplicativos altamente escalonáveis.
• Saiba mais sobre os grupos de instâncias gerenciadas.
• Saiba mais sobre como projetar sistemas robustos.
• Saiba mais sobre como criar apps da Web escalonáveis e resilientes no Google Cloud.