Questo tutorial spiega come utilizzare il bilanciamento del carico con un gruppo di istanze gestite a livello di area geografica per reindirizzare il traffico lontano dalle istanze VM occupate o non disponibili, consentendo di fornire un'alta disponibilità anche durante un'interruzione di servizio zonale.
Un gruppo di istanze gestite a livello di regione distribuisce un'applicazione su più istanze in più zone. Un bilanciatore del carico globale indirizza il traffico in più regioni tramite un singolo indirizzo IP. Utilizzando entrambi i servizi per distribuire l'applicazione su più zone, puoi contribuire ad assicurarti che sia disponibile anche in casi estremi, come un'interruzione zonale.
I bilanciatori del carico possono essere utilizzati per indirizzare diversi tipi di traffico. Questo tutorial mostra come creare un bilanciatore del carico globale che indirizzi il traffico HTTP esterno, ma gran parte dei contenuti di questo tutorial è ancora pertinente per altri tipi di bilanciatori del carico. Per scoprire di più su altri tipi di traffico che possono essere indirizzati con un bilanciatore del carico, consulta Tipi di bilanciamento del carico Cloud.
Questo tutorial include i passaggi dettagliati per lanciare un'applicazione web su un gruppo di istanze gestite a livello di area geografica, configurare l'accesso alla rete, creare un bilanciatore del carico per indirizzare il traffico all'applicazione web e osservare il bilanciatore del carico simulando un'interruzione di servizio zonale. A seconda della tua esperienza con queste funzionalità, il completamento di questo tutorial richiede circa 45 minuti.
Obiettivi
- Lancia un'applicazione web demo su un gruppo di istanze gestite a livello di regione.
- Configura un bilanciatore del carico globale che indirizzi il traffico HTTP su più zone.
- Osserva gli effetti del bilanciatore del carico simulando un'interruzione del servizio a livello di zona.
Costi
In questo documento utilizzi i seguenti componenti fatturabili di Google Cloud:
- Compute Engine
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Prima di iniziare
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In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.
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Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.
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Architettura dell'applicazione
L'applicazione include i seguenti componenti Compute Engine:
- Rete VPC: una rete virtuale all'interno di Google Cloud che può fornire connettività globale tramite le proprie route e regole del firewall.
- Regola firewall: un firewall Google Cloud ti consente di consentire o negare il traffico verso le tue istanze.
- Modello di istanza: un modello utilizzato per creare ogni istanza VM nel gruppo di istanze gestite.
- Gruppo di istanze gestite a livello di regione: un gruppo di istanze VM che eseguono la stessa applicazione in più zone.
- Indirizzo IP esterno statico globale: un indirizzo IP statico accessibile su reti esterne e che può essere collegato a una risorsa globale.
- Bilanciatore del carico globale: un bilanciatore del carico che consente di distribuire le istanze di backend in più regioni. Utilizza un bilanciatore del carico globale quando gli utenti devono accedere alle stesse applicazioni e contenuti e vuoi fornire l'accesso utilizzando un singolo indirizzo IP anycast.
- Controllo di integrità: un criterio utilizzato dal bilanciatore del carico per valutare la reattività dell'applicazione su ogni istanza VM.
Avvio dell'applicazione web
Questo tutorial utilizza un'applicazione web archiviata su GitHub. Se vuoi approfondire l'implementazione dell'applicazione, consulta il repository GoogleCloudPlatform/python-docs-samples su GitHub.
Avvia l'applicazione web su ogni VM di un gruppo di istanze includendo uno script di avvio in un modello di istanza. Inoltre, esegui il gruppo di istanze in una rete VPC dedicata per impedire alle regole firewall di questo tutorial di interferire con le risorse esistenti in esecuzione nel tuo progetto.
Crea una rete VPC
L'utilizzo di una rete VPC protegge le risorse esistenti del progetto dall'essere influenzate dalle risorse che creerai per questo tutorial. È necessaria anche una rete VPC per limitare il traffico in entrata in modo che debba transitare per il bilanciatore del carico.
Crea una rete VPC per incapsulare le regole firewall per l'applicazione web di demo:
Nella console Google Cloud, vai alla pagina Reti VPC.
Fai clic su Crea rete VPC.
In Nome, inserisci
web-app-vpc
.Imposta Modalità di creazione subnet su Automatica.
Nella parte inferiore della pagina, fai clic su Crea.
Attendi il completamento della creazione della rete VPC prima di continuare.
Crea una regola firewall
Dopo aver creato la rete VPC, configura una regola firewall per consentire il traffico HTTP alla rete VPC:
Nella console Google Cloud, vai alla pagina Firewall.
Fai clic su Crea regola firewall.
Nel campo Nome, inserisci
allow-web-app-http
.Imposta Rete su
web-app-vpc
.In Destinazioni, seleziona Tutte le istanze nella rete.
Imposta Filtro di origine su
IPv4 ranges
.In Intervalli IP di origine, inserisci
0.0.0.0/0
per consentire l'accesso per tutti gli indirizzi IP.In Protocolli e porte, seleziona Protocolli e porte specificati.
Seleziona TCP e inserisci80
per consentire l'accesso per il traffico HTTP.Fai clic su Crea.
Crea un modello di istanza
Crea un modello da utilizzare per creare un gruppo di istanze VM. Ogni istanza creata dal modello avvia un'applicazione web demo tramite uno script di avvio.
Nella console Google Cloud, vai alla pagina Modelli di istanza.
Fai clic su Crea modello istanza.
In Nome, inserisci
load-balancing-web-app-template
.In Configurazione macchina, imposta Tipo di macchina su
e2-micro
.In Firewall, seleziona Consenti traffico HTTP.
Espandi la sezione Opzioni avanzate.
Espandi la sezione Gestione.
Nella sezione Automazione, inserisci il seguente script di avvio:
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
Lo script recupera, installa e avvia l'applicazione web all'avvio dell'istanza VM.
Espandi la sezione Networking.
Nella sezione Interfacce di rete, fai clic su Aggiungi un'interfaccia di rete, quindi seleziona la rete
web-app-vpc
. In questo modo, ogni istanza creata con questo modello verrà eseguita sulla rete creata in precedenza.Fai clic su Crea.
Attendi il completamento della creazione del modello prima di continuare.
Crea un gruppo di istanze gestite regionale
Per eseguire l'applicazione web, utilizza il modello di istanza per creare un gruppo di istanze gestite regionale:
Nella console Google Cloud, vai alla pagina Gruppi di istanze.
Fai clic su Crea gruppo di istanze.
Seleziona Nuovo gruppo di istanze gestite (stateless)."
In Nome, inserisci
load-balancing-web-app-group
.In Modello di istanza, seleziona
load-balancing-web-app-template
.Imposta Numero di istanze su
6
. Se questo campo è disattivato, disattiva prima l'autoscaling.In Località, seleziona Più zone.
In Regione, seleziona us-central1.
In Zone (Zone), seleziona le seguenti zone dall'elenco a discesa:
- us-central1-b
- us-central1-c
- us-central1-f
Seleziona Consenti ridistribuzione istanze.
Per la Modalità di scalabilità automatica, seleziona Off: non scalare automaticamente.
Fai clic su Crea. Verrà visualizzata nuovamente la pagina Gruppi di istanze.
Per verificare che le istanze eseguano correttamente l'applicazione web di demo:
- Nella pagina Gruppi di istanze, fai clic su
load-balancing-web-app-group
per visualizzare le istanze del gruppo. In IP esterno, fai clic su un indirizzo IP per connettere l'istanza. Si apre una nuova scheda del browser che mostra l'applicazione web di prova:
Al termine, chiudi la scheda del browser per l'applicazione web di esempio.
- Nella pagina Gruppi di istanze, fai clic su
Configurazione del bilanciatore del carico
Per utilizzare un bilanciatore del carico per indirizzare il traffico alla tua applicazione web, devi prenotare un indirizzo IP esterno per ricevere tutto il traffico in entrata. Quindi, crea un bilanciatore del carico che accetti il traffico da quell'indirizzo IP e reindirizzi il traffico al gruppo di istanze.
Prenota un indirizzo IP statico
Utilizza un indirizzo IP esterno statico globale per fornire al bilanciatore del carico un unico punto di contatto per la ricezione di tutto il traffico utente. Compute Engine conserva gli indirizzi IP statici anche se modifichi o elimini le risorse Google Cloud affiliate. In questo modo, l'applicazione web avrà sempre lo stesso punto di contatto, anche se altre parti della stessa possono cambiare.
Nella console Google Cloud, vai alla pagina Indirizzi IP esterni.
Fai clic su Prenota indirizzo statico.
In Nome, inserisci
web-app-ipv4
.Imposta Versione IP su IPv4.
Imposta Tipo su Globale.
Fai clic su Prenota.
Crea un bilanciatore del carico
Questa sezione illustra i passaggi necessari per creare un bilanciatore del carico globale che indirizzi il traffico HTTP.
Questo bilanciatore del carico utilizza un frontend per ricevere il traffico in entrata e un backend per distribuirlo alle istanze integre. Poiché il bilanciatore del carico è costituito da più componenti, questa attività è suddivisa in più parti:
- Configurazione backend
- Configurazione frontend
- Esamina e finalizza
Completa tutti i passaggi per creare il bilanciatore del carico.
Avvia la configurazione
Nella console Google Cloud, vai alla pagina Bilanciamento del carico.
- Fai clic su Crea bilanciatore del carico.
- In Tipo di bilanciatore del carico, seleziona Bilanciatore del carico delle applicazioni (HTTP/HTTPS) e fai clic su Avanti.
- In Pubblico o interno, seleziona Pubblico (esterno) e fai clic su Avanti.
- In Deployment globale o in una regione singola, seleziona Ideale per carichi di lavoro globali e fai clic su Avanti.
- In Generazione del bilanciatore del carico, seleziona Bilanciatore del carico delle applicazioni esterno globale e fai clic su Avanti.
- Fai clic su Configura.
Configurazione di base
- In Nome bilanciatore del carico, inserisci
web-app-load-balancer
.
Configurazione backend
- Nel riquadro sinistro della pagina Crea bilanciatore del carico delle applicazioni esterno globale, fai clic su Configurazione del backend.
- Fai clic su Crea o seleziona servizi di backend e bucket di backend per aprire un menu a discesa. Fai clic su Servizi di backend, quindi su Crea un servizio di backend.
- Nella nuova finestra, inserisci
web-app-backend
in Nome dell'applicazione di backend. - Imposta Gruppo di istanze su
load-balancing-web-app-group
. - Imposta Numeri di porta su
80
. In questo modo consenti il traffico HTTP tra il bilanciatore del carico e il gruppo di istanze. - In Modalità di bilanciamento, seleziona Utilizzo.
- Fai clic su Fine per creare il backend.
Crea il controllo di integrità per il backend del bilanciatore del carico:
- In Controllo di integrità, seleziona Crea un controllo di integrità (o Crea un altro controllo di integrità) dal menu a discesa. Si apre una nuova finestra.
- Nella nuova finestra, in Nome, inserisci
web-app-load-balancer-check
. - Imposta Protocollo su HTTP.
- In Porta, inserisci
80
. - Per questo tutorial, imposta Percorso richiesta su
/health
, un percorso a cui l'applicazione web di demo è configurata per rispondere. Imposta i seguenti criteri di integrità:
- Imposta Intervallo di controllo su
3
secondi. Questo definisce il tempo dall'inizio di un probe all'inizio del successivo. - Imposta Timeout su
3
secondi. Questo definisce il tempo che Google Cloud attende una risposta a una sonda. Il valore deve essere minore o uguale all'intervallo di controllo. - Imposta Soglia di stato integro su
2
operazioni riuscite consecutive. Questo definisce il numero di sondaggi sequenziali che devono essere riusciti affinché l'istanza sia considerata sana. - Imposta Soglia non corretta su
2
errori consecutivi. Questo definisce il numero di probe sequenziali che devono non riuscire affinché l'istanza sia considerata non integra.
- Imposta Intervallo di controllo su
Fai clic su Salva e continua per creare il controllo di integrità.
Fai clic su Crea per creare il servizio di backend.
Configurazione frontend
- Nel riquadro a sinistra della pagina Crea bilanciatore del carico delle applicazioni esterno globale, fai clic su Configurazione frontend.
- Nella pagina Configurazione frontend, in Nome, inserisci
web-app-ipv4-frontend
. - Imposta Protocollo su
HTTP
. - Imposta la versione IP su
IPv4
. - Imposta l'indirizzo IP su
web-app-ipv4
. - Imposta Porta su
80
. - Fai clic su Fine per creare il frontend.
Esamina e finalizza
Verifica le impostazioni di bilanciamento del carico prima di creare il bilanciatore del carico:
- Nel riquadro a sinistra della pagina Crea bilanciatore del carico delle applicazioni esterno globale, fai clic su Esamina e completa.
Nella pagina Rivedi e finalizza, verifica le seguenti impostazioni di Backend:
- Il servizio di backend è
web-app-backend
. - Il protocollo endpoint è
HTTP
. - Il controllo di integrità è
web-app-load-balancer-check
. - Il gruppo di istanze è
load-balancing-web-app-group
.
- Il servizio di backend è
Nella stessa pagina, verifica che Frontend utilizzi un indirizzo IP con Protocollo
HTTP
.
Nel riquadro a sinistra della pagina Crea bilanciatore del carico delle applicazioni esterno globale, fai clic su Crea per completare la creazione del bilanciatore del carico.
Potrebbe essere necessario attendere qualche minuto per il completamento della creazione del bilanciatore del carico.
Simulazione di un'interruzione del servizio a livello di zona
Puoi osservare la funzionalità del bilanciatore del carico simulando la mancata disponibilità diffusa di un'interruzione di servizio zonale. Questa simulazione funziona costringendo tutte le istanze situate in una zona specificata a segnalare uno stato non corretto nel percorso della richiesta /health
. Quando queste istanze segnalano uno stato non integro, non superano il controllo di integrità del bilanciamento del carico, il che fa sì che il bilanciatore del carico smetta di indirizzare il traffico a queste istanze.
Monitora le zone a cui il bilanciatore del carico indirizza il traffico.
Nella console Google Cloud, vai a Cloud Shell.
Cloud Shell si apre in un riquadro della console Google Cloud. L'inizializzazione della sessione può richiedere alcuni secondi.
Salva l'indirizzo IP esterno statico del bilanciatore del carico:
Recupera l'indirizzo IP esterno dalla regola di forwarding frontend del bilanciatore del carico inserendo il seguente comando nel terminal:
gcloud compute forwarding-rules describe web-app-ipv4-frontend --global
Copia
EXTERNAl_IP_ADDRESS
dall'output:IPAddress: EXTERNAl_IP_ADDRESS ...
Crea una variabile bash locale:
export LOAD_BALANCER_IP=EXTERNAl_IP_ADDRESS
dove
EXTERNAl_IP_ADDRESS
è l'indirizzo IP esterno che hai copiato.
Per monitorare le zone a cui il bilanciatore del carico indirizza il traffico, esegui lo script bash seguente:
while true do BODY=$(curl -s "$LOAD_BALANCER_IP") NAME=$(echo -n "$BODY" | grep "load-balancing-web-app-group" | perl -pe 's/.+?load-balancing-web-app-group-(.+?)<.+/\1/') ZONE=$(echo -n "$BODY" | grep "us-" | perl -pe 's/.+?(us-.+?)<.+/\1/') echo $ZONE done
Questo script tenta continuamente di connettersi all'applicazione web tramite l'indirizzo IP del frontend del bilanciatore del carico e per ogni connessione stampa la zona in cui è in esecuzione l'applicazione web.
L'output risultante deve includere le zone
us-central1-b
,us-central1-c
eus-central1-f
:us-central1-f us-central1-b us-central1-c us-central1-f us-central1-f us-central1-c us-central1-f us-central1-c us-central1-c
Tieni aperto questo terminale.
Mentre il monitor è in esecuzione, inizia a simulare l'interruzione di servizio zonale.
- In Cloud Shell, apri una seconda sessione del terminale facendo clic sul pulsante Aggiungi.
Crea una variabile bash locale per l'ID progetto:
export PROJECT_ID=PROJECT_ID
dove
PROJECT_ID
è l'ID progetto del progetto corrente, visualizzato su ogni nuova riga in Cloud Shell:user@cloudshell:~ (PROJECT_ID)$
Crea una variabile bash locale per la zona che vuoi disattivare. Per simulare un errore della zona
us-central1-f
, utilizza il seguente comando:export DISABLE_ZONE=us-central1-f
Quindi, esegui lo script bash seguente. Questo script fa in modo che le istanze dell'applicazione web di demo nella zona disattivata generino risposte non valide al controllo di integrità del bilanciatore del carico. Le risposte non corrette inducono il bilanciatore del carico a indirizzare il traffico lontano da queste istanze.
export MACHINES=$(gcloud --project=$PROJECT_ID compute instances list --filter="zone:($DISABLE_ZONE)" --format="csv(name,networkInterfaces[0].accessConfigs[0].natIP)" | grep "load-balancing-web-app-group") for i in $MACHINES; do NAME=$(echo "$i" | cut -f1 -d,) IP=$(echo "$i" | cut -f2 -d,) echo "Simulating zonal failure for zone $DISABLE_ZONE, instance $NAME" curl -q -s "http://$IP/makeUnhealthy" >/dev/null --retry 2 done
Dopo un breve ritardo, il bilanciatore del carico smette di indirizzare il traffico alle zone non attive, quindi l'output della prima finestra del terminale smette di elencare la zona
us-central1-f
:us-central1-c us-central1-c us-central1-c us-central1-b us-central1-b us-central1-c us-central1-b us-central1-c us-central1-c
Ciò indica che il bilanciatore del carico indirizza il traffico solo alle istanze integre e attive.
Tieni aperti entrambi i terminali.
Nel secondo terminale, crea una variabile bash locale per la zona che vuoi ripristinare. Per ripristinare il traffico nella zona
us-central1-f
, utilizza il seguente comando:export ENABLE_ZONE=us-central1-f
Quindi, esegui lo script bash seguente. Questo script fa in modo che le istanze dell'applicazione web di demo nella zona abilitata generino risposte integre al controllo di integrità del bilanciatore del carico. Le risposte corrette fanno in modo che il bilanciatore del carico inizi a distribuire nuovamente il traffico verso queste istanze.
export MACHINES=$(gcloud --project=$PROJECT_ID compute instances list --filter="zone:($ENABLE_ZONE)" --format="csv(name,networkInterfaces[0].accessConfigs[0].natIP)" | grep "load-balancing-web-app-group") for i in $MACHINES; do NAME=$(echo "$i" | cut -f1 -d,) IP=$(echo "$i" | cut -f2 -d,) echo "Simulating zonal restoration for zone $ENABLE_ZONE, instance $NAME" curl -q -s "http://$IP/makeHealthy" >/dev/null --retry 2 done
Dopo alcuni minuti, l'output della prima finestra del terminale elenca gradualmente di nuovo la zona
us-central1-f
:us-central1-b us-central1-b us-central1-c us-central1-f us-central1-c us-central1-c us-central1-b us-central1-c us-central1-f
Ciò indica che il bilanciatore del carico indirizza nuovamente il traffico in entrata a tutte le zone.
Al termine, chiudi entrambi i terminali.
(Facoltativo) Limitare il traffico in entrata
Quando hai creato il gruppo di istanze gestite regionale, potevi accedere a ogni istanza direttamente tramite il relativo indirizzo IP esterno temporaneo. Tuttavia, ora che hai preparato un bilanciatore del carico e un indirizzo IP esterno statico, potresti voler modificare il firewall di rete in modo che il traffico in entrata debba passare per il bilanciatore del carico.
Se vuoi limitare il traffico in entrata al bilanciatore del carico, modifica il firewall di rete per disattivare l'indirizzo IP esterno temporaneo per ogni istanza.
Modifica la regola del firewall per limitare il traffico HTTP in modo che sia possibile accedere all'applicazione web solo utilizzando il bilanciatore del carico:
Nella console Google Cloud, vai alla pagina Firewall.
In Nome, fai clic su
allow-web-app-http
.Fai clic su Modifica.
Modifica gli intervalli IP di origine per consentire solo i probe del controllo di integrità:
- Elimina
0.0.0.0/0
. - Nella stessa riga, inserisci
130.211.0.0/22
e premi Tab. - Nella stessa riga, inserisci
35.191.0.0/16
e premi Tab.
- Elimina
Fai clic su Salva.
Verifica di non poter connetterti all'applicazione web utilizzando l'indirizzo IP esterno temporaneo di un'istanza specifica:
Nella console Google Cloud, vai alla pagina Gruppi di istanze.
Fai clic su
load-balancing-web-app-group
per visualizzare le istanze del gruppo.In IP esterno, fai clic su un indirizzo IP per connettere l'istanza. Si apre una nuova scheda del browser, ma l'applicazione web non si apre. Alla fine, la pagina mostrerà un errore di timeout.
Al termine, chiudi la scheda del browser per l'istanza.
Verifica di poter connetterti all'applicazione web utilizzando il bilanciatore del carico:
Nella console Google Cloud, vai alla pagina Bilanciamento del carico.
In Nome, fai clic su
web-app-load-balancer
per espandere il bilanciatore del carico appena creato.Per connetterti all'app web tramite gli indirizzi IP statici esterni, cerca Frontend e IP:Port e copia l'indirizzo IP. Quindi, apri una nuova scheda del browser e incolla l'indirizzo IP nella barra degli indirizzi. Dovresti visualizzare l'applicazione web di esempio:
Tieni presente che, ogni volta che aggiorni la pagina, il bilanciatore del carico si connette a istanze diverse in zone diverse. Questo accade perché non ti colleghi direttamente a un'istanza, ma al bilanciatore del carico, che seleziona l'istanza a cui ti reindirizza.
Al termine, chiudi la scheda del browser per l'applicazione web di esempio.
Esegui la pulizia
Al termine del tutorial, puoi eliminare le risorse che hai creato in modo che smettano di utilizzare la quota e di generare addebiti. Le seguenti sezioni descrivono come eliminare o disattivare queste risorse.
Se hai creato un progetto separato per questo tutorial, elimina l'intero progetto. In caso contrario, se il progetto contiene risorse che vuoi conservare, elimina solo le risorse create in questo tutorial.
Elimina il progetto
- In the Google Cloud console, go to the Manage resources page.
- In the project list, select the project that you want to delete, and then click Delete.
- In the dialog, type the project ID, and then click Shut down to delete the project.
Eliminazione di risorse specifiche
Eliminazione del bilanciatore del carico
Nella console Google Cloud, vai alla pagina Bilanciamento del carico.
Fai clic sulla casella di controllo accanto a
web-app-load-balancer
.Fai clic su
Elimina nella parte superiore della pagina.Nella nuova finestra, seleziona tutte le caselle di controllo. Fai clic su Elimina il bilanciatore del carico e le risorse selezionate per confermare l'eliminazione.
Eliminazione dell'indirizzo IP esterno statico
Nella console Google Cloud, vai alla pagina Indirizzi IP esterni.
Fai clic sulla casella di controllo accanto a
web-app-ipv4
.Fai clic su
Rilascia indirizzo statico nella parte superiore della pagina. Nella nuova finestra, fai clic su Elimina per confermare l'eliminazione.
Eliminazione del gruppo di istanze
- In the Google Cloud console, go to the Instance groups page.
-
Select the checkbox for
your
load-balancing-web-app-group
instance group. - To delete the instance group, click Delete.
Eliminazione del modello di istanza
Nella console Google Cloud, vai alla pagina Modelli di istanza.
Fai clic sulla casella di controllo accanto a
load-balancing-web-app-template
.Fai clic su
Elimina nella parte superiore della pagina. Nella nuova finestra, fai clic su Elimina per confermare l'eliminazione.
Eliminazione della rete VPC
Nella console Google Cloud, vai alla pagina Reti VPC.
Fai clic su
web-app-vpc
.Fai clic su
Elimina nella parte superiore della pagina. Nella nuova finestra, fai clic su Elimina per confermare l'eliminazione.
Passaggi successivi
- Prova un altro tutorial:
- Scopri di più sui gruppi di istanze gestite.
- Scopri di più sul bilanciamento del carico.
- Scopri di più sull'ottimizzazione della latenza delle applicazioni con il bilanciamento del carico.
- Scopri di più sulla progettazione di sistemi robusti.
- Scopri di più su come creare applicazioni web scalabili e resilienti su Google Cloud.