Utilizzo della scalabilità automatica per applicazioni altamente scalabili

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Questo tutorial spiega come utilizzare la scalabilità automatica per regolare automaticamente il numero di istanze VM che ospitano la tua applicazione, consentendo all'applicazione di adattarsi a quantità variabili di traffico.

Per utilizzare la scalabilità automatica, ospita l'applicazione su un gruppo di istanze gestite. Un gruppo di istanze gestite è una raccolta di istanze che eseguono tutte la stessa applicazione e possono essere gestite come un'unica entità. Quando la scalabilità automatica è attivata per un gruppo di istanze gestite, il numero di VM nel gruppo aumenta (esegue l'espansione) o diminuisce (esegue la contrazione) automaticamente in base al valore target specificato per la policy di scalabilità automatica.

Questo tutorial include i passaggi dettagliati per il lancio di un'applicazione web su un gruppo di istanze gestite, la configurazione della scalabilità automatica, la configurazione dell'accesso alla rete e l'osservazione della scalabilità automatica simulando picchi e cali di carico. A seconda della tua esperienza con queste funzionalità, il completamento del tutorial richiede circa 20 minuti.

Obiettivi

• Avvia un'applicazione web demo su un gruppo di istanze gestite.
• Osserva gli effetti della scalabilità automatica simulando picchi e cali di traffico.

Costi

In questo documento utilizzi i seguenti componenti fatturabili di Google Cloud:

• Compute Engine

Per generare una stima dei costi in base all'utilizzo previsto, utilizza il Calcolatore prezzi. I nuovi utenti di Google Cloud potrebbero essere idonei per una prova gratuita.

Prima di iniziare

1. Sign in to your Google Cloud account. If you're new to Google Cloud, create an account to evaluate how our products perform in real-world scenarios. New customers also get $300 in free credits to run, test, and deploy workloads.

2. 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

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

4. 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

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

Architettura dell'applicazione

L'applicazione include i seguenti componenti Compute Engine:

• Regola firewall: un firewall di Google Cloud che ti consente di consentire o negare il traffico alle 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.

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 gestite includendo uno script di avvio in un modello di istanza. Per consentire il traffico HTTP all'applicazione web, crea una regola firewall.

Crea una regola firewall

Nota: questa regola firewall consente il traffico HTTP in entrata per tutte le istanze che si trovano sulla rete predefinita e hanno il http-server tag di rete

.

Crea una regola firewall per consentire il traffico HTTP all'applicazione web:

1. Nella console Google Cloud, vai alla pagina Firewall.

   Vai a Firewall

2. Fai clic su Crea regola firewall.

3. In Nome, inserisci default-allow-http.

4. Imposta Rete su default.

5. Imposta Destinazioni su Specified target tags.

6. In Tag di destinazione, inserisci http-server.

7. Imposta Filtro di origine su IPv4 ranges.

8. In Intervalli IPv4 di origine, inserisci 0.0.0.0/0

   per consentire l'accesso per tutti gli indirizzi IP.

9. In Protocolli e porte, seleziona Protocolli e porte specificati. Quindi, seleziona TCP e inserisci 80 per consentire l'accesso per il traffico HTTP.

10. Fai clic su Crea.

Crea un modello di istanza

Crea un modello di istanza che avvii l'applicazione web di demo all'avvio:

1. Nella console Google Cloud, vai alla pagina Modelli di istanza.

   Vai a Modelli di istanza

2. Fai clic su Crea modello istanza.

3. In Nome, inserisci autoscaling-web-app-template.

4. In Configurazione macchina, imposta Tipo di macchina su e2-standard-2.

5. In Firewall, seleziona la casella di controllo Consenti traffico HTTP. In questo modo, viene applicato il tag di rete http-server a ogni istanza creata da questo modello.

6. Espandi la sezione Opzioni avanzate per visualizzare le impostazioni avanzate.

7. Espandi la sezione Gestione.

8. 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
   

   Questo script fa in modo che ogni VM esegua l'applicazione web durante l'avvio.

9. Fai clic su Crea.

Creare un gruppo di istanze gestite

Crea un gruppo di istanze regionale per iniziare a eseguire l'applicazione web:

1. Nella console Google Cloud, vai alla pagina Gruppi di istanze.

   Vai a Gruppi di istanze

2. Fai clic su Crea gruppo di istanze per creare un nuovo gruppo di istanze.

3. Seleziona Nuovo gruppo di istanze gestite (stateless)."

4. In Nome, inserisci autoscaling-web-app-group.

5. In Modello di istanza, seleziona autoscaling-web-app-template.

6. In Località, seleziona Più zone.

   Suggerimento avanzato:per assicurarti che la tua applicazione sia disponibile durante eventi estremi, come interruzioni zonali, Compute Engine consiglia di distribuire l'applicazione su più zone.

7. In Regione, seleziona us-central1.

8. In Zone (Zone), seleziona le seguenti zone dall'elenco a discesa:

   • us-central1-b
   • us-central1-c
   • us-central1-f

9. Configura la scalabilità automatica per il gruppo di istanze:

   1. In Modalità di scalabilità automatica, seleziona On: aggiungi e rimuovi istanze al gruppo.

   2. Imposta Numero minimo di istanze su 3.

      Suggerimento per professionisti: quando crei un gruppo di istanze gestite a livello di regione, Compute Engine consiglia di eseguire il provisioning di un numero sufficiente di istanze in modo che, se tutte le istanze di una zona non sono disponibili, quelle rimanenti coprono comunque il numero minimo di istanze richiesto. Tuttavia, l'esecuzione del provisioning di più istanze del necessario potrebbe comportare costi aggiuntivi. Per ulteriori informazioni, consulta Selezionare le dimensioni del gruppo di istanze per garantire la disponibilità.

   3. Imposta Numero massimo di istanze su 6.

   4. Imposta il periodo di inizializzazione su 120 secondi.

      Suggerimento per professionisti:il periodo di inizializzazione è il numero di secondi dopo la creazione di un'istanza che l'autoscaler deve attendere prima di utilizzare le informazioni sull'istanza per le decisioni di scalabilità. Quando una VM è in fase di inizializzazione, l'utilizzo della CPU non è affidabile per la scalabilità automatica. Per impedire al gestore della scalabilità automatica di eseguire la scalabilità in base a dati imprecisi, assicurati che il periodo di inizializzazione sia più lungo del tempo necessario per la stabilizzazione iniziale dell'utilizzo della CPU della VM. Per ulteriori informazioni, consulta Periodo di inizializzazione e Monitorare i grafici e i log della scalabilità automatica.

   5. In Metriche di scalabilità automatica, seleziona Utilizzo CPU come tipo di metrica. Per scoprire di più sulle metriche di scalabilità automatica, consulta Criterio di scalabilità automatica.

   6. Imposta Utilizzo CPU target su 60.

   7. Fai clic su Fine.

10. In Riparazione automatica, seleziona Nessun controllo di integrità dall'elenco a discesa Controllo di integrità.

11. Fai clic su Crea. Verrà visualizzata la pagina Gruppi di istanze.

    Nota: attendi qualche minuto finché tutte le istanze del gruppo non sono in esecuzione e pronte per visualizzare l'applicazione web.

12. Per verificare che le istanze siano in esecuzione:

    1. Nella pagina Gruppi di istanze della console Google Cloud, fai clic su autoscaling-web-app-group per visualizzare le istanze del gruppo.

    2. 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:

       

       Nota: se non riesci a collegarti all'applicazione web dopo aver aspettato alcuni minuti, verifica lo stato dell'istanza e le impostazioni di rete:

       • Verifica che il gruppo di istanze sia pronto. Se l'applicazione non riesce a caricarsi con lo stato ERR_CONNECTION_REFUSED, attendi qualche minuto per il completamento dell'esecuzione dello script di avvio.
       • Verifica che nel modello di istanza del gruppo sia attivata l'opzione Consenti traffico HTTP. Poi, verifica che la regola firewall allow-web-app-http sia stata creata correttamente.

       Al termine, chiudi la scheda del browser per l'applicazione web di esempio.

Monitoraggio della scalabilità automatica

Per ulteriori informazioni sui comportamenti di scalabilità automatica, consulta Informazioni sulle decisioni di scalabilità automatica.

Monitorare la scalabilità automatica

Il gruppo di istanze che hai creato utilizza un criterio di scalabilità automatica basato sull'utilizzo della CPU. Ciò significa che il gestore della scalabilità automatica aumenta o riduce il gruppo in base alle esigenze per mantenere l'utilizzo della CPU target del 60%.

Per monitorare le dimensioni e l'utilizzo della CPU del gruppo di istanze, utilizza i grafici di scalabilità automatica nella console Google Cloud:

1. Nella pagina Gruppi di istanze del gruppo di istanzeautoscaling-web-app-group, fai clic sulla scheda Monitoraggio.
2. Puoi monitorare la scalabilità automatica dal grafico Dimensione gruppo. Il grafico mostra Istanze, che rappresenta il numero di istanze VM nel gruppo nel tempo.

3. (Facoltativo) Per monitorare la capacità con scalabilità automatica rispetto all'utilizzo, consulta il grafico Utilizzo dell'autoscaler (CPU). Il grafico mostra Utilizzo, ovvero l'utilizzo totale della CPU delle istanze VM nel gruppo, e Capacità, ovvero l'utilizzo della CPU target cumulativo del gruppo (utilizzo della CPU target moltiplicato per il numero di istanze VM).

   La scalabilità automatica tenta di far corrispondere la capacità all'utilizzo modificando, se possibile, il numero di istanze.

Tieni aperta questa finestra.

Simulare lo scale out

L'escaling si verifica quando l'utilizzo medio della CPU del gruppo di istanze è significativamente superiore al valore target. Durante lo scale out, il gestore della scalabilità automatica aumenta gradualmente le dimensioni del gruppo di istanze fino a quando l'utilizzo della CPU non diminuisce fino al valore dell'utilizzo della CPU target o fino a quando le dimensioni del gruppo di istanze non equivalgono al Numero massimo di istanze, impostato su 6.

Per attivare lo scale out, aumenta l'utilizzo della CPU per le istanze:

1. Nella console Google Cloud, apri Cloud Shell.

   Apri Cloud Shell

   Cloud Shell si apre nella parte inferiore della console Google Cloud. L'inizializzazione della sessione può richiedere alcuni secondi.

   Suggerimento avanzato:

   Puoi aprire Cloud Shell da qualsiasi pagina della console Google Cloud utilizzando il pulsante Attiva Cloud Shell nell'angolo in alto a destra di ogni pagina della console Google Cloud.

2. 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])$
   

3. Esegui il seguente script bash. Questo script fa sì che le istanze dell'applicazione web demo abbiano un carico maggiore, il che aumenta l'utilizzo della CPU. Dopo alcuni minuti, l'utilizzo della CPU supererà il valore target, inducendo la scalabilità automatica ad aumentare le dimensioni del gruppo di istanze.

   export MACHINES=$(gcloud --project=$PROJECT_ID compute instances list --format="csv(name,networkInterfaces[0].accessConfigs[0].natIP)" | grep "autoscaling-web-app-group")
   for i in $MACHINES;
   do
     NAME=$(echo "$i" | cut -f1 -d,)
     IP=$(echo "$i" | cut -f2 -d,)
     echo "Simulating high load for instance $NAME"
     curl -q -s "http://$IP/startLoad" >/dev/null --retry 2
   done
   

4. Apri la scheda Monitoraggio nella console Google Cloud.

   Dopo alcuni minuti, nella scheda Monitoraggio viene visualizzato l'aumento dell'utilizzo della CPU, che attiva la scalabilità automatica per aumentare la capacità aumentando il numero di istanze.

   Nota: potresti dover aggiornare la pagina per visualizzare il grafico più recente.

   Potresti anche notare che ora nella scheda Panoramica sono elencate 6 istanze.

Tieni aperte entrambe le finestre.

Simulare fare lo scale in

La riduzione avviene quando l'utilizzo medio della CPU del gruppo di istanze è significativamente inferiore al valore target. Durante fare lo scale in, lo strumento di scalabilità automatica diminuisce gradualmente le dimensioni del gruppo di istanze fino a quando l'utilizzo della CPU non raggiunge l'utilizzo della CPU target o fino a quando le dimensioni del gruppo di istanze non corrispondono al Numero minimo di istanze, impostato su 3.

Nota: per evitare fare lo scale in preventivo, il gestore della scalabilità automatica calcola la dimensione target consigliata del gruppo in base al carico di picco durante il periodo di stabilizzazione. Il periodo di stabilizzazione potrebbe sembrare un ritardo nel ridimensionamento, ma in realtà è una funzionalità integrata della scalabilità automatica. Il ritardo garantisce che il gruppo di dimensioni inferiori sia sufficiente per supportare il carico di picco osservato durante il periodo di stabilizzazione. Per ulteriori informazioni sul periodo di stabilizzazione, consulta Ritardi nell'applicazione della scalabilità.

Per attivare fare lo scale in, riduci l'utilizzo della CPU per le istanze:

1. Esegui il seguente script bash. Questo script riduce il carico delle istanze dell'applicazione web di demo, il che riduce l'utilizzo della CPU. Dopo alcuni minuti, l'utilizzo della CPU scenderà al di sotto del valore target, inducendo il gestore della scalabilità automatica a ridurre le dimensioni del gruppo di istanze.

   export MACHINES=$(gcloud --project=$PROJECT_ID compute instances list --format="csv(name,networkInterfaces[0].accessConfigs[0].natIP)" | grep "autoscaling-web-app-group")
   for i in $MACHINES;
   do
     NAME=$(echo "$i" | cut -f1 -d,)
     IP=$(echo "$i" | cut -f2 -d,)
     echo "Simulating low load for instance $NAME"
     curl -q -s "http://$IP/stopLoad" >/dev/null --retry 2
   done
   

2. Apri la scheda Monitoraggio nella console Google Cloud.

   Dopo alcuni minuti, nella scheda Monitoraggio viene visualizzato un calo dell'utilizzo della CPU. Dopo il periodo di stabilizzazione, che verifica che il carico sia costantemente inferiore, la scalabilità automatica riduce la capacità diminuendo il numero di istanze.

   Nota: potresti dover aggiornare la pagina per visualizzare il grafico più recente.

   Potresti anche notare che nella scheda Panoramica sono elencate solo 3 istanze.

Al termine, chiudi entrambe le finestre.

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

Attenzione: l'eliminazione di un progetto ha i seguenti effetti:

• L'intero contenuto del progetto viene eliminato. Se hai utilizzato un progetto esistente per le attività descritte in questo documento, quando lo elimini elimini anche tutto il lavoro svolto nel progetto.
• Gli ID progetto personalizzati non sono più disponibili. Quando hai creato questo progetto, potresti aver creato un ID progetto personalizzato che vuoi utilizzare in futuro. Per conservare gli URL che utilizzano l'ID progetto, ad esempio un URL appspot.com, elimina le risorse selezionate all'interno del progetto anziché eliminare l'intero progetto.

Se intendi esplorare più architetture, tutorial o guide rapide, il riuso dei progetti può aiutarti a non superare i limiti di quota.

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.

Eliminazione di risorse specifiche

Eliminazione del gruppo di istanze

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

   Go to Instance groups

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

Eliminazione del modello di istanza

Nota: devi completare l'eliminazione del gruppo di istanze prima di eliminare il modello di istanza. Non puoi eliminare un modello di istanza se un gruppo di istanze gestite lo utilizza.

1. Nella console Google Cloud, vai alla pagina Modelli di istanza.

   Vai a Modelli di istanza

2. Fai clic sulla casella di controllo accanto a autoscaling-web-app-template.

3. Fai clic su Elimina nella parte superiore della pagina. Nella nuova finestra, fai clic su Elimina per confermare l'eliminazione.

Eliminazione della regola firewall

1. Nella console Google Cloud, vai alla pagina Regole firewall.

   Vai a Regole firewall

2. Fai clic sulla casella di controllo accanto alla regola firewall denominata default-allow-http.

3. Fai clic su Elimina. Nella nuova finestra, fai clic su Elimina per confermare l'eliminazione.

Passaggi successivi

• Prova un altro tutorial:
  • Utilizzo della riparazione automatica per applicazioni a disponibilità elevata.
  • Utilizzo del bilanciamento del carico per applicazioni a disponibilità elevata.
• Scopri di più sui gruppi di istanze gestite.
• Scopri di più sulla scalabilità automatica.
• Scopri di più sulla progettazione di sistemi robusti.
• Scopri di più su come creare applicazioni web scalabili e resilienti su Google Cloud.