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 alla tua 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 una singola entità. Quando un gruppo di istanze gestite ha la scalabilità automatica attivata, il numero di VM nel gruppo di istanze aumenta (scale out) o diminuisce (scale in) automaticamente in base al valore target specificato per la policy di scalabilità automatica.

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

Obiettivi

• Lancia un'applicazione web dimostrativa 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.

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Prima di iniziare

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Architettura dell'applicazione

L'applicazione include i seguenti componenti di Compute Engine:

• Regola firewall: un firewall di Google Cloudche ti permette 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.

Avvio dell'applicazione web

Questo tutorial utilizza un'applicazione web archiviata su GitHub. Per scoprire di più sulle modalità di implementazione dell'applicazione, vedi 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 nella rete predefinita e hanno il tag di rete http-server.

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 per selezionare 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 a tutti gli indirizzi IP.

9. In Protocolli e porte, seleziona Protocolli e porte specificati. Poi 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 avvia l'applicazione web demo all'avvio:

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

   Vai a Template 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, il tag di rete http-server viene applicato 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 sia disponibile nel corso di eventi estremi, come interruzioni a livello di zona, Compute Engine consiglia di distribuire l'applicazione in più zone.

7. In Regione, seleziona us-central1.

8. Per 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 il Numero minimo di istanze su 3.

      Suggerimento avanzato: 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 le istanze di una zona non sono disponibili, quelle rimanenti soddisfino 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 Selezione delle dimensioni del gruppo di istanze per garantire la disponibilità.

   3. Imposta il Numero massimo di istanze su 6.

   4. Imposta il Periodo di inizializzazione su 120 secondi.

      Suggerimento professionale:il periodo di inizializzazione è il numero di secondi dopo la creazione di un'istanza che lo scaler automatico deve attendere prima di utilizzare le informazioni sull'istanza per le decisioni di scalabilità. Quando una VM viene inizializzata, l'utilizzo della CPU non è affidabile per la scalabilità automatica. Per impedire al gestore della scalabilità automatica di scalare 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 Monitoraggio dei grafici e dei 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 Policy 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. Viene visualizzata la pagina Gruppi di istanze.

    Nota: attendi alcuni minuti affinché tutte le istanze del gruppo siano in esecuzione e pronte a 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 dimostrativa:

       

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

       • Verifica che il gruppo di istanze sia pronto. Se l'applicazione non viene caricata 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 abilitata l'opzione Consenti traffico HTTP. Quindi, verifica che la regola firewall allow-web-app-http sia stata creata correttamente.

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

Osservare la scalabilità automatica

Per ulteriori informazioni sui comportamenti della 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 le dimensioni del gruppo in base alle necessità 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 della scalabilità automatica nella console Google Cloud :

1. Nella pagina Gruppi di istanze per il gruppo di istanze autoscaling-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 scalata automaticamente rispetto all'utilizzo, consulta il grafico Utilizzo dello scalatore automatico (CPU). Il grafico mostra l'utilizzo, ovvero l'utilizzo totale della CPU delle istanze VM nel gruppo, e la capacità, ovvero l'utilizzo cumulativo della CPU target 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 il numero di istanze, se possibile.

Tieni aperta questa finestra.

Simula lo scale out

Lo scale out 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 finché l'utilizzo della CPU non diminuisce fino al valore target di utilizzo della CPU o finché le dimensioni del gruppo di istanze non sono uguali al Numero massimo di istanze, impostato su 6.

Per attivare lo scale out, aumenta l'utilizzo della CPU per le tue 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, che si trova 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 del progetto attuale, visualizzato su ogni nuova riga in Cloud Shell:

   user@cloudshell:~ ([PROJECT_ID])$
   

3. Esegui lo script bash seguente. Questo script fa in modo che le istanze dell'applicazione web dimostrativa abbiano un carico maggiore, il che aumenta l'utilizzo della CPU. Dopo alcuni minuti, l'utilizzo della CPU supererà il valore target, spingendo 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 che l'utilizzo della CPU è aumentato, il che attiva la scalabilità automatica per aumentare la capacità incrementando il numero di istanze.

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

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

Tieni aperte entrambe le finestre.

Simula lo fare lo scale in

La riduzione della scalabilità si verifica quando l'utilizzo medio della CPU del gruppo di istanze è significativamente inferiore al valore target. Durante fare lo scale in, il gestore della scalabilità automatica diminuisce gradualmente le dimensioni del gruppo di istanze finché l'utilizzo della CPU non aumenta fino all'utilizzo della CPU target o finché le dimensioni del gruppo di istanze non sono uguali 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 nello scale in, ma in realtà è una funzionalità integrata della scalabilità automatica. Il ritardo garantisce che il numero inferiore di istanze sia sufficiente per supportare il picco di carico osservato durante il periodo di stabilizzazione. Per ulteriori informazioni sul periodo di stabilizzazione, vedi Ritardi nella riduzione della scalabilità.

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

1. Esegui lo script bash seguente. Questo script fa in modo che le istanze dell'applicazione web dimostrativa abbiano un carico ridotto, il che diminuisce l'utilizzo della CPU. Dopo alcuni minuti, l'utilizzo della CPU scenderà al di sotto del valore target, spingendo 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 qualche minuto, nella scheda Monitoraggio viene visualizzato che l'utilizzo della CPU è diminuito. 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 tre istanze.

Al termine, chiudi entrambe le finestre.

Esegui la pulizia

Al termine del tutorial, puoi eliminare le risorse che hai creato in modo che non utilizzino più la quota generando 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 che hai 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, puoi riutilizzare i progetti ed evitare così di 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 viene utilizzato da un gruppo di istanze gestite.

1. Nella console Google Cloud , vai alla pagina Template 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 ad alta affidabilità.
  • Utilizzo del bilanciamento del carico per applicazioni ad alta affidabilità
• Scopri di più sui gruppi di istanze gestite.
• Scopri di più sulla scalabilità automatica.
• Scopri di più sulla progettazione di sistemi solidi.
• Scopri di più sulla creazione di applicazioni web scalabili e resilienti su Google Cloud.