Effectuer un autoscaling des clusters Dataproc

Qu'est-ce que l'autoscaling ?

Il est difficile d'estimer le nombre "correct" de nœuds de calcul du cluster pour une charge de travail ; la plupart du temps, une taille de cluster unique pour un pipeline entier n'est pas la solution idéale. Le scaling du cluster déclenché par l'utilisateur résout partiellement ce problème, mais nécessite de surveiller l'utilisation du cluster et une intervention manuelle.

L'API AutoscalingPolicies de Dataproc fournit un mécanisme permettant d'automatiser la gestion des ressources de cluster, et permet d'activer l'autoscaling des VM de nœud de calcul du cluster. Une règle d'autoscaling (Autoscaling Policy) est une configuration réutilisable qui décrit la façon dont les nœuds de calcul du cluster qui utilisent cette règle doivent effectuer leur scaling. Elle définit des limites de scaling, des paramètres de fréquence et d'agressivité afin de fournir un contrôle ultraprécis sur les ressources du cluster tout au long de son existence.

Quand utiliser l'autoscaling

Utiliser l'autoscaling :

pour des clusters qui stockent des données dans des services externes, tels que Cloud Storage ou BigQuery

pour des clusters qui traitent de nombreuses tâches

pour faire effectuer un scaling à la hausse des clusters de tâches uniques

avec le mode de flexibilité améliorée pour les tâches par lot Spark

L'autoscaling n'est pas recommandé avec les éléments suivants :

HDFS: : l'autoscaling n'est pas conçu pour effectuer le scaling HDFS sur le cluster pour les raisons suivantes :
1. L'utilisation HDFS n'est pas un signal d'autoscaling.
2. Les données HDFS ne sont hébergées que sur des nœuds de calcul primaires. Le nombre de nœuds de calcul principaux doit être suffisant pour héberger toutes les données HDFS.
3. La mise hors service des DataNodes HDFS peut retarder la suppression des nœuds de calcul. Datanodes copie les blocs HDFS dans d'autres DataNodes avant la suppression d'un nœud de calcul. Ce processus peut prendre plusieurs heures en fonction de la taille des données et du facteur de réplication.
Libellés des nœuds YARN : l'autoscaling n'est pas compatible avec les libellés de nœuds YARN, ni la propriété dataproc:am.primary_only en raison de YARN-9088. YARN signale incorrectement les métriques de cluster lorsque des libellés de nœuds sont utilisés.
Spark Structured Streaming : l'autoscaling n'est pas compatible avec Spark Structured Streaming (consultez la section Autoscaling et Spark Structured Streaming).
Clusters inactifs : l'autoscaling n'est pas recommandé pour la réduction de la taille d'un cluster à sa taille minimale lorsqu'il est inactif. La création d'un cluster étant aussi rapide que son redimensionnement, envisagez de supprimer les clusters inactifs et de les recréer au besoin. Les outils suivants facilitent ce modèle "éphémère" :

Utilisez les workflows Dataproc pour planifier un ensemble de tâches sur un cluster dédié, puis supprimez le cluster lorsque les tâches sont terminées. Pour une orchestration plus avancée, utilisez le service Cloud Composer qui est basé sur Apache Airflow.

Pour les clusters qui traitent des requêtes adhoc ou des flux de travail planifiés en externe, utilisez la suppression planifiée du cluster pour supprimer le cluster après une période d'inactivité ou une durée spécifiée, ou à une heure spécifique.

Charges de travail de tailles différentes:lorsque des tâches de petite et de grande taille s'exécutent sur un cluster, la mise hors service concertée du scaling à la baisse attend que les tâches volumineuses soient terminées. Par conséquent, une tâche de longue durée retarde l'autoscaling des ressources pour les petites tâches exécutées sur le cluster jusqu'à ce que la tâche de longue durée soit terminée. Pour éviter ce résultat, regroupez les tâches plus petites de taille similaire sur un cluster et isolez chaque tâche de longue durée sur un cluster distinct.

Activer l'autoscaling

Pour activer l'autoscaling sur un cluster :

Créez une règle d'autoscaling.
L'une des options ci-dessous :
1. Créez un cluster d'autoscaling, ou
2. Activez l'autoscaling sur un cluster existant.

Créer une règle d'autoscaling

Commande gcloud

Vous pouvez utiliser la commande gcloud dataproc autoscaling-policies import pour créer une règle d'autoscaling. Elle lit un fichier YAML local qui définit une règle d'autoscaling. Le format et le contenu du fichier doivent correspondre aux objets de configuration et aux champs définis par l'API REST autoscalingPolicies.

L'exemple YAML suivant définit une règle spécifiant tous les champs obligatoires. Il fournit également les valeurs minInstances et maxInstances pour les nœuds de calcul principaux, ainsi que la valeur maxInstances pour les nœuds de calcul (préemptifs) secondaires, et définit la valeur cooldownPeriod sur 4 minutes (la valeur par défaut est de 2 minutes). La workerConfig configure les nœuds de calcul principaux. Dans cet exemple, minInstances et maxInstances sont définis sur la même valeur pour éviter le scaling des nœuds de calcul principaux.

workerConfig:
  minInstances: 10
  maxInstances: 10
secondaryWorkerConfig:
  maxInstances: 50
basicAlgorithm:
  cooldownPeriod: 4m
  yarnConfig:
    scaleUpFactor: 0.05
    scaleDownFactor: 1.0
    gracefulDecommissionTimeout: 1h

Voici un autre exemple YAML qui spécifie tous les champs facultatifs et obligatoires des règles d'autoscaling.

workerConfig:
  minInstances: 10
  maxInstances: 10
  weight: 1
secondaryWorkerConfig:
  minInstances: 0
  maxInstances: 100
  weight: 1
basicAlgorithm:
  cooldownPeriod: 2m
  yarnConfig:
    scaleUpFactor: 0.05
    scaleDownFactor: 1.0
    scaleUpMinWorkerFraction: 0.0
    scaleDownMinWorkerFraction: 0.0
    gracefulDecommissionTimeout: 1h

Exécutez la commande gcloud suivante à partir d'un terminal local ou dans Cloud Shell pour créer la règle d'autoscaling. Nommez la règle. Ce nom deviendra la règle id, que vous pourrez utiliser dans les commandes gcloud ultérieures pour faire référence à la règle. Utilisez l'option --source pour spécifier le chemin d'accès au fichier local et le nom du fichier YAML de la règle d'autoscaling à importer.

gcloud dataproc autoscaling-policies import policy-name \
    --source=filepath/filename.yaml \
    --region=region

API REST

Créez une règle d'autoscaling en définissant AutoscalingPolicy dans le cadre d'une requête autoscalingPolicies.create.

Console

Pour créer une règle d'autoscaling, sélectionnez CRÉER UNE RÈGLE sur la page Règles d'autoscaling de Dataproc à l'aide de la console Google Cloud. Sur la page Create Policy, vous pouvez sélectionner un panneau de recommandation de règle pour remplir les champs des règles d'autoscaling pour un type de tâche ou un objectif de scaling spécifique.

Créer un cluster d'autoscaling

Après avoir créé une règle d'autoscaling, créez un cluster qui utilisera la règle d'autoscaling. Le cluster doit se trouver dans la même région que la règle d'autoscaling.

Commande gcloud

Exécutez la commande gcloud suivante à partir d'un terminal local ou dans Cloud Shell pour créer un cluster d'autoscaling. Attribuez un nom au cluster et utilisez l'option --autoscaling-policy pour spécifier policy id (nom de la règle que vous avez spécifiée lors de la création de la règle) ou de la règle resource URI (resource name) (voir les champs AutoscalingPolicy id et name).

gcloud dataproc clusters create cluster-name \
    --autoscaling-policy=policy id or resource URI \
    --region=region

Vous pouvez obtenir le nom complet de la ressource (ou URI) d'une règle en exécutant la commande gcloud suivante:

gcloud dataproc autoscaling-policies \
    describe policy-id \
    --region=region

API REST

Créez un cluster d'autoscaling en incluant AutoscalingConfig dans le cadre d'une requête clusters.create.

Pour afficher AutoscalingConfig.policyUri (nom de ressource de la règle), exécutez la commande gcloud suivante:

gcloud dataproc autoscaling-policies \
    describe policy-name \
    --region=region

Console

Vous pouvez sélectionner une règle d'autoscaling existante à appliquer à un nouveau cluster dans la section "Règle d'autoscaling" du panneau "Configurer un cluster" de la page Dataproc Créer un cluster de la console Google Cloud.

Activer l'autoscaling sur un cluster existant

Après avoir créé une règle d'autoscaling, vous pouvez l'activer sur un cluster existant dans la même région.

Commande gcloud

Exécutez la commande gcloud suivante à partir d'un terminal local ou dans Cloud Shell pour activer une règle d'autoscaling sur un cluster existant. Attribuez un nom au cluster et utilisez l'option --autoscaling-policy pour spécifier policy id (nom de la règle que vous avez spécifiée lors de la création de la règle) ou de la règle resource URI (resource name) (voir les champs AutoscalingPolicy id et name ).

gcloud dataproc clusters update cluster-name \
    --autoscaling-policy=policy id or resource URI \
    --region=region

Vous pouvez obtenir le nom complet de la ressource (ou URI) d'une règle en exécutant la commande gcloud suivante:

gcloud dataproc autoscaling-policies \
    describe policy-id \
    --region=region

API REST

Pour activer une règle d'autoscaling sur un cluster existant, définissez l'élément AutoscalingConfig.policyUri de la règle dans le paramètre updateMask d'une requête clusters.patch.

Pour afficher AutoscalingConfig.policyUri (nom de ressource de la règle), exécutez la commande gcloud suivante:

gcloud dataproc gcloud dataproc autoscaling-policies \
    describe policy-name \
    --region=region

Console

Actuellement, l'activation d'une règle d'autoscaling sur un cluster existant n'est pas disponible dans la console Google Cloud.

Utilisation des règles multi-cluster

Une règle d'autoscaling définit un comportement de scaling pouvant être appliqué à plusieurs clusters. Une règle d'autoscaling est mieux appliquée à plusieurs clusters lorsque ceux-ci partagent des charges de travail similaires ou exécutent des tâches avec des modèles d'utilisation des ressources similaires.
Vous pouvez mettre à jour une règle utilisée par plusieurs clusters. Les mises à jour affectent immédiatement le comportement de l'autoscaling pour tous les clusters utilisant la règle (voir autoscalingPolicies.update). Si vous ne souhaitez pas qu'une mise à jour de règle s'applique à un cluster qui utilise cette règle, désactivez l'autoscaling sur le cluster avant de mettre à jour la règle.

Commande gcloud

Exécutez la commande gcloud suivante à partir d'un terminal local ou dans Cloud Shell pour désactiver l'autoscaling sur un cluster.

gcloud dataproc clusters update cluster-name --disable-autoscaling \
    --region=region

API REST

Pour désactiver l'autoscaling sur un cluster, définissez AutoscalingConfig.policyUri sur la chaîne vide et définissez update_mask=config.autoscaling_config.policy_uri dans une requête clusters.patch.

Console

Actuellement, la désactivation de l'autoscaling sur un cluster n'est pas disponible dans la console Google Cloud.

Une règle utilisée par un ou plusieurs clusters ne peut pas être supprimée (voir autoscalingPolicies.delete).

Fonctionnement de l'autoscaling

L'autoscaling vérifie les métriques Hadoop YARN du cluster à la fin de l'intervalle entre chaque période d'autoscaling pour déterminer si le cluster doit être redimensionné et, le cas échéant, l'ampleur de la mise à jour.

La valeur de la métrique de ressource YAML en attente (mémoire en attente ou cœurs en attente) détermine si le scaling à la hausse ou à la baisse doit être effectué. Une valeur supérieure à 0 indique que les tâches YAML attendent des ressources et qu'un scaling à la hausse peut être nécessaire. Une valeur 0 indique que YARN dispose de suffisamment de ressources pour qu'un scaling à la baisse ou d'autres modifications ne soient pas nécessaires.

Si la ressource en attente est supérieure à 0:

$estimated\_worker\_count =$

\[ \Biggl \lceil MOYENNE\ pendant\ période de refroidissement\ période\Big(\frac{En attente + Disponible + Alloué + Réservée}{Ressource\ par\ worker}\Big)\Biggrceil \]

Si la ressource en attente est égale à 0:

$estimated\_worker\_count =$

\[ \Biggl \lceil MOYENNE\ pendant\ période de refroidissement\ période\Big(\frac{Alloué + Réservé}{Ressource\ par\ nœud de calcul}\Big)\Biggr \rceil \]

Par défaut, l'autoscaler surveille la ressource de mémoire YAML. Si vous activez l'autoscaling basé sur les cœurs, la mémoire et les cœurs FHIR sont surveillés : estimated_worker_count est évalué séparément pour la mémoire et les cœurs, et le nombre de nœuds de calcul qui en résulte est sélectionné.

$estimated\_worker\_count =$

\[ max(estimated\_worker\_count\_by\_memory,\ estimé\_worker\_count\_by\_cores) \]

\[ estimé\ \Delta worker = estimé\_worker\_count - current\_worker\_count \]

Remarque :Les nœuds de calcul secondaires, y compris ceux dont la création est planifiée, sont inclus dans le nombre de nœuds de calcul actuel.

Compte tenu de la modification estimée du nombre de nœuds de calcul, l'autoscaling utilise une valeur scaleUpFactor ou scaleDownFactor pour calculer la modification réelle du nombre de nœuds de calcul:

if estimated Δworkers > 0:
  actual Δworkers = ROUND_UP(estimated Δworkers * scaleUpFactor)
  # examples:
  # ROUND_UP(estimated Δworkers=5 * scaleUpFactor=0.5) = 3
  # ROUND_UP(estimated Δworkers=0.8 * scaleUpFactor=0.5) = 1
else:
  actual Δworkers = ROUND_DOWN(estimated Δworkers * scaleDownFactor)
  # examples:
  # ROUND_DOWN(estimated Δworkers=-5 * scaleDownFactor=0.5) = -2
  # ROUND_DOWN(estimated Δworkers=-0.8 * scaleDownFactor=0.5) = 0
  # ROUND_DOWN(estimated Δworkers=-1.5 * scaleDownFactor=0.5) = 0

Une valeur scaleUpFactor ou scaleDownFactor de 1.0 signifie que l'autoscaling effectue un scaling de sorte que la ressource en attente/disponible soit égale à 0 (utilisation parfaite).

Une fois la modification du nombre de nœuds de calcul calculée, scaleUpMinWorkerFraction et scaleDownMinWorkerFraction servent de seuil pour déterminer si l'autoscaling va effectuer un scaling du cluster. Une fraction de valeur faible signifie que l'autoscaling doit être exécuté même si l'élément Δworkers a une valeur faible. Une fraction de valeur plus importante signifie que l'autoscaling ne doit être exécuté que lorsque l'élément Δworkers atteint une valeur plus importante.
```
IF (Δworkers >  scaleUpMinWorkerFraction * current_worker_count) then scale up
```
OU
```
IF (abs(Δworkers) >  scaleDownMinWorkerFraction * current_worker_count),
THEN scale down.
```
Si le nombre de nœuds de calcul est suffisant pour déclencher le processus de scaling, l'autoscaling utilise les limites minInstances maxInstances de workerConfig ainsi que secondaryWorkerConfig et weight (ratio des nœuds de calcul principaux à secondaires) pour déterminer comment diviser le nombre de nœuds de calcul entre les groupes d'instances primaires et secondaires. Le résultat de ces calculs représente la modification finale de l'autoscaling du cluster pour la période de scaling.
Les requêtes de scaling à la baisse de l'autoscaling seront annulées sur les clusters créés avec des versions d'image ultérieures à la version 2.0.57 et à la version 2.1.5 dans les cas suivants:
1. un scaling à la baisse est en cours avec une valeur de délai avant expiration de la mise hors service concertée non nulle.
2. le nombre de nœuds de calcul ACTIVE YARN ("nœuds de calcul actifs") plus la variation du nombre total de nœuds de calcul recommandé par l'autoscaler (Δworkers) est égal ou supérieur à DECOMMISSIONING nœuds de calcul YAML ("nœuds de calcul hors service"), comme indiqué dans la formule suivante:
```
IF (active workers + Δworkers ≥ active workers + decommissioning workers)
THEN cancel the scaledown operation
```
  La formule d'annulation de l'opération de scaling à la baisse tient compte du nombre de nœuds de calcul actifs, et non de la valeur current_worker_count (utilisée dans les formules d'autoscaling précédentes).
Pour obtenir un exemple d'annulation de scaling à la baisse, consultez la section Quand l'autoscaling annule-t-il une opération de scaling à la baisse ?.

Recommandations de configuration de l'autoscaling

Éviter le scaling des nœuds de calcul principaux

Les nœuds de calcul principaux exécutent des nœuds de données HDFS, tandis que les nœuds de calcul secondaires ne sont utilisés que pour le calcul. L'utilisation de nœuds de calcul secondaires vous permet de faire évoluer efficacement les ressources de calcul sans avoir à provisionner le stockage, ce qui accélère les capacités de scaling. Les nœuds de noms HDFS peuvent comporter plusieurs conditions de concurrence qui entraînent la corruption de HDFS, de sorte que la mise hors service est définitivement bloquée. Pour éviter ce problème, évitez le scaling des nœuds de calcul primaires. Par exemple : workerConfig: minInstances: 10 maxInstances: 10 secondaryWorkerConfig: minInstances: 0 maxInstances: 100

Quelques modifications doivent être apportées à la commande de création de cluster :

Définissez --num-workers=10 pour qu'il corresponde à la taille du groupe de nœuds de calcul principal de la règle d'autoscaling.
Définissez --secondary-worker-type=non-preemptible de sorte que les nœuds de calcul secondaires ne soient pas préemptifs (à moins que vous n'ayez besoin de VM préemptives).
Copiez la configuration matérielle des nœuds de calcul primaires vers les nœuds de calcul secondaires. Par exemple, définissez --secondary-worker-boot-disk-size=1000GB de sorte que ses valeurs correspondent à celle de --worker-boot-disk-size=1000GB.

Utiliser le mode de flexibilité améliorée pour les tâches par lot Spark

Utilisez le mode de flexibilité améliorée (EFM) avec l'autoscaling pour:

accélèrent le scaling à la baisse du cluster pendant l'exécution des tâches.

empêchent l'interruption des tâches en cours d'exécution en raison du scaling à la baisse du cluster.

minimiser l'interruption des tâches en cours d'exécution en raison de la préemption de nœuds de calcul secondaires préemptifs.

Lorsque le mode de flexibilité améliorée est activé, le délai avant expiration de la mise hors service concertée d'une règle d'autoscaling doit être défini sur 0s. La règle d'autoscaling doit entraîner l'autoscaling des nœuds de calcul secondaires uniquement.

Choisir un délai avant expiration de la mise hors service concertée

L'autoscaling est compatible avec la mise hors service concertée YARN lors de la suppression des nœuds d'un cluster. La mise hors service concertée permet aux applications de terminer le brassage des données entre les étapes pour éviter de retarder la progression de la tâche. Le délai de mise hors service concertée indiqué dans une règle d'autoscaling correspond à la limite supérieure de la durée pendant laquelle YARN attend que les applications en cours d'exécution au début de la mise hors service se termine avant de supprimer des nœuds.

Lorsqu'un processus ne se termine pas dans le délai avant expiration de la mise hors service concertée spécifié, le nœud de calcul est arrêté de force, ce qui peut entraîner une perte de données ou une interruption de service. Pour éviter ce problème, définissez le délai avant expiration de la mise hors service concertée sur une valeur supérieure à la tâche la plus longue que le cluster traitera. Par exemple, si vous prévoyez d'exécuter votre tâche la plus longue pendant une heure, définissez le délai avant expiration sur au moins une heure (1h).

Envisagez de migrer des tâches qui prennent plus d'une heure vers leurs propres clusters éphémères afin d'éviter le blocage de la mise hors service concertée.

Configurer `scaleUpFactor`

scaleUpFactor contrôle l'intensité de scaling à la hausse d'un cluster par l'autoscaler. Spécifiez un nombre compris entre 0.0 et 1.0 pour définir la valeur fractionnaire de la ressource YARN en attente qui entraîne l'ajout de nœuds.

Par exemple, si 100 conteneurs en attente demandent 512 Mo chacun, il y a 50 Go de mémoire YARN en attente. Si le champ scaleUpFactor est défini sur 0.5, l'autoscaler ajoute suffisamment de nœuds pour ajouter 25 Go de mémoire YARN. De même, s'il est défini sur 0.1, l'autoscaler ajoute suffisamment de nœuds pour 5 Go. Notez que ces valeurs correspondent à la mémoire YARN, et non à la mémoire totale disponible sur une VM.

Un bon point de départ est 0.05 pour les tâches MapReduce et les tâches Spark avec l'allocation dynamique activée. Pour les tâches Spark avec un nombre d'exécuteurs fixes et pour les tâches Tez, utilisez 1.0. Si la valeur scaleUpFactor est de 1.0, cela signifie que l'autoscaling effectue un scaling de sorte que la ressource en attente/disponible soit égale à 0 (utilisation parfaite).

Configurer `scaleDownFactor`

scaleDownFactor contrôle l'intensité de scaling vers le bas d'un cluster par l'autoscaler. Spécifiez un nombre compris entre 0.0 et 1.0 pour définir la valeur fractionnaire de la ressource YARN disponible qui entraîne la suppression du nœud.

Laissez cette valeur sur 1.0 pour la plupart des clusters multitâches qui doivent fréquemment évoluer à la hausse ou à la baisse. En raison de la mise hors service concertée, les opérations de scaling à la baisse sont considérablement plus lentes que les opérations de scaling à la hausse. La définition de scaleDownFactor=1.0 permet de définir un taux de scaling à la baisse agressif, qui minimise le nombre d'opérations de réduction de taille nécessaires pour atteindre la taille de cluster appropriée.

Pour les clusters nécessitant plus de stabilité, définissez une valeur scaleDownFactor plus faible afin d'obtenir un taux de scaling à la baisse plus lent.

Définissez cette valeur sur 0.0 pour empêcher le scaling à la baisse du cluster, par exemple lorsque vous utilisez des clusters éphémères ou à tâche unique.

Définir `scaleUpMinWorkerFraction` et `scaleDownMinWorkerFraction`

scaleUpMinWorkerFraction et scaleDownMinWorkerFraction sont utilisés avec scaleUpFactor ou scaleDownFactor, et leurs valeurs par défaut sont 0.0. Ils représentent les seuils auxquels l'autoscaler effectue un scaling à la hausse ou à la baisse du cluster: il s'agit de l'augmentation ou de la diminution de la valeur fractionnaire minimale de la taille du cluster nécessaire pour émettre des requêtes de scaling à la hausse ou à la baisse.

Exemples: l'autoscaler n'envoie pas de demande de mise à jour pour ajouter cinq nœuds de calcul à un cluster de 100 nœuds, sauf si la valeur scaleUpMinWorkerFraction est inférieure ou égale à 0.05 (5%). Si ce paramètre est défini sur 0.1, l'autoscaler n'émet pas de demande de scaling à la hausse du cluster. De même, si scaleDownMinWorkerFraction est défini sur 0.05, l'autoscaler n'envoie pas de demande de mise à jour pour supprimer les nœuds d'un cluster de 100 nœuds, sauf si au moins cinq nœuds doivent être supprimés.

La valeur par défaut 0.0 désigne l'absence de seuil.

Il est fortement recommandé de définir une valeur scaleDownMinWorkerFractionthresholds plus élevée sur les grands clusters (> 100 nœuds) pour éviter les petites opérations de scaling inutiles.

Choisir un intervalle entre chaque période d'autoscaling

Le cooldownPeriod définit une période au cours de laquelle l'autoscaler n'envoie pas de demande de modification de la taille du cluster. Vous pouvez l'utiliser pour limiter la fréquence à laquelle l'autoscaler modifie la taille du cluster.

La valeur minimale et la valeur par défaut de cooldownPeriod est de deux minutes. Si une valeur cooldownPeriod plus courte est définie dans une règle, les modifications apportées à la charge de travail affecteront plus rapidement la taille du cluster, mais les clusters risquent d'effectuer un scaling à la hausse ou à la baisse inutilement. Il est recommandé de définir les paramètres scaleUpMinWorkerFraction et scaleDownMinWorkerFraction d'une règle sur une valeur différente de zéro si vous utilisez une valeur période d'intervalle (cooldownPeriod) plus courte. Ainsi, le cluster n'effectue un scaling à la hausse ou à la baisse que lorsque le changement d'utilisation des ressources suffit pour justifier une mise à jour du cluster.

Si votre charge de travail est sensible aux modifications de la taille du cluster, vous pouvez augmenter l'intervalle entre chaque période d'autoscaling. Par exemple, si vous exécutez une tâche de traitement par lot, vous pouvez définir la période d'attente sur 10 minutes ou plus. Testez différentes périodes d'attente pour trouver la valeur la mieux adaptée à votre charge de travail.

Limites de nombre de nœuds de calcul et pondérations du groupe

Chaque groupe de nœuds de calcul a des minInstances et maxInstances qui configurent une limite stricte sur la taille de chaque groupe.

Chaque groupe comprend également un paramètre appelé weight qui configure l'équilibre cible entre les deux groupes. Notez que ce paramètre n'est qu'un indicateur. Si un groupe atteint sa taille minimale ou maximale, les nœuds ne sont ajoutés ou supprimés que de l'autre groupe. Par conséquent, le paramètre weight peut presque toujours être maintenu sur la valeur par défaut 1.

Activer l'autoscaling basé sur les cœurs

Par défaut, YAML utilise des métriques de mémoire pour l'allocation des ressources. Pour les applications nécessitant une utilisation intensive du processeur, il est recommandé de configurer YAML pour qu'il utilise le calculateur de ressources dominant. Pour ce faire, définissez la propriété suivante lorsque vous créez un cluster:

capacity-scheduler:yarn.scheduler.capacity.resource-calculator=org.apache.hadoop.yarn.util.resource.DominantResourceCalculator

Métriques et journaux de l'autoscaling

Les ressources et les outils suivants peuvent vous aider à surveiller les opérations d'autoscaling et leurs effets sur le cluster et ses tâches.

Cloud Monitoring

Utilisez Cloud Monitoring pour :

Afficher les métriques utilisées par l'autoscaling
Afficher le nombre de gestionnaires de nœuds dans votre cluster
Comprendre pourquoi l'autoscaling a été exécuté ou non sur votre cluster

Cloud Logging

Utilisez Cloud Logging pour afficher les journaux de l'autoscaler Cloud Dataproc.

1) Recherchez les journaux de votre cluster.

autoscaling-logs-for-cluster

2) Sélectionnez dataproc.googleapis.com/autoscaler.

autoscaling-log-file

3) Développez les messages de journal pour afficher le champ status. Les journaux sont au format JSON, un format lisible par un ordinateur.

autoscaling-three-logs autoscaling-update-operation

4) Développez le message de journal pour afficher les recommandations de scaling, les métriques utilisées pour les décisions de scaling, la taille du cluster d'origine et la nouvelle taille du cluster cible.

autoscaling-recommendation-message

Contexte : Autoscaling avec Apache Hadoop et Apache Spark

Les sections suivantes expliquent comment l'autoscaling interagit (ou non) avec Hadoop YARN et Hadoop Mapreduce, et Apache Spark, Spark Streaming et Spark Structured Streaming.

Métriques Hadoop YARN

L'autoscaling s'articule autour des métriques Hadoop YARN suivantes :

Allocated resource fait référence à la quantité totale de ressources YAML utilisées par l'exécution de conteneurs sur l'ensemble du cluster. Si six conteneurs en cours d'exécution peuvent utiliser jusqu'à une unité de ressource, six ressources sont allouées.
Available resource est une ressource YAML du cluster qui n'est pas utilisée par les conteneurs alloués. S'il existe 10 unités de ressources dans tous les gestionnaires de nœuds et que six d'entre elles sont allouées, quatre ressources sont disponibles. Si le cluster comporte des ressources disponibles (non utilisées), l'autoscaling peut supprimer des nœuds de calcul du cluster.
Pending resource correspond à la somme des requêtes de ressources YAML pour les conteneurs en attente. Ces conteneurs attendent que de l'espace soit disponible dans YARN. La ressource en attente n'est égale à zéro que si la ressource disponible est nulle ou trop petite pour être allouée au conteneur suivant. Si des conteneurs sont en attente, l'autoscaling peut ajouter des nœuds de calcul au cluster.

Vous pouvez afficher ces métriques dans Cloud Monitoring. Par défaut, la mémoire YARN correspond à 0,8 x mémoire totale sur le cluster, la mémoire restante étant réservée à d'autres daemons et systèmes d'exploitation, tels que le cache de pages. Vous pouvez remplacer la valeur par défaut par le paramètre de configuration YARN "yarn.nodemanager.resource.memory-mb" (voir Apache Hadoop YARN, HDFS, Spark et les propriétés associées).

Autoscaling et Hadoop MapReduce

MapReduce exécute chaque tâche de mappage et réduction en tant que conteneur YARN distinct. Lorsqu'une tâche commence, MapReduce soumet des requêtes de conteneur pour chaque tâche de mappage, ce qui entraîne un pic important dans la mémoire YARN en attente. Au fur et à mesure que les tâches de mappage se terminent, la mémoire en attente diminue.

Lorsque la tâche mapreduce.job.reduce.slowstart.completedmaps se termine (95 % par défaut sur Dataproc), MapReduce met en file d'attente les requêtes de conteneur pour tous les réducteurs, ce qui entraîne un nouveau pic dans la mémoire en attente.

Ne définissez pas scaleUpFactor sur une valeur élevée, à moins que les tâches de mappage et de réduction prennent plusieurs minutes ou plus. L'ajout de nœuds de calcul au cluster prend au moins une minute et demie. Assurez-vous qu'il reste suffisamment de tâches en attente pour utiliser le nouveau nœud de calcul pendant plusieurs minutes. Un bon point de départ consiste à définir scaleUpFactor sur 0,05 (5 %) ou 0,1 (10 %) de la quantité de mémoire en attente.

Autoscaling et Spark

Spark ajoute une couche supplémentaire de planification en plus de YARN. Plus précisément, l'allocation dynamique de Spark Core envoie des requêtes à YARN pour que les conteneurs exécutent les exécuteurs Spark, puis planifie les tâches Spark sur les fils d'exécution de ces exécuteurs. Les clusters Dataproc activent l'allocation dynamique par défaut. Ainsi, les exécuteurs sont ajoutés et supprimés si nécessaire.

Spark demande toujours des conteneurs à YARN, mais sans allocation dynamique, il ne demande des conteneurs qu'au début de la tâche. L'allocation dynamique permet de supprimer les conteneurs ou en demander de nouveaux, au besoin.

Spark commence à partir d'un petit nombre d'exécuteurs (deux sur des clusters d'autoscaling) et continue à doubler le nombre d'exécuteurs tant qu'il y a des tâches en attente. Cela permet de réguler la quantité de mémoire en attente (moins de pics de mémoire en attente). Il est recommandé de définir le facteur d'autoscaling scaleUpFactor sur un nombre élevé, tel que 1 (100 %), pour les tâches Spark.

Désactiver l'allocation dynamique Spark

Si vous exécutez des tâches Spark distinctes ne bénéficiant pas de l'allocation dynamique Spark, vous pouvez désactiver l'allocation dynamique Spark en définissant spark.dynamicAllocation.enabled=false et spark.executor.instances. Vous pouvez toujours utiliser l'autoscaling sur des clusters pendant que les tâches Spark distinctes sont exécutées.

Tâches Spark avec données en cache

Définissez spark.dynamicAllocation.cachedExecutorIdleTimeout ou annulez la mise en cache des ensembles de données lorsqu'ils ne sont plus nécessaires. Par défaut, Spark ne supprime pas les exécuteurs ayant mis en cache des données, ce qui empêcherait le scaling du cluster à la baisse.

Autoscaling et Spark Streaming

Spark Streaming possède sa propre version d'allocation dynamique qui utilise des signaux spécifiques au streaming pour ajouter et supprimer des exécuteurs. Définissez ainsi spark.streaming.dynamicAllocation.enabled=true et désactivez l'allocation dynamique de Spark Core en définissant spark.dynamicAllocation.enabled=false.
N'utilisez pas la mise hors service concertée (autoscaling gracefulDecommissionTimeout) avec les tâches Spark Streaming. À la place, pour supprimer les nœuds de calcul avec autoscaling en toute sécurité, configurez les points de contrôle pour la tolérance aux pannes.

Vous pouvez également utiliser Spark Streaming sans l'autoscaling :

Désactivez l'allocation dynamique de Spark Core (spark.dynamicAllocation.enabled=false), et
Définissez le nombre d'exécuteurs (spark.executor.instances) pour votre tâche. Consultez la section Propriétés du cluster.

Autoscaling et Spark Structured Streaming

L'autoscaling n'est pas compatible avec Spark Structured Streaming, car Spark Structured Streaming ne gère actuellement pas l'allocation dynamique (consultez la page SPARK-24815: Structured Streaming should support dynamic allocation).

Contrôler l'autoscaling par partitionnement et parallélisme

Tandis que le parallélisme est généralement défini ou déterminé par les ressources du cluster (par exemple, le nombre de blocs HDFS est contrôlé par le nombre de tâches), l'inverse s'applique avec l'autoscaling. L'autoscaling définit le nombre de nœuds de calcul en fonction du parallélisme des tâches. Vous trouverez ci-dessous des instructions pour vous aider à définir le parallélisme des tâches :

Bien que Dataproc définisse le nombre par défaut de tâches de réduction MapReduce en fonction de la taille initiale de votre cluster, vous pouvez définir mapreduce.job.reduces pour augmenter le parallélisme de la phase de réduction.
Le parallélisme Spark SQL et DataFrame est déterminé par spark.sql.shuffle.partitions, dont la valeur par défaut est 200.
Les fonctions RDD de Spark sont définies par défaut sur spark.default.parallelism, qui est défini sur le nombre de cœurs sur les nœuds de calcul au démarrage de la tâche. Cependant, toutes les fonctions RDD qui créent des brassages utilisent un paramètre pour le nombre de partitions, qui remplace spark.default.parallelism.

Vous devez vous assurer que vos données sont partitionnées de manière égale. En cas de décalage important, une ou plusieurs tâches peuvent prendre beaucoup plus de temps que d'autres, ce qui entraîne une faible utilisation.

Autoscaling des paramètres de propriété Spark/Hadoop par défaut

Les clusters d'autoscaling ont des valeurs de propriété de cluster par défaut qui permettent d'éviter l'échec de tâches lorsque des nœuds de calcul primaires sont supprimés ou des nœuds de calcul secondaires sont préemptés. Vous pouvez remplacer ces valeurs par défaut lorsque vous créez un cluster avec autoscaling (voir Propriétés du cluster).

Valeurs par défaut pour augmenter le nombre maximal de tentatives pour les tâches, les applications maîtres et les étapes:

yarn:yarn.resourcemanager.am.max-attempts=10
mapred:mapreduce.map.maxattempts=10
mapred:mapreduce.reduce.maxattempts=10
spark:spark.task.maxFailures=10
spark:spark.stage.maxConsecutiveAttempts=10

Paramètres par défaut pour réinitialiser les compteurs de nouvelles tentatives (utiles pour les travaux Spark Streaming de longue durée) :

spark:spark.yarn.am.attemptFailuresValidityInterval=1h
spark:spark.yarn.executor.failuresValidityInterval=1h

Par défaut, le mécanisme d'allocation dynamique de Spark à démarrage lent commence à partir d'une petite taille:

spark:spark.executor.instances=2

Questions fréquentes

L'autoscaling peut-il être activé sur les clusters à haute disponibilité et les clusters à nœud unique ?

L'autoscaling peut être activé sur les clusters à haute disponibilité, mais pas sur les clusters à nœud unique (les clusters à nœud unique ne sont pas compatibles avec le redimensionnement).

Un cluster d'autoscaling peut-il être redimensionné manuellement ?

Oui. Vous pouvez décider de redimensionner manuellement un cluster en tant que mesure provisoire lorsque vous ajustez une règle d'autoscaling. Toutefois, ces modifications n'auront qu'un effet temporaire et l'autoscaling réduira finalement le cluster.

Au lieu de redimensionner manuellement un cluster d'autoscaling, envisagez de :

Mettre à jour de la règle d'autoscaling. Toute modification apportée à la règle d'autoscaling affectera tous les clusters qui l'utilisent actuellement (voir la section Utilisation des règles multi-cluster).

Dissocier la règle et faire un scaling manuel du cluster à la taille souhaitée.

Demander l'assistance Dataproc.

En quoi Dataproc est-il différent de l'autoscaling Dataflow ?

Consultez les pages Autoscaling horizontal Dataflow et Autoscaling vertical Dataflow Prime.

L'équipe de développement de Dataproc peut-elle réinitialiser l'état d'un cluster de `ERROR` à `RUNNING` ?

En général, non. Cette démarche nécessite une intervention manuelle pour vérifier s'il est sûr de réinitialiser simplement l'état du cluster. En outre, souvent, un cluster ne peut pas être réinitialisé sans d'autres étapes manuelles, comme le redémarrage du Namenode de HDFS.

Dataproc définit l'état d'un cluster sur ERROR lorsqu'il ne peut pas déterminer l'état d'un cluster après l'échec d'une opération. Les clusters de ERROR ne font pas l'objet d'un autoscaling et n'exécutent pas de tâches. Les causes les plus courantes sont les suivantes :

Erreurs renvoyées par l'API Compute Engine, souvent lors des pannes de Compute Engine.
Corruption de HDFS en raison de bugs dans la mise hors service HDFS.
Erreurs dans l'API Dataproc Control, telles que "Location de tâche expirée"

Supprimez et recréez les clusters dont l'état est ERROR.

Quand l'autoscaling annule-t-il une opération de scaling à la baisse ?

Le graphique suivant est une illustration montrant quand l'autoscaling annule une opération de scaling à la baisse (voir également Fonctionnement de l'autoscaling).

dataproc-autoscaling-cancellation-example

Remarques :

L'autoscaling est activé sur le cluster en fonction des métriques de mémoire YAML uniquement (valeur par défaut).
Les plages T1 à T9 représentent les intervalles de refroidissement lorsque l'autoscaler évalue le nombre de nœuds de calcul (la durée des événements a été simplifiée).
Les barres empilées représentent le nombre de nœuds de calcul YARN de cluster actifs, hors service et hors service.
Le nombre de nœuds de calcul recommandé par l'autoscaler (ligne noire) est basé sur les métriques de mémoire YAML, le nombre de nœuds de calcul actifs YAML et les paramètres des règles d'autoscaling (voir Fonctionnement de l'autoscaling).
La zone rouge en arrière-plan indique la période pendant laquelle l'opération de scaling à la baisse est en cours d'exécution.
La zone jaune en arrière-plan indique la période pendant laquelle l'opération de scaling à la baisse est annulée.
La zone verte en arrière-plan indique la période du scaling à la hausse.

Les opérations suivantes se produisent aux moments suivants:

T1: l'autoscaler lance une opération de mise hors service concertée de scaling à la baisse pour réduire d'environ la moitié des nœuds de calcul actuels du cluster.
T2: l'autoscaler continue de surveiller les métriques du cluster. L'opération de scaling à la baisse se poursuit sans modifier sa recommandation de scaling à la baisse. Certains nœuds de calcul ont été mis hors service et d'autres sont en cours de mise hors service (Dataproc supprimera les nœuds de calcul hors service).
T3: l'autoscaler calcule que le nombre de nœuds de calcul peut effectuer un scaling à la baisse supplémentaire, éventuellement en raison de la disponibilité de mémoire YAML supplémentaire. Toutefois, étant donné que le nombre de nœuds de calcul actifs et le changement recommandé du nombre de nœuds de calcul ne sont pas supérieurs ou égaux au nombre de nœuds de calcul actifs plus la mise hors service, les critères d'annulation du scaling à la baisse ne sont pas remplis, et l'autoscaler n'annule pas l'opération de scaling à la baisse.
T4: YAML signale une augmentation de la mémoire en attente. Cependant, l'autoscaler ne modifie pas sa recommandation de nombre de nœuds de calcul. Comme dans la phase T3, les critères d'annulation de scaling à la baisse ne sont pas remplis, et l'autoscaler n'annule pas l'opération de scaling à la baisse.
T5: la mémoire en attente YAML augmente, et le changement du nombre de nœuds de calcul recommandé par l'autoscaler augmente. Toutefois, étant donné que le nombre de nœuds de calcul actifs plus le changement recommandé du nombre de nœuds de calcul est inférieur au nombre de nœuds de calcul actifs, plus la mise hors service, les critères d'annulation ne sont pas remplis, et l'opération de scaling à la baisse n'est pas annulée.
T6: la mémoire en attente FHIR augmente davantage. Le nombre de nœuds de calcul actifs et la variation du nombre de nœuds de calcul recommandés par l'autoscaler sont désormais supérieurs au nombre de nœuds de calcul actifs, plus la mise hors service. Les critères d'annulation sont remplis, et l'autoscaler annule l'opération de scaling à la baisse.
T7: l'autoscaler attend la fin de l'opération de scaling à la baisse. L'autoscaler n'évalue pas et ne recommande pas de modifier le nombre de nœuds de calcul au cours de cet intervalle.
T8: l'annulation de l'opération de scaling à la baisse est terminée. Les nœuds de calcul de mise hors service sont ajoutés au cluster et deviennent actifs. L'autoscaler détecte que l'annulation de l'opération de scaling à la baisse est terminée et attend la prochaine période d'évaluation (T9) pour calculer le nombre de nœuds de calcul recommandé.
T9: il n'y a aucune opération active à l'heure T9. En fonction de la règle d'autoscaler et des métriques YARN, l'autoscaler recommande une opération de scaling à la hausse.

Effectuer un autoscaling des clusters Dataproc

Qu'est-ce que l'autoscaling ?

Quand utiliser l'autoscaling

Activer l'autoscaling

Créer une règle d'autoscaling

Commande gcloud

API REST

Console

Créer un cluster d'autoscaling

Commande gcloud

API REST

Console

Activer l'autoscaling sur un cluster existant

Commande gcloud

API REST

Console

Utilisation des règles multi-cluster

Commande gcloud

API REST

Console

Fonctionnement de l'autoscaling

Recommandations de configuration de l'autoscaling

Éviter le scaling des nœuds de calcul principaux

Utiliser le mode de flexibilité améliorée pour les tâches par lot Spark

Choisir un délai avant expiration de la mise hors service concertée

Configurer scaleUpFactor

Configurer scaleDownFactor

Définir scaleUpMinWorkerFraction et scaleDownMinWorkerFraction

Choisir un intervalle entre chaque période d'autoscaling

Limites de nombre de nœuds de calcul et pondérations du groupe

Activer l'autoscaling basé sur les cœurs

Métriques et journaux de l'autoscaling

Cloud Monitoring

Cloud Logging

Contexte : Autoscaling avec Apache Hadoop et Apache Spark

Métriques Hadoop YARN

Autoscaling et Hadoop MapReduce

Autoscaling et Spark

Désactiver l'allocation dynamique Spark

Tâches Spark avec données en cache

Autoscaling et Spark Streaming

Autoscaling et Spark Structured Streaming

Contrôler l'autoscaling par partitionnement et parallélisme

Autoscaling des paramètres de propriété Spark/Hadoop par défaut

Questions fréquentes

L'autoscaling peut-il être activé sur les clusters à haute disponibilité et les clusters à nœud unique ?

Un cluster d'autoscaling peut-il être redimensionné manuellement ?

En quoi Dataproc est-il différent de l'autoscaling Dataflow ?

L'équipe de développement de Dataproc peut-elle réinitialiser l'état d'un cluster de ERROR à RUNNING ?

Quand l'autoscaling annule-t-il une opération de scaling à la baisse ?

Configurer `scaleUpFactor`

Configurer `scaleDownFactor`

Définir `scaleUpMinWorkerFraction` et `scaleDownMinWorkerFraction`

L'équipe de développement de Dataproc peut-elle réinitialiser l'état d'un cluster de `ERROR` à `RUNNING` ?