Ottimizzazioni del bilanciamento del carico avanzate

In questa pagina viene descritto come utilizzare un criterio di bilanciamento del carico del servizio per supportare ottimizzazioni avanzate di costi, latenza e resilienza per il seguente carico bilanciatori del carico:

• Bilanciatore del carico delle applicazioni esterno globale
• Bilanciatore del carico delle applicazioni interno tra regioni
• Bilanciatore del carico di rete proxy esterno globale
• Bilanciatore del carico di rete proxy interno tra regioni

Cloud Service Mesh supporta anche le ottimizzazioni del bilanciamento del carico avanzate. Per vedi Bilanciamento del carico avanzato panoramica nel documentazione di Cloud Service Mesh.

Un criterio di bilanciamento del carico del servizio (serviceLbPolicy) è una risorsa associata con il backend del bilanciatore del carico Google Cloud. Un criterio di bilanciamento del carico del servizio consente di personalizzare parametri che influenzano la distribuzione del traffico all'interno dei backend associati a un servizio di backend:

• Personalizza l'algoritmo di bilanciamento del carico utilizzato per determinare la modalità di traffico del traffico. distribuiti all'interno di una particolare regione o zona.
• Abilita lo svuotamento automatico della capacità in modo che il bilanciatore del carico possa svuotarsi rapidamente da backend in stato non integro.
• Imposta una soglia di failover per determinare quando un backend è considerato non integro. Questo consente il failover del traffico verso un backend diverso per evitare uno stato non integro di backend.

Inoltre, puoi designare backend specifici come backend preferiti. Questi i backend devono essere utilizzati al massimo prima che le richieste vengano inviate di backend.

Il seguente diagramma mostra in che modo Cloud Load Balancing valuta il routing, il carico di Google Cloud e la distribuzione del traffico.

In che modo Cloud Load Balancing prende le decisioni relative al routing e alla distribuzione del traffico.

Prima di iniziare

Prima di esaminare i contenuti di questa pagina, esamina attentamente la Richiesta di distribuzione del carico descritto nella panoramica del bilanciatore del carico delle applicazioni esterno . Per bilanciatori del carico che sono sempre di livello Premium, algoritmi descritti in questa pagina supportano lo sversamento tra regioni se una la regione di prima scelta è già piena.

Backend supportati

I criteri di bilanciamento del carico del servizio e i backend preferiti possono essere configurati solo sui bilanciatori del carico che utilizzano i backend supportati, come indicato seguente.

Backend	Supportata?
Gruppi di istanze Non gestita Gestito a livello di zona
MIG a livello di area geografica
NEG a livello di zona (GCE_VM_IP_PORT endpoint)
NEG ibrido (NON_GCP_PRIVATE_IP_PORT endpoint)
NEG serverless
NEG Internet
NEG Private Service Connect

Algoritmi di bilanciamento del carico

Questa sezione descrive gli algoritmi di bilanciamento del carico che puoi configurare in un e il criterio di bilanciamento del carico del servizio. Se non configuri un algoritmo o non configura affatto un criterio di bilanciamento del carico del servizio, il bilanciatore del carico utilizza WATERFALL_BY_REGION per impostazione predefinita.

A cascata per regione

WATERFALL_BY_REGION è l'algoritmo di bilanciamento del carico predefinito. Con questo dell'algoritmo, in forma aggregata, tutti i Google Front End (GFE) in una regione tentano di e riempie i backend in proporzione alle capacità target configurate (modificate dei relativi scaler di capacità).

Ogni singolo GFE di secondo livello preferisce selezionare istanze di backend o endpoint in una zona il più vicina possibile (definita dall'opzione al GFE di secondo livello. Perché WATERFALL_BY_REGION riduce al minimo la latenza tra zone, con frequenze di richieste ridotte, ogni GFE di secondo livello può di inviare richieste ai backend nella zona preferita del GFE di secondo livello.

Spray a regione

L'algoritmo SPRAY_TO_REGION modifica il comportamento singolo di ogni GFE di secondo livello nella misura in cui ogni GFE di secondo livello non ha preferenze per selezionare istanze di backend o endpoint che si trovano in una zona il più vicina possibile al GFE di secondo livello. Con SPRAY_TO_REGION, ciascuno di secondo livello GFE invia richieste a tutte le istanze di backend o a tutti gli endpoint, in tutte le zone regione, senza la preferenza per un tempo di round trip più breve tra le un GFE di secondo livello e le istanze o gli endpoint di backend.

Come WATERFALL_BY_REGION, in forma aggregata, tutti i GFE di secondo livello della regione e riempie i backend in proporzione alle capacità target configurate (modificate dei relativi scaler di capacità).

Mentre SPRAY_TO_REGION fornisce una distribuzione più uniforme tra i backend in tutto zone di una regione, soprattutto con tassi di richiesta bassi, questa distribuzione uniforme comporta le seguenti considerazioni:

• Quando i backend smettono di funzionare (ma continuano a superare i controlli di integrità), i GFE di secondo livello sono interessati, sebbene l'impatto individuale sia meno grave.
• Poiché ogni GFE di secondo livello non ha preferenze per una zona rispetto a un'altra, i GFE di secondo livello creano più traffico tra zone. In base al numero di richieste in fase di elaborazione, ogni GFE di secondo livello potrebbe creare e le connessioni ai backend.

A cascata per zona

L'algoritmo WATERFALL_BY_ZONE modifica il comportamento singolo di ogni GFE di secondo strato, nella misura in cui ogni GFE di secondo livello ha un la preferenza per selezionare le istanze di backend o gli endpoint che si trovano più vicina possibile al GFE di secondo livello. Con WATERFALL_BY_ZONE, ciascuno i GFE di secondo livello inviano solo richieste alle istanze di backend o agli endpoint le altre zone della regione quando il GFE di secondo livello ha riempito (o (proporzionalmente sovraccarico) di backend o endpoint in quello più favorito zona di destinazione.

Come WATERFALL_BY_REGION, in forma aggregata, tutti i GFE di secondo livello della regione e riempie i backend in proporzione alle capacità target configurate (modificate dei relativi scaler di capacità).

L'algoritmo WATERFALL_BY_ZONE riduce al minimo la latenza con quanto segue considerazioni:

• WATERFALL_BY_ZONE non minimizza intrinsecamente le connessioni tra zone. La l'algoritmo è guidato solo dalla latenza.
• WATERFALL_BY_ZONE non garantisce che ogni GFE di secondo livello sempre riempie la sua zona preferita prima di riempire altre zone. Gli eventi di manutenzione possono causano temporaneamente l'invio di tutto il traffico da un GFE di secondo livello al backend istanze o endpoint in un'altra zona.
• WATERFALL_BY_ZONE può comportare una distribuzione meno uniforme delle richieste tra tutte le istanze di backend o gli endpoint all'interno della regione nel suo insieme. Ad esempio: istanze di backend o endpoint nella zona più preferita del GFE di secondo livello potrebbe essere riempito alla capacità massima mentre i backend in altre zone non sono riempiti e la capacità di archiviazione.

Confrontare gli algoritmi di bilanciamento del carico

La tabella seguente mette a confronto i diversi algoritmi di bilanciamento del carico.

Comportamento	A cascata per regione	Spray a regione	A cascata per zona
Utilizzo uniforme della capacità all'interno di una singola regione	Sì	Sì	No
Utilizzo uniforme della capacità in più regioni	No	No	No
Suddivisione uniforme del traffico dal bilanciatore del carico	No	Sì	No
Distribuzione del traffico tra zone	Sì. Il traffico viene distribuito uniformemente tra le zone in un regione, ottimizzando al contempo la latenza di rete. Potrebbe essere inviato il traffico tra zone, se necessario.	Sì	Sì. Il traffico arriva prima alla zona più vicina fino al raggiungimento della capacità massima. Quindi va alla zona più vicina successiva.
Sensibilità ai picchi di traffico in una zona locale	Nella media; dipende da quanto traffico è già stato spostato tra zone diverse.	Minore; i picchi di singola zona sono distribuiti in tutte le zone del regione.	Maggiore; è probabile che i picchi in una singola zona vengano gestiti completamente dalla stessa zona finché il bilanciatore del carico non è in grado di reagire.

Svuotamento automatico della capacità

Quando un backend non è integro, in genere vuoi escluderlo dal bilanciamento del carico il più rapidamente possibile. L'esclusione dei backend in stato non integro ottimizza complessivamente e la latenza minima, inviando il traffico solo a backend integri.

Quando si abilita la funzionalità di svuotamento automatico della capacità, il bilanciatore del carico scala automaticamente la capacità di un backend fino a zero quando è inferiore al 25% delle istanze o degli endpoint del backend superano i controlli di integrità. Questo rimuove il backend in stato non integro dal pool di bilanciamento del carico globale. Questa azione equivale a impostare da backendService.capacityScaler a 0 per un backend quando vuoi evitare indirizzando il traffico a quel backend.

Se il 35% (10% al di sopra della soglia) di un precedente svuotamento automatico le istanze o gli endpoint del backend superano i controlli di integrità per 60 secondi, non viene svuotato automaticamente e viene aggiunto di nuovo al pool di bilanciamento del carico. Ciò garantisce che il backend sia veramente integro e non si muova tra svuotato e non scaricato.

Anche con lo svuotamento della capacità automatico abilitato, il bilanciatore del carico non svuota di più del 50% dei backend collegati a un servizio di backend, indipendentemente di integrità del backend. Mantenendo collegati il 50% dei backend, si riduce il rischio di sovraccaricare i backend integri.

Un caso d'uso dello svuotamento automatico della capacità è quello di utilizzarlo per ridurre al minimo il rischio di sovraccaricando i tuoi backend preferiti. Ad esempio, se un è contrassegnato come preferito, ma la maggior parte delle istanze o degli endpoint lo svuotamento non integro e a capacità automatica rimuove il backend dal bilanciamento del carico piscina. Invece di sovraccaricare le istanze o gli endpoint in stato integro rimanenti nel backend preferito, lo svuotamento automatico della capacità trasferisce il traffico di backend.

Puoi abilitare lo svuotamento della capacità automatica come parte del bilanciamento del carico del servizio . Per maggiori dettagli, consulta Configurare il bilanciamento del carico di un servizio .

La capacità automatica non è supportata con i backend che non utilizzano un bilanciamento . Sono inclusi come NEG internet, NEG serverless e NEG PSC.

Soglia di failover

Il bilanciatore del carico determina la distribuzione del traffico tra i backend su più livelli. Quando è in stato stabile, invia il traffico ai backend vengono selezionate in base a uno degli algoritmi di bilanciamento del carico descritti in precedenza. Questi backend, denominati backend principali, sono considerati ottimali in termini di latenza e capacità.

Il bilanciatore del carico tiene traccia anche di altri backend che possono essere utilizzati se i backend primari sono in stato non integro e non sono in grado di gestire il traffico. Questi sono chiamati backend di failover. Questi backend in genere si trovano nelle vicinanze con capacità rimanente.

Se le istanze o gli endpoint nel backend principale non sono integri, il carico non sposta immediatamente il traffico su altri backend. Invece, il carico sposta innanzitutto il traffico su altre istanze o endpoint in stato integro del stesso backend per contribuire a stabilizzare il carico del traffico. Se ci sono troppi endpoint in una sono in stato non integro e gli endpoint rimanenti nello stesso backend in grado di gestire il traffico aggiuntivo, il bilanciatore del carico utilizza il failover per determinare quando iniziare a inviare traffico a un backend di failover. La il bilanciatore del carico tollera l'integrità del backend principale fino al failover soglia. In seguito, il traffico viene spostato dal backend principale.

La soglia di failover è un valore compreso tra 1 e 99, espressa come percentuale in un backend che deve essere integro. Se la percentuale di stato integro è inferiore alla soglia di failover, il bilanciatore del carico tenta di inviare a un backend di failover. Per impostazione predefinita, la soglia di failover è 70.

Se la soglia di failover è impostata troppo elevata, si possono verificare sversamenti non necessari di traffico a causa di cambiamenti temporanei dello stato di salute. Se la soglia di failover è impostata su un valore troppo basso, continua a inviare traffico ai backend primari anche se ci sono molti endpoint in stato non integro.

Le decisioni di failover sono localizzate. Ogni Google Front End (GFE) locale si comporta indipendentemente l'una dall'altra. È tua responsabilità garantire che i tuoi i backend di failover possono gestire il traffico aggiuntivo.

Il traffico di failover può causare backend sovraccarichi. Anche se un backend è in esecuzione in stato non integro, il bilanciatore del carico potrebbe comunque inviare traffico a quella posizione. Per escludere in stato non integro dal pool di backend disponibili, abilita funzionalità di svuotamento capacità automatica.

Backend preferiti

I backend preferiti sono quelli di cui vuoi utilizzare completamente la capacità prima sversando il traffico ad altri backend. Qualsiasi traffico oltre il valore la capacità dei backend preferiti viene instradata ai restanti di backend. L'algoritmo di bilanciamento del carico distribuisce quindi il traffico tra i backend non preferiti di un servizio di backend.

Puoi configurare il bilanciatore del carico in modo da preferire e utilizzare completamente uno o più backend collegati a un servizio di backend prima del routing successivo richieste ai backend rimanenti.

Considera le seguenti limitazioni quando utilizzi i backend preferiti:

• I backend configurati come backend preferiti potrebbero essere più lontani e comportano una latenza media più alta per le richieste dei client. Questo anche se ci sono altri backend più vicini che potrebbero aver gestito le con una latenza minore.
• Alcuni algoritmi di bilanciamento del carico (WATERFALL_BY_REGION, SPRAY_TO_REGION, e WATERFALL_BY_ZONE) non si applicano ai backend configurati come preferiti di backend.

Per scoprire come impostare i backend preferiti, consulta l'articolo Impostare i backend preferiti di backend.

Configura un criterio di bilanciamento del carico del servizio

Nota: questa sezione presuppone un livello di conoscenza da intermedio a avanzato con e Cloud Load Balancing. I passaggi non illustrano la creazione di un backend né qualsiasi altra configurazione di base del bilanciatore del carico. Per iniziare a utilizzare della configurazione, consulta le rispettive documentazione sul bilanciatore del carico.

La risorsa del criterio di bilanciamento del carico del servizio consente di configurare quanto segue campi:

• Algoritmo di bilanciamento del carico
• Svuotamento automatico della capacità
• Soglia di failover

Per impostare un backend preferito, consulta l'articolo Impostare il backend preferito di backend.

Crea un criterio

Per creare e configurare un criterio di bilanciamento del carico del servizio, completa il seguenti passaggi:

1. Creare una risorsa del criterio di bilanciamento del carico del servizio. Puoi eseguire questa operazione utilizzando un file YAML oppure direttamente tramite i parametri gcloud.

   • Con un file YAML. Puoi specificare i criteri di bilanciamento del carico del servizio in un file YAML . Ecco un file YAML di esempio che mostra come configurare un carico di bilanciamento del carico, abilitare lo svuotamento automatico della capacità e impostare un'istanza soglia di failover:

     name: projects/PROJECT_ID/locations/global/serviceLbPolicies/SERVICE_LB_POLICY_NAME
     autoCapacityDrain:
         enable: True
     failoverConfig:
         failoverHealthThreshold: FAILOVER_THRESHOLD_VALUE
     loadBalancingAlgorithm: LOAD_BALANCING_ALGORITHM
     

     Sostituisci quanto segue:

     • PROJECT_ID: l'ID progetto.
     • SERVICE_LB_POLICY_NAME: il nome del servizio e il criterio di bilanciamento del carico.
     • FAILOVER_THRESHOLD_VALUE: la soglia di failover valore. Deve essere un numero compreso tra 1 e 99.
     • LOAD_BALANCING_ALGORITHM: il bilanciamento del carico l'algoritmo da utilizzare. Può essere SPRAY_TO_REGION, WATERFALL_BY_REGION o WATERFALL_BY_ZONE.

     Dopo aver creato il file YAML, importa il file in un nuovo servizio e il criterio di bilanciamento del carico.

     gcloud network-services service-lb-policies import SERVICE_LB_POLICY_NAME \
      --source=PATH_TO_POLICY_FILE \
      --location=global
     

   • Senza un file YAML. In alternativa, puoi configurare il carico del servizio delle funzionalità dei criteri senza utilizzare un file YAML.

     Per impostare l'algoritmo di bilanciamento del carico e abilitare il svuotamento automatico, utilizza la classe seguenti parametri:

     gcloud network-services service-lb-policies create SERVICE_LB_POLICY_NAME \
      --load-balancing-algorithm=LOAD_BALANCING_ALGORITHM \
      --auto-capacity-drain \
      --failover-health-threshold=FAILOVER_THRESHOLD_VALUE \
      --location=global
     

     Sostituisci quanto segue:

     • SERVICE_LB_POLICY_NAME: il nome del servizio e il criterio di bilanciamento del carico.
     • LOAD_BALANCING_ALGORITHM: il bilanciamento del carico l'algoritmo da utilizzare. Può essere SPRAY_TO_REGION, WATERFALL_BY_REGION o WATERFALL_BY_ZONE.
     • FAILOVER_THRESHOLD_VALUE: la soglia di failover valore. Deve essere un numero compreso tra 1 e 99.

2. Aggiorna un servizio di backend in modo che il relativo campo --service-lb-policy fa riferimento alla risorsa del criterio di bilanciamento del carico del servizio appena creata. R il servizio di backend può essere associato a un solo bilanciamento del carico del servizio risorsa del criterio.

   gcloud compute backend-services update BACKEND_SERVICE_NAME \
     --service-lb-policy=SERVICE_LB_POLICY_NAME \
     --global
   

   Puoi associare un criterio di bilanciamento del carico del servizio a un servizio di backend durante la creazione del servizio di backend.

   gcloud compute backend-services create BACKEND_SERVICE_NAME \
       --protocol=PROTOCOL \
       --port-name=NAMED_PORT_NAME \
       --health-checks=HEALTH_CHECK_NAME \
       --load-balancing-scheme=LOAD_BALANCING_SCHEME \
       --service-lb-policy=SERVICE_LB_POLICY_NAME \
       --global
   

Rimuovere un criterio

Per rimuovere un criterio di bilanciamento del carico del servizio da un servizio di backend, utilizza il seguente comando:

gcloud compute backend-services update BACKEND_SERVICE_NAME \
    --no-service-lb-policy \
    --global

Imposta i backend preferiti

Puoi configurare i backend preferiti utilizzando Google Cloud CLI o l'API.

gcloud

Aggiungi un backend preferito

Per impostare un backend preferito, utilizza il comando gcloud compute backend-services add-backend per impostare il flag --preference quando aggiungi il backend di servizio di backend.

gcloud compute backend-services add-backend BACKEND_SERVICE_NAME \
    ...
    --preference=PREFERENCE \
    --global

Sostituisci PREFERENCE con il livello di preferenza che vuoi e assegnare al backend. Può essere PREFERRED o DEFAULT.

Il resto del comando dipende dal tipo di backend in uso (gruppo di istanze o NEG). Per tutti i parametri obbligatori, consulta Comando gcloud compute backend-services add-backend.

Aggiorna la preferenza di un backend

Per aggiornare il parametro --preference di un backend, utilizza la Comando gcloud compute backend-services update-backend.

gcloud compute backend-services update-backend BACKEND_SERVICE_NAME \
    ...
    --preference=PREFERENCE \
    --global

Il resto del comando dipende dal tipo di backend in uso (gruppo di istanze o NEG). Il comando di esempio seguente aggiorna un la preferenza del gruppo di istanza di backend e la imposta su PREFERRED:

gcloud compute backend-services update-backend BACKEND_SERVICE_NAME \
    --instance-group=INSTANCE_GROUP_NAME \
    --instance-group-zone=INSTANCE_GROUP_ZONE \
    --preference=PREFERRED \
    --global

API

Per impostare un backend preferito, imposta il flag preference su ogni utilizzando la risorsa backendServices globale.

Ecco un esempio che mostra come configurare la preferenza di backend:

  name: projects/PROJECT_ID/locations/global/backendServices/BACKEND_SERVICE_NAME
  ...
  - backends
      name: BACKEND_1_NAME
      preference: PREFERRED
      ...
  - backends
      name: BACKEND_2_NAME
      preference: DEFAULT
      ...

Sostituisci quanto segue:

• PROJECT_ID: ID progetto
• BACKEND_SERVICE_NAME: il nome del backend servizio
• BACKEND_1_NAME: il nome del preferito backend
• BACKEND_2_NAME: il nome del backend predefinito

Risoluzione dei problemi

I pattern di distribuzione del traffico possono cambiare quando colleghi un nuovo carico di servizio di bilanciamento del carico a un servizio di backend.

Per eseguire il debug dei problemi di traffico, usa Cloud Monitoring per scoprire come di traffico tra il bilanciatore del carico e il backend. Cloud Load Balancing log e metriche possono aiutarti a comprendere il comportamento di bilanciamento del carico.

Questa sezione riassume alcuni scenari comuni che potresti notare nella e una configurazione esposta al traffico.

Il traffico proveniente da una singola sorgente viene inviato a troppi backend distinti

Questo è il comportamento previsto dell'algoritmo SPRAY_TO_REGION. Tuttavia, potrebbero verificarsi problemi causati da una più ampia distribuzione del traffico. Per Ad esempio, le percentuali di successo della cache potrebbero diminuire perché i backend rilevano il traffico proveniente una più ampia selezione di clienti. In questo caso, valuta la possibilità di utilizzare altri algoritmi come WATERFALL_BY_REGION.

Il traffico non viene inviato a backend con molti endpoint in stato non integro

Questo è il comportamento previsto quando autoCapacityDrain è abilitato. Backend con molti endpoint in stato non integro vengono svuotati e rimossi dal carico di bilanciamento del carico. Se non vuoi che questo comportamento sia corretto, puoi disattivare la capacità automatica. svuotando la rete. Tuttavia, questo significa che il traffico può essere inviato ai backend con di endpoint in stato non integro e le richieste possono non andare a buon fine.

Il traffico viene inviato a backend più distanti prima di quelli più vicini

Questo è il comportamento previsto se i tuoi backend preferiti si trovano a una distanza maggiore di dai backend predefiniti. Se non vuoi che sia così, aggiorna il le impostazioni delle preferenze per ogni backend di conseguenza.

Il traffico non viene inviato ad alcuni backend quando si utilizzano i backend preferiti

Questo è il comportamento previsto quando i tuoi backend preferiti non hanno ancora raggiunto e la capacità di archiviazione. I backend preferiti vengono assegnati per primi in base al tempo di round trip a questi backend.

Se vuoi che il traffico venga inviato ad altri backend, puoi procedere in uno dei seguenti modi:

• Aggiorna le impostazioni delle preferenze per gli altri backend.
• Configura un'impostazione di capacità target più bassa per i tuoi backend preferiti. Il target la capacità viene configurata utilizzando max-rate o max-utilization a seconda del bilanciamento del servizio di backend .

Il traffico viene inviato a un backend remoto durante cambiamenti di integrità temporanei

Questo è il comportamento previsto quando la soglia di failover è impostata su un valore valore. Se vuoi che il traffico continui verso i backend primari quando ci sono cambiamenti di integrità temporanei, imposta questo campo su un valore più basso.

Gli endpoint in stato integro sono sovraccaricati quando altri endpoint non sono integri

Questo è il comportamento previsto quando la soglia di failover è impostata su un valore basso valore. Quando gli endpoint sono in stato non integro, il traffico destinato a questi endpoint vengono invece distribuiti tra gli endpoint rimanenti nello stesso backend. Se vuoi che il comportamento di failover venga attivato prima, imposta questo campo su un un valore più alto.

Limitazioni

• Ogni servizio di backend può essere associato a un solo carico di servizio e la risorsa del criterio di bilanciamento.