Panoramica del bilanciamento del carico avanzato

Il bilanciamento del carico avanzato è costituito da funzionalità che ti consentono di ottimizzare il bilanciamento del carico e la distribuzione del traffico a livello globale per soddisfare al meglio i tuoi obiettivi di disponibilità, prestazioni ed efficienza in termini di costi. Questo documento è rivolto agli utenti che hanno almeno una conoscenza intermedia dei concetti di Cloud Service Mesh e bilanciamento del carico.

Per implementare il bilanciamento del carico avanzato, puoi creare un criterio di bilanciamento del carico del servizio (risorsa serviceLbPolicies), che contiene i valori che influenzano la selezione di un backend. Quindi collegherai il criterio di bilanciamento del carico del servizio a un backend completamente gestito di Google Cloud. Il criterio di bilanciamento del carico del servizio specifica l'algoritmo utilizzato per determinare la modalità di bilanciamento del traffico nei backend.

Per il bilanciamento del carico avanzato, puoi scegliere tra le seguenti opzioni di algoritmo:

  • Struttura a cascata per regione (algoritmo predefinito).
  • Spray a regione.
  • Spruzzi al mondo.
  • Struttura a cascata per zona.

Sono disponibili le seguenti opzioni aggiuntive:

  • Designa i backend preferiti. Cloud Service Mesh invia il traffico a questi MIG o NEG prima di inviarlo ad altri backend.
  • Configura lo svuotamento automatico della capacità.
  • Personalizza il comportamento di failover.

Prima di configurare qualsiasi opzione di bilanciamento del carico avanzata, di rivedere la documentazione relativa alla risorsa del servizio di backend.

In che modo Cloud Service Mesh instrada e bilancia il carico del traffico

Il seguente diagramma mostra in che modo Cloud Service Mesh decide di instradare il traffico.

In che modo Cloud Service Mesh prende le decisioni di bilanciamento del carico
In che modo Cloud Service Mesh prende le decisioni sul bilanciamento del carico (fai clic per ingrandire)

Innanzitutto, Cloud Service Mesh sceglie un servizio di backend in base alle caratteristiche della richiesta e alle regole di routing nella risorsa Route o nella mappa URL, a seconda dell'API utilizzata dal tuo deployment.

In secondo luogo, Cloud Service Mesh sceglie un gruppo di istanze gestite o un NEG di backend associato il servizio di backend, in base alla località, alla località, all'integrità capacità del gruppo di istanze gestite o del NEG e informazioni nel bilanciamento del carico del servizio associato al servizio di backend.

Infine, Cloud Service Mesh sceglie un'istanza o un endpoint all'interno del MIG o del NEG. Questa scelta si basa sulle informazioni contenute nel criterio di bilanciamento del carico per le località nei servizi di backend.

Backend supportati e non supportati

Per il bilanciamento del carico avanzato sono supportati i seguenti tipi di backend:

  • Gruppi di istanze non gestite
  • Gruppi di istanze gestite (MIG)
  • Gruppi di endpoint di rete a livello di zona (NEG GCE_VM_IP_PORT)
  • Gruppi di endpoint di rete con connettività ibrida (NON_GCP_PRIVATE_IP_PORT NEG)

I seguenti tipi di backend non sono supportati per il bilanciamento del carico avanzato:

  • Gruppi di istanze gestite a livello di regione
  • Gruppi di endpoint di rete internet (NEG INTERNET_FQDN_PORT)

Casi d'uso

Le sezioni seguenti descrivono il funzionamento di ciascun algoritmo e indicano quale scegliere per le tue specifiche esigenze aziendali.

Bilancia il traffico tra i backend di una regione

L'algoritmo di bilanciamento del carico predefinito, a cascata per regione, distribuisce uniformemente il traffico tra tutti i MIG o NEG nelle zone di una regione. I nostri suggerimenti che utilizzi l'algoritmo predefinito, a meno che tu non abbia requisiti speciali.

Con la struttura a cascata per regione, i backend ricevono il traffico in proporzione che fornisce protezione dal sovraccarico del backend. Il traffico viene inviato attraverso limiti delle zone quando necessario per mantenere i backend caricati in modo uniforme all'interno regione. Anche se la zona locale del client ha capacità rimanente, è presente traffico tra zone. Le richieste di ogni client possono essere distribuite più MIG o NEG a livello di zona nella regione, il che aiuta a mantenere il carico i MIG o i NEG sono uniformi quando il carico del traffico dai client non è uniforme.

Aumenta la resilienza distribuendo il traffico da un client tra zone

L'algoritmo con struttura a cascata predefinita per regione cerca di bilanciare l'utilizzo della capacità su più MIG o NEG a livello di zona. Tuttavia, in base a questo algoritmo, le richieste provenienti da un singolo client non vengono inviate in modo coerente a tutte le zone e in genere vengono indirizzate a MIG o NEG in una singola zona.

Usa l'algoritmo spray to Region quando vuoi che i clienti diffondano i loro a tutti i MIG o NEG in una regione, il che riduce il rischio sovraccaricano MIG o NEG in una singola zona quando è presente una di aumento del volume di traffico.

Con l'algoritmo Spray to Region, se ci sono due zone, A e B, un picco di traffico nella zona B, il traffico viene suddiviso tra le due zone. Con l'algoritmo predefinito, un picco nella zona B potrebbe attivare un sovraccarico nella zona prima che Cloud Service Mesh sia in grado di rispondere alla modifica.

Tieni presente che quando utilizzi l'algoritmo spray to Region, il traffico per ogni client viene sempre distribuiti tra le zone di backend di una regione. Ciò comporta un traffico tra zone costantemente più elevato anche quando è presente capacità rimanente nella zona locale e può comportare un'area interessata più ampia per il traffico da Cloud Service Mesh, se due client Cloud Service Mesh inviano traffico alle stesse zone.

Distribuisci il traffico proveniente dal tuo client in tutti i backend di più regioni

Come discusso nelle sezioni precedenti, il traffico proveniente da ciascun client verso tutte le zone di una regione. Per i servizi con MIG o NEG in più regioni, Cloud Service Mesh ottimizza comunque la latenza complessiva inviando traffico alla regione più vicina.

Se preferisci un raggio di diffusione più ampio, utilizza l'algoritmo spray to World. Con questo algoritmo, i clienti distribuiscono le loro richieste a tutti i MIG o NEG di tutto il mondo in più regioni.

È importante notare che con questo algoritmo, tutto il traffico viene distribuito di backend a livello globale. Una query con problemi potrebbe danneggiare tutti i backend in deployment di machine learning. L'algoritmo genera anche più traffico tra regioni, il che potrebbe aumentare la latenza delle richieste e creare costi aggiuntivi.

Riduci al minimo il traffico tra zone

Puoi ottimizzare la latenza complessiva e ridurre il traffico tra zone utilizzando il metodo l'impostazione a cascata per zona. Quando in una zona vengono configurati più MIG o NEG, il traffico client viene instradato al MIG o NEG più vicino nella zona, fino al prima di inviare il traffico al MIG o al NEG successivo nella zona fino a quando non viene utilizzata tutta la capacità MIG o NEG nella zona. Solo a quel punto il traffico viene distribuito nella zona più vicina.

Con questo algoritmo, puoi ridurre al minimo il traffico tra zone non necessario. La latenza complessiva potrebbe essere leggermente migliorata perché vengono preferiti i backend locali più vicini. Tuttavia, questo potrebbe anche creare un traffico non uniforme tra i gruppi di istanze gestite o i gruppi di istanze elastiche all'interno di una regione.

Confronto tra gli algoritmi di bilanciamento del carico

La tabella seguente fornisce un confronto dettagliato dei quattro algoritmi di bilanciamento del carico di Cloud Service Mesh.

Comportamento Cascata per regione Spray sull'area Spray globale Struttura a cascata per zona
Utilizzo uniforme della capacità all'interno di una regione in stato stabile Sì Sì Sì No
Utilizzo uniforme della capacità in più regioni in stato stabile No No Sì No
Suddivisione uniforme del traffico all'interno di una regione in stato stabile No Sì Sì No
Traffico tra zone Sì. Questo algoritmo distribuirà il traffico in modo uniforme tra le zone in un regione, ottimizzando al contempo la latenza di rete. Se necessario, il traffico può essere inviato tra le zone. Sì Sì Sì, il traffico riempirà la zona più vicina fino alla sua capacità. Poi andrà alla zona successiva.
Sensibilità ai picchi di traffico nelle zone locali Nella media; a seconda della quantità di traffico già spostata tra zone diverse. Più basso, poiché i picchi di una singola zona verranno distribuiti tra tutte le zone della regione. Più basso, poiché i picchi di una singola zona verranno distribuiti in tutte le regioni. Più elevato, poiché è più probabile che gli picchi di una singola zona vengano gestiti interamente da una singola zona finché Cloud Service Mesh non è in grado di reagire.

Altre opzioni avanzate di bilanciamento del carico

Le sezioni seguenti illustrano le opzioni per modificare il bilanciamento del carico di Cloud Service Mesh.

Backend preferiti

Puoi configurare il bilanciamento del carico in modo che un gruppo di backend di un backend è designato come preferito. Questi backend vengono utilizzati completamente prima che le richieste successive vengano instradate ai backend rimanenti. Cloud Service Mesh distribuisce il traffico client innanzitutto ai backend preferiti, riducendo al minimo le latenze delle richieste per i client.

Il traffico che supera la capacità configurata dei backend preferiti instradati a backend non preferiti. L'algoritmo di bilanciamento del carico distribuisce il traffico tra i backend non preferiti.

Un caso d'uso è l'overflow in Google Cloud, dove specifichi le risorse di risorse, rappresentate da un NEG di connettività ibrida, da utilizzare completamente prima le richieste vengono instradate a MIG o NEG di backend Google Cloud con scalabilità automatica. Questa configurazione può ridurre al minimo il consumo di risorse di calcolo di Google Cloud e avere comunque la resilienza per eseguire gradualmente lo spillover o il failover su Google Cloud, se necessario.

Scarico automatico della capacità

Quando un backend non è in stato di salute, in genere è consigliabile escluderlo il più rapidamente possibile dalle decisioni di bilanciamento del carico. L'esclusione del backend impedisce l'invio delle richieste al backend non integro. Inoltre, il traffico viene bilanciato tra i backend sani per evitare il sovraccarico del backend e ottimizzare la latenza complessiva.

Questa opzione è simile all'impostazione del parametro capacityscalar a zero. Chiede a Cloud Service Mesh di fare automaticamente fare lo scale down della capacità di backend fino a zero quando un backend ha meno del 25% delle singole istanze o degli endpoint individuali. superando i controlli di integrità. Con questa opzione, i backend in stato non integro vengono rimossi con il bilanciamento del carico globale.

Quando i backend sottoposti a svuotamento automatico sono di nuovo in stato integro, non vengono scaricati se almeno il 35% degli endpoint o delle istanze è integro per 60 secondi. Cloud Service Mesh non consuma più del 50% degli endpoint in un servizio di backend, indipendentemente dallo stato di integrità del backend.

Un caso d'uso è che puoi utilizzare lo svuotamento automatico della capacità con i backend preferiti. Se è preferibile un gruppo di istanze gestite o un gruppo di endpoint di rete di backend e molti degli endpoint al suo interno non sono operativi, questa impostazione protegge gli endpoint rimanenti nel gruppo di istanze gestite o nel gruppo di endpoint di rete allontanando il traffico dal gruppo di istanze gestite o dal gruppo di endpoint di rete.

Personalizzare il comportamento del failover

In genere, Cloud Service Mesh invia il traffico ai backend tenendo conto di diversi fattori. In stato stabile, Cloud Service Mesh invia il traffico ai backend selezionati in base agli algoritmi descritti in precedenza. L'elemento selezionato sono considerati ottimali in termini di latenza e utilizzo della capacità. Si chiamano backend principali.

Cloud Service Mesh tiene traccia anche dei backend da utilizzare quando quelli principali non sono operativi e non sono in grado di ricevere traffico. Questi backend sono chiamati backend di failover. Di solito sono backend vicini con una certa capacità rimanenti.

Quando un backend non è integro, Cloud Service Mesh cerca di evitare di inviare traffico a e distribuendo il traffico su backend integri.

La risorsa serviceLbPolicy include un campo, failoverHealthThreshold, il cui valore può essere personalizzato per controllare il comportamento del failover. Il valore di soglia impostato determina quando il traffico viene spostato dai backend principali ai backend di failover.

Quando alcuni endpoint nel backend principale non sono operativi, Cloud Service Mesh non necessariamente sposta immediatamente il traffico. Cloud Service Mesh potrebbe invece spostare il traffico verso endpoint integri nel backend principale, per cercare di stabilizzarsi per via del traffico.

Se troppi endpoint nel backend non sono integri, gli endpoint rimanenti vengono in grado di gestire traffico aggiuntivo. In questo caso, la soglia di errore è utilizzato per decidere se attivare o meno il failover. Cloud Service Mesh tollera stato non integro fino alla soglia, quindi sposta una parte del traffico dai backend primari a quelli di failover.

La soglia di integrità failover è un valore percentuale. Il valore impostato determina quando Cloud Service Mesh indirizza il traffico ai backend di failover. Tu puoi impostare il valore su un numero intero compreso tra 1 e 99. Il valore predefinito per Cloud Service Mesh è pari a 70 con Envoy e 50 per gRPC senza proxy. Un valore maggiore avvia il failover del traffico prima di un valore inferiore.

Risoluzione dei problemi

I modelli di distribuzione del traffico possono cambiare in base alla configurazione del nuovo serviceLbPolicy con il servizio di backend.

Per eseguire il debug dei problemi di traffico, utilizza i sistemi di monitoraggio esistenti per esaminare il flusso di traffico verso i tuoi backend. Metriche aggiuntive di Cloud Service Mesh e rete può aiutarti a capire come vengono prese le decisioni relative al bilanciamento del carico. Questa sezione offre suggerimenti generali per la risoluzione dei problemi e la mitigazione.

Nel complesso, Cloud Service Mesh tenta di assegnare il traffico per mantenere i backend in esecuzione sotto la capacità configurata. Tieni presente che non è garantito. Per ulteriori dettagli, consulta la documentazione del servizio di backend.

Il traffico viene quindi assegnato in base all'algoritmo utilizzato. Ad esempio, con l'algoritmo di WATERFALL_BY_ZONE, Cloud Service Mesh tenta di mantenere il traffico nella zona più vicina. Se controlli le metriche di rete, vedrai Cloud Service Mesh preferisce un backend con la latenza RTT più bassa quando invia richieste per ottimizzare la latenza RTT complessiva.

Le sezioni seguenti descrivono i problemi che potresti riscontrare con il criterio di bilanciamento del carico del servizio e le impostazioni di backend preferite.

Il traffico viene inviato a MIG o NEG più distanti prima di quelli più vicini

Questo è il comportamento previsto quando i backend preferiti sono configurati con MIG o NEG più distanti. Se non vuoi questo comportamento, modifica i valori nel campo backend preferiti.

Il traffico non viene inviato a MIG o NEG con molti endpoint non operativi

Questo è il comportamento previsto quando i gruppi di istanze gestite o i gruppi di istanze non gestite vengono svuotati perché è configurato un autoCapacityDrain. Con questa impostazione, i MIG o i NEG con molti endpoint non operativi verranno rimossi dalle decisioni di bilanciamento del carico e quindi eviteranno di essere utilizzati. Se questo comportamento non è desiderato, puoi disattivare l'impostazione autoCapacityDrain. Tieni presente però che ciò significa che il traffico potrebbe essere inviato a MIG o NEG con molti endpoint non validi e, di conseguenza, le richieste potrebbero non andare a buon fine con errori.

Il traffico non viene inviato ad alcuni MIG o NEG quando alcuni MIG o NEG sono preferiti

Questo è il comportamento previsto se i MIG o i NEG configurati come preferiti non hanno ancora raggiunto la capacità.

Quando sono configurati i backend preferiti e non hanno raggiunto la loro capacità il traffico non verrà inviato ad altri MIG o NEG. I MIG o i NEG preferiti verranno assegnati per primi in base alla latenza RTT di questi backend.

Se preferisci che il traffico venga inviato altrove, puoi configurare il relativo servizio di backend senza backend preferiti o con capacità più conservativa per i MIG o NEG preferiti.

Il traffico viene inviato a troppi MIG o NEG distinti da un'unica origine

Questo è il comportamento previsto se viene utilizzato lo spray per regione o per il mondo. Tuttavia, potresti riscontrare problemi con una distribuzione più ampia del tuo traffico. Ad esempio, le percentuali di successo della cache potrebbero essere ridotte man mano che i backend visualizzano il traffico. da una selezione più ampia di clienti. In questo caso, ti consigliamo di utilizzare altri algoritmi, ad esempio la struttura a cascata per regione.

Il traffico viene inviato a un cluster remoto quando cambia l'integrità del backend

Quando failoverHealthThreshold è impostato su un valore elevato, questo è il comportamento previsto. Se vuoi che il traffico rimanga nei backend primari quando ci sono cambiamenti di stato temporanei, imposta failoverHealthThreshold su un valore più basso.

Gli endpoint integri sono sovraccaricati quando alcuni endpoint non sono integri

Quando failoverHealthThreshold è impostato su un valore basso, questo è il comportamento previsto. Quando alcuni endpoint sono in stato non integro, il traffico per questi endpoint non è integro potrebbe essere distribuito tra gli endpoint rimanenti nello stesso MIG o NEG. Se vuoi che il comportamento di failover venga attivato in anticipo, imposta failoverHealthThreshold a un valore più alto.

Limitazioni e considerazioni

Di seguito sono riportate alcune limitazioni e considerazioni di cui devi essere a conoscenza quando configuri il bilanciamento del carico avanzato.

Cascata per zona

  • Durante gli eventi di manutenzione trasparenti, è possibile che il traffico venga bilanciato temporaneamente al di fuori della zona locale.

  • Aspettati casi in cui alcuni MIG o NEG sono al massimo, mentre altri MIG o I NEG nella stessa regione sono sottoutilizzati.

  • Se l'origine del traffico verso il tuo servizio si trova nella stessa zona degli endpoint, il traffico tra zone viene ridotto.

  • Una zona può essere mappata a diversi cluster di hardware fisico interno all'interno dei data center di Google; ad esempio a causa della virtualizzazione delle zone. In questo caso, il carico delle VM nella stessa zona potrebbe non essere uniforme. In generale, la latenza complessiva verrà ottimizzata.

Spray verso una regione

  • Se gli endpoint in un MIG o NEG smettono di funzionare, le conseguenze sono tipicamente distribuiti a un gruppo più ampio di clienti; in altre parole, un numero maggiore dei client mesh potrebbe essere interessato, ma in modo meno grave.

  • Quando i client inviano richieste a tutti i MIG o NEG nella regione, in alcune casi, questo potrebbe aumentare la quantità di traffico tra zone.

  • Il numero di connessioni aperte agli endpoint può aumentare, di utilizzo delle risorse.

Backend preferiti

  • I MIG o i NEG configurati come backend preferiti potrebbero essere lontani dai clienti e causare una latenza media più elevata per i clienti. Ciò può accadere anche se ci sono altri MIG o NEG che potrebbero servire i clienti con latenza più bassa.

  • Algoritmi di bilanciamento del carico globale (cascata di acqua per regione, spray-to-region, struttura a cascata per zona) non si applicano a MIG o NEG configurati come preferiti di backend.

Scarico rapido automatico della capacità

  • Il numero minimo di MIG che non vengono mai svuotati è diverso dal valore impostato se configurato utilizzando serviceLbPolicies.

  • Per impostazione predefinita, il numero minimo di gruppi di istanze gestite che non vengono mai svuotati è 1.

  • Se viene impostato il criterio serviceLbPolicies, la percentuale minima di MIG o NEG che non sono mai svuotato è al 50%. In entrambe le configurazioni, un gruppo MIG o NEG viene contrassegnato come non in stato di salute se meno del 25% delle istanze o degli endpoint nel gruppo MIG o NEG è in stato di salute.

  • Affinché un gruppo MIG o NEG venga svuotato dopo uno svuotamento, almeno il 35% delle istanze o degli endpoint deve essere in stato buono. Questo è necessario per assicurarsi che un MIG o un NEG non oscilli tra gli stati di svuotamento e non svuotamento.

  • Qui si applicano le stesse limitazioni per lo scalare della capacità per i backend che non utilizzano una modalità di bilanciamento.

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