Présentation de l'équilibrage de charge avancé

L'équilibrage de charge avancé comprend des fonctionnalités qui vous permettent d'ajuster l'équilibrage de charge au niveau mondial et la répartition du trafic pour atteindre au mieux vos objectifs de disponibilité, de performances et de rentabilité. Ce document s'adresse aux utilisateurs ayant au moins une compréhension intermédiaire des concepts de Cloud Service Mesh et de l'équilibrage de charge.

Pour mettre en œuvre l'équilibrage de charge avancé, vous devez créer une règle d'équilibrage de charge de service (ressource serviceLbPolicies), qui contient les valeurs qui influencent la sélection d'un backend. Vous associez ensuite la règle d'équilibrage de charge de service à un service de backend. La règle d'équilibrage de charge de service spécifie l'algorithme utilisé pour déterminer l'équilibrage du trafic entre les backends.

Vous avez le choix entre les options d'algorithme suivantes pour l'équilibrage de charge avancé:

  • Cascade par région (algorithme par défaut).
  • Vaporiser sur la zone.
  • Vaporisez le monde.
  • Cascade par zone.

Les options supplémentaires suivantes sont disponibles:

  • Désignez les backends préférés. Cloud Service Mesh envoie du trafic à ces MIG ou NEG avant d'envoyer le trafic à d'autres backends.
  • Configurez le drainage automatique de la capacité.
  • Personnalisez le comportement du basculement.

Avant de configurer l'une des options d'équilibrage de charge avancées, nous vous recommandons de consulter la documentation de la ressource du service de backend.

Comment Cloud Service Mesh achemine le trafic et équilibre la charge

Le schéma suivant montre comment Cloud Service Mesh décide d'acheminer le trafic.

Comment Cloud Service Mesh prend des décisions concernant l'équilibrage de charge
Comment Cloud Service Mesh prend des décisions concernant l'équilibrage de charge (cliquez pour agrandir)

Tout d'abord, Cloud Service Mesh choisit un service de backend en fonction des caractéristiques de la requête et des règles de routage de la ressource Route ou du mappage d'URL, en fonction de l'API utilisée par votre déploiement.

Ensuite, Cloud Service Mesh choisit un MIG ou un NEG de backend associé au service de backend en fonction de l'emplacement du client, de l'emplacement, de l'état et de la capacité du MIG ou du NEG, ainsi que des informations contenues dans la règle d'équilibrage de charge de service associée au service de backend.

Enfin, Cloud Service Mesh choisit une instance ou un point de terminaison dans le MIG ou le NEG. Ce choix est basé sur les informations contenues dans la règle d'équilibrage de charge de la localité dans les services de backend.

Backends compatibles et non compatibles

Les types de backends suivants sont compatibles avec l'équilibrage de charge avancé:

  • Groupes d'instances non gérés
  • Groupes d'instances gérés (MIG)
  • Groupes de points de terminaison du réseau zonaux (NEG GCE_VM_IP_PORT)
  • Groupes de points de terminaison du réseau de connectivité hybride (NEG NON_GCP_PRIVATE_IP_PORT)

Les types de backends suivants ne sont pas compatibles avec l'équilibrage de charge avancé:

  • Groupes d'instances gérés régionaux
  • Groupes de points de terminaison du réseau Internet (NEG INTERNET_FQDN_PORT)

Cas d'utilisation

Les sections suivantes décrivent le fonctionnement de chaque algorithme et le choix d'adapter en fonction des besoins spécifiques de votre entreprise.

Équilibrer le trafic entre les backends d'une région

L'algorithme d'équilibrage de charge par défaut, en cascade par région, répartit le trafic de manière uniforme entre tous les MIG ou NEG des zones d'une région. Nous vous recommandons d'utiliser l'algorithme par défaut, sauf si vous avez des exigences particulières.

Avec la cascade d'annonces par région, les backends reçoivent le trafic proportionnellement à leur capacité, ce qui fournit une protection contre la surcharge de backend. Si nécessaire, le trafic est envoyé au-delà des limites des zones afin que les backends soient chargés uniformément dans la région. Même si la zone locale du client dispose d'une capacité restante, il y a du trafic interzone. Les requêtes de chaque client peuvent être réparties sur plusieurs MIG ou NEG zonaux de la région, ce qui permet de maintenir la même charge sur les MIG ou les NEG lorsque la charge du trafic des clients n'est pas uniforme.

Augmentez la résilience en répartissant le trafic d'un client entre plusieurs zones

L'algorithme de cascade d'annonces par défaut par région tente d'équilibrer l'utilisation de la capacité entre plusieurs MIG ou NEG zonaux. Toutefois, avec cet algorithme, les requêtes provenant d'un seul client ne sont pas systématiquement envoyées à toutes les zones, et les requêtes d'un seul client sont généralement acheminées vers des MIG ou des NEG d'une même zone.

Utilisez l'algorithme "spray to region" (spray vers région) lorsque vous souhaitez que les clients répartissent leurs requêtes sur tous les MIG ou NEG d'une région, ce qui réduit le risque de surcharge des MIG ou des NEG dans une seule zone en cas d'augmentation rapide et localisée du volume de trafic.

Avec l'algorithme "spray to region", si vous avez deux zones, A et B, et qu'il y a un pic de trafic dans la zone B, le trafic est réparti entre les deux zones. Avec l'algorithme par défaut, un pic dans la zone B peut déclencher une surcharge dans la zone avant que Cloud Service Mesh ne puisse répondre à la modification.

Notez que lorsque vous utilisez l'algorithme de pulvérisation vers une région, le trafic de chaque client est toujours réparti entre les zones backend d'une région. Le trafic interzone est alors systématiquement plus élevé, même s'il reste de la capacité dans la zone locale, et peut étendre la zone affectée pour le trafic provenant de Cloud Service Mesh si deux clients Cloud Service Mesh envoient du trafic vers les mêmes zones.

Répartir le trafic provenant de votre client sur tous les backends de plusieurs régions

Comme indiqué dans les sections précédentes, l'algorithme de pulvérisation vers une région répartit le trafic de chaque client entre toutes les zones d'une région. Pour les services disposant de MIG ou de NEG dans plusieurs régions, Cloud Service Mesh optimise toujours la latence globale en envoyant le trafic vers la région la plus proche.

Si vous préférez un rayon de propagation plus grand, utilisez l'algorithme « spray to world ». Grâce à cet algorithme, les clients répartissent leurs requêtes sur tous les MIG ou NEG du monde dans plusieurs régions.

Il est important de noter qu'avec cet algorithme, l'ensemble du trafic est réparti entre tous les backends dans le monde entier. Une requête défectueuse peut endommager tous les backends de vos déploiements. L'algorithme génère également davantage de trafic interrégional, ce qui peut augmenter la latence des requêtes et générer des coûts supplémentaires.

Minimiser le trafic entre zones

Vous pouvez optimiser la latence globale et réduire le trafic interzone en utilisant le paramètre de cascade d'annonces par zone. Lorsque plusieurs MIG ou NEG sont configurés dans une zone, le trafic client est acheminé vers le MIG ou le NEG le plus proche dans la zone, jusqu'à sa capacité, avant d'envoyer le trafic au MIG ou NEG suivant dans la zone jusqu'à ce que toute la capacité du MIG ou du NEG de la zone soit utilisée. Ce n'est qu'alors que le trafic est déversé vers la zone la plus proche.

Grâce à cet algorithme, vous pouvez minimiser le trafic interzone inutile. La latence globale peut être légèrement améliorée, car les backends locaux les plus proches sont privilégiés. Toutefois, cela peut également créer un trafic inégal entre les MIG ou les NEG au sein d'une région.

Comparaison des algorithmes d'équilibrage de charge

Le tableau suivant fournit une comparaison détaillée des quatre algorithmes d'équilibrage de charge de Cloud Service Mesh.

Comportement Cascade d'annonces par région Répulsif sur la zone Spray sur le monde Cascade d'annonces par zone
Utilisation uniforme de la capacité au sein d'une région dans un état stable Oui Oui Oui Non
Utilisation uniforme de la capacité dans plusieurs régions dans un état stable Non Non Oui Non
Répartition uniforme du trafic au sein d'une région dans un état stable Non Oui Oui Non
Trafic interzone Oui. Cet algorithme répartira le trafic uniformément entre les zones d'une région tout en optimisant la latence du réseau. Le trafic peut être envoyé entre différentes zones si nécessaire. Oui Oui Oui, le trafic remplira la zone la plus proche jusqu'à sa capacité maximale. Ensuite, il passe à la zone suivante.
Sensibilité aux pics de trafic de la zone locale Moyenne, en fonction de la quantité de trafic déjà réaffectée pour équilibrer les zones. Elle est inférieure, car les pics à zone unique seront répartis dans toutes les zones de la région. plus faible, car les pics à zone unique seront répartis dans toutes les régions. Supérieur : les pics d'une zone unique sont plus susceptibles d'être entièrement diffusés par une seule zone jusqu'à ce que Cloud Service Mesh puisse réagir.

Options d'équilibrage de charge avancées supplémentaires

Les sections suivantes décrivent les options permettant de modifier l'équilibrage de charge de Cloud Service Mesh.

Backends préférés

Vous pouvez configurer l'équilibrage de charge de manière à privilégier un groupe de backends d'un service de backend. Ces backends sont entièrement utilisés avant que les requêtes suivantes ne soient acheminées vers les backends restants. Cloud Service Mesh distribue d'abord le trafic client vers les backends préférés, ce qui réduit les latences des requêtes pour vos clients.

Tout trafic qui dépasse la capacité configurée des backends préférés est acheminé vers des backends non préférés. L'algorithme d'équilibrage de charge répartit le trafic entre les backends non préférés.

Un cas d'utilisation est le débordement vers Google Cloud, où vous spécifiez des ressources de calcul sur site, représentées par un NEG de connectivité hybride, à utiliser entièrement avant que les requêtes ne soient acheminées vers des MIG ou NEG de backend Google Cloud avec autoscaling. Cette configuration permet de réduire la consommation de ressources de calcul de Google Cloud tout en ayant la résilience nécessaire pour déborder progressivement vers Google Cloud ou basculer vers Google Cloud si nécessaire.

Drainage automatique de la capacité

Lorsqu'un backend n'est pas opérationnel, il est généralement souhaitable de l'exclure le plus rapidement possible des décisions relatives à l'équilibrage de charge. L'exclusion du backend empêche l'envoi de requêtes au backend non opérationnel. De plus, le trafic est équilibré entre les backends opérationnels pour éviter la surcharge des backends et optimiser la latence globale.

Cette option revient à définir capacityscalar à zéro. Il demande à Cloud Service Mesh de réduire automatiquement la capacité du backend à zéro lorsqu'un backend présente moins de 25% de ses instances ou points de terminaison individuels qui réussissent les vérifications d'état. Avec cette option, les backends non opérationnels sont supprimés de l'équilibrage de charge global.

Lorsque les backends drainés automatiquement sont de nouveau opérationnels, ils ne sont pas drainés si au moins 35% des points de terminaison ou des instances sont opérationnels pendant 60 secondes. Cloud Service Mesh ne draine pas plus de 50% des points de terminaison d'un service de backend, quel que soit l'état de fonctionnement du backend.

Par exemple, vous pouvez recourir au drainage automatique de la capacité avec vos backends préférés. Si un MIG ou un NEG backend est préférable et que de nombreux points de terminaison qu'il contient ne sont pas opérationnels, ce paramètre protège les points de terminaison restants dans le MIG ou le NEG en déplaçant le trafic de ce MIG ou de NEG.

Personnaliser le comportement du basculement

Cloud Service Mesh envoie généralement le trafic aux backends en tenant compte de plusieurs facteurs. Dans un état stable, Cloud Service Mesh envoie le trafic aux backends qui sont sélectionnés en fonction des algorithmes décrits précédemment. Les backends sélectionnés sont considérés comme optimaux en termes de latence et d'utilisation de la capacité. Ils sont appelés backends principaux.

Cloud Service Mesh assure également le suivi des backends à utiliser lorsque les backends principaux sont non opérationnels et ne peuvent pas recevoir de trafic. Ces backends sont appelés backends de basculement. Il s'agit généralement de backends à proximité qui ont une certaine capacité restante.

Lorsqu'un backend n'est pas opérationnel, Cloud Service Mesh tente d'éviter de lui envoyer du trafic et transfère à la place le trafic vers des backends opérationnels.

La ressource serviceLbPolicy inclut un champ, failoverHealthThreshold, dont la valeur peut être personnalisée pour contrôler le comportement du basculement. La valeur de seuil que vous définissez détermine à quel moment le trafic est transféré des backends principaux vers des backends de basculement.

Lorsque certains points de terminaison du backend principal ne sont pas opérationnels, Cloud Service Mesh ne transfère pas nécessairement le trafic immédiatement. À la place, Cloud Service Mesh peut transférer le trafic vers des points de terminaison opérationnels dans le backend principal, afin d'essayer de stabiliser le trafic.

Si un trop grand nombre de points de terminaison du backend ne sont pas opérationnels, les points de terminaison restants ne sont pas en mesure de gérer le trafic supplémentaire. Dans ce cas, le seuil d'échec permet de décider si le basculement est déclenché ou non. Cloud Service Mesh tolère un problème de faible capacité jusqu'au seuil, puis transfère une partie du trafic des backends principaux vers les backends de basculement.

Le seuil d'état de basculement est une valeur en pourcentage. La valeur que vous définissez détermine à quel moment Cloud Service Mesh dirige le trafic vers les backends de basculement. Vous pouvez définir cette valeur sur un entier compris entre 1 et 99. La valeur par défaut pour Cloud Service Mesh est 70 avec Envoy et 50 pour gRPC sans proxy. Une valeur supérieure lance le basculement plus tôt qu'une valeur inférieure.

Dépannage

Les modèles de répartition du trafic peuvent varier en fonction de la configuration du nouveau serviceLbPolicy avec le service de backend.

Pour déboguer les problèmes de trafic, utilisez les systèmes de surveillance existants afin d'examiner la façon dont le trafic circule vers vos backends. D'autres métriques de réseau et de Cloud Service Mesh peuvent vous aider à comprendre comment les décisions concernant l'équilibrage de charge sont prises. Cette section propose des suggestions générales de dépannage et d'atténuation.

Dans l'ensemble, Cloud Service Mesh tente d'attribuer du trafic pour que les backends continuent de s'exécuter sous leur capacité configurée. N'oubliez pas que cela n'est pas garanti. Pour en savoir plus, consultez la documentation du service de backend.

Le trafic est ensuite attribué en fonction de l'algorithme que vous utilisez. Par exemple, avec l'algorithme WATERFALL_BY_ZONE, Cloud Service Mesh tente de conserver le trafic dans la zone la plus proche. Si vous vérifiez les métriques réseau, vous constatez que Cloud Service Mesh préfère un backend avec la latence DAR la plus faible lors de l'envoi de requêtes afin d'optimiser la latence DAR globale.

Les sections suivantes décrivent les problèmes que vous pouvez rencontrer avec la règle d'équilibrage de charge du service et les paramètres de backend préférés.

Le trafic est envoyé à des MIG ou NEG plus distants avant des MIG plus proches.

Il s'agit du comportement souhaité lorsque les backends préférés sont configurés avec des MIG ou des NEG plus distants. Si vous ne souhaitez pas ce comportement, modifiez les valeurs dans le champ des backends préférés.

Le trafic n'est pas envoyé aux MIG ou aux NEG qui comportent de nombreux points de terminaison non opérationnels

Il s'agit du comportement souhaité lorsque les MIG ou les NEG sont drainés en raison de la configuration d'un autoCapacityDrain. Avec ce paramètre, les MIG ou les NEG avec de nombreux points de terminaison non opérationnels sont supprimés des décisions d'équilibrage de charge et sont donc évités. Si ce comportement n'est pas souhaité, vous pouvez désactiver le paramètre autoCapacityDrain. Notez toutefois que cela signifie que le trafic peut être envoyé à des MIG ou des NEG avec de nombreux points de terminaison non opérationnels, et que les requêtes peuvent donc échouer et générer des erreurs.

Le trafic n'est pas envoyé à certains MIG ou NEG lorsqu'il est préférable d'utiliser des MIG ou des NEG

Il s'agit du comportement souhaité si les MIG ou les NEG configurés comme favoris n'ont pas encore atteint leur capacité maximale.

Lorsque les backends préférés sont configurés et qu'ils n'ont pas atteint leur limite de capacité, le trafic n'est pas envoyé aux autres MIG ou NEG. Les MIG ou NEG privilégiés sont attribués en premier en fonction de la latence DAR vers ces backends.

Si vous préférez que le trafic soit envoyé ailleurs, vous pouvez configurer son service de backend sans les backends préférés, ou avec des estimations de capacité plus conservatrices pour les MIG ou NEG préférés.

Le trafic est envoyé à un trop grand nombre de MIG ou de NEG distincts à partir d'une seule source

Il s'agit du comportement souhaité en cas d'utilisation de la pulvérisation sur zone ou sur Terre. Toutefois, vous risquez de rencontrer des problèmes avec une répartition plus large de votre trafic. Par exemple, les taux de succès de cache (hit) peuvent être réduits, car les backends voient le trafic provenant d'un plus grand nombre de clients. Dans ce cas, envisagez d'utiliser d'autres algorithmes, tels que "cascade par région".

Le trafic est envoyé à un cluster distant lorsque l'état du backend change

Lorsque failoverHealthThreshold est défini sur une valeur élevée, il s'agit du comportement souhaité. Si vous souhaitez que le trafic reste dans les backends principaux en cas de modifications temporaires de l'état, définissez failoverHealthThreshold sur une valeur inférieure.

Les points de terminaison opérationnels sont surchargés lorsque certains d'entre eux ne sont pas opérationnels.

Lorsque failoverHealthThreshold est défini sur une valeur faible, il s'agit du comportement souhaité. Lorsque certains points de terminaison ne sont pas opérationnels, le trafic de ces points de terminaison peut être réparti entre les points de terminaison restants du même MIG ou NEG. Si vous souhaitez que le comportement de basculement se déclenche plus tôt, définissez failoverHealthThreshold sur une valeur supérieure.

Limites et points à noter

Vous trouverez ci-dessous les limites et considérations à prendre en compte lorsque vous configurez un équilibrage de charge avancé.

Cascade par zone

  • Lors d'événements de maintenance transparente, il est possible que le trafic soit temporairement équilibré en dehors de la zone locale.

  • Attendez-vous à des cas où certains MIG ou NEG sont saturés, tandis que d'autres MIG ou NEG de la même région sont sous-utilisés.

  • Si la source du trafic vers votre service se trouve dans la même zone que ses points de terminaison, le trafic interzone est réduit.

  • Une zone peut être mappée à différents clusters de matériel physique interne dans les centres de données Google, par exemple en raison de la virtualisation de la zone. Dans ce cas, il est possible que les VM d'une même zone ne soient pas chargées de manière uniforme. En général, la latence globale est optimisée.

Sprays dans la région

  • Si les points de terminaison d'un MIG ou d'un NEG tombent en panne, les conséquences sont généralement réparties sur un plus grand nombre de clients. En d'autres termes, un plus grand nombre de clients de maillage peut être affecté, mais moins gravement.

  • Lorsque les clients envoient des requêtes à tous les MIG ou NEG de la région, cela peut, dans certains cas, augmenter le volume du trafic interzone.

  • Le nombre de connexions ouvertes aux points de terminaison peut augmenter, ce qui entraîne une augmentation de l'utilisation des ressources.

Backends préférés

  • Les MIG ou les NEG configurés en tant que backends préférés peuvent être éloignés des clients et entraîner une latence moyenne plus élevée pour ces derniers. Cela peut se produire même si d'autres MIG ou NEG sont susceptibles de servir les clients avec une latence plus faible.

  • Les algorithmes d'équilibrage de charge global (cascade par région, répartition par région, cascade par zone) ne s'appliquent pas aux MIG ou aux NEG configurés comme backends préférés.

Drainage de capacité automatique

  • Le nombre minimal de MIG qui ne sont jamais drainés diffère de la valeur définie lorsqu'elle est configurée à l'aide de serviceLbPolicies.

  • Par défaut, le nombre minimal de MIG qui ne sont jamais drainés est de 1.

  • Si serviceLbPolicies est défini, le pourcentage minimal de MIG ou de NEG qui ne sont jamais drainés est de 50%. Dans les deux configurations, un MIG ou un NEG est marqué comme non opérationnel si moins de 25% des instances ou des points de terminaison du MIG ou du NEG sont opérationnels.

  • Pour que le drainage d'un MIG ou d'un NEG soit annulé après un drainage, au moins 35% des instances ou des points de terminaison doivent être opérationnels. Cela est nécessaire pour s'assurer qu'un MIG ou un NEG ne va pas basculer entre les états de drainage et les états non drainés.

  • Les mêmes restrictions s'appliquent au scaler de capacité pour les backends qui n'utilisent pas de mode d'équilibrage.

Étapes suivantes