Panoramica del bilanciamento del carico avanzato

Il bilanciamento del carico avanzato è costituito da funzionalità che consentono di ottimizzare il carico globale di bilanciamento e distribuzione del traffico per soddisfare al meglio le tue esigenze di disponibilità, di efficienza e costi. Questo documento è rivolto agli utenti che hanno una conoscenza intermedia di Cloud Service Mesh e dei concetti di bilanciamento del carico.

Per implementare il bilanciamento del carico avanzato, crea un criterio di bilanciamento del carico del servizio (risorsa serviceLbPolicies), che contiene valori che influiscono sulla 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 determinare come bilanciare il traffico verso i backend.

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

  • Struttura a cascata per regione (algoritmo predefinito).
  • Spruzza sulla zona.
  • Spruzzi al mondo.
  • A cascata per zona.

Sono disponibili le seguenti opzioni aggiuntive:

  • Designa i backend preferiti. Cloud Service Mesh invia traffico a questi gruppi di istanze gestite oppure NEG prima di inviare traffico ad altri backend.
  • Configura lo svuotamento automatico della capacità.
  • Personalizza il comportamento del 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 gruppo di istanze gestite o 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 (NEG NON_GCP_PRIVATE_IP_PORT)

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

  • Gruppi di istanze gestite regionali
  • Gruppi di endpoint di rete internet (NEG INTERNET_FQDN_PORT)

Casi d'uso

Le seguenti sezioni descrivono come funziona ciascun algoritmo e 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. Ti consigliamo di utilizzare 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 alla loro capacità, il che fornisce protezione da sovraccarico dei 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 il 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 proveniente da un client tra le 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 di distribuzione in base alla regione, se hai due zone, A e B, e si verifica 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 di distribuzione in base alla regione, il traffico per ogni client viene sempre distribuito tra le zone di backend di una regione. Ciò porta un traffico tra zone costantemente più elevato anche quando è disponibile capacità rimanente nella zona locale e ciò può comportare un'area interessata più ampia per il traffico da Cloud Service Mesh, se due client Cloud Service Mesh inviano il traffico verso le stesse zone.

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

Come discusso nelle sezioni precedenti, l'algoritmo di distribuzione in base alla regione suddivide il traffico di ciascun client in tutte le zone di una regione. Per i servizi che hanno MIG o NEG in più regioni, Cloud Service Mesh ottimizza comunque la latenza complessiva inviando il 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 l'impostazione della struttura a cascata per zona. Quando in una zona sono configurati più MIG o NEG, il traffico client viene indirizzato al MIG o al NEG più vicino nella zona, fino alla relativa capacità, prima di inviare il traffico al MIG o al NEG successivo nella zona fino a quando non viene utilizzata tutta la capacità del MIG o del NEG nella zona. Solo in questo caso il traffico si diffonde fino alla 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, ciò potrebbe anche creare traffico non uniforme tra i gruppi di istanze gestite o NEG 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 al mondo 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 di una regione, ottimizzando al contempo la latenza della rete. Il traffico può essere inviato attraverso zone, se necessario. Sì Sì Sì, il traffico riempirà la zona più vicina fino alla sua capacità. Poi passerà alla zona successiva.
Sensibilità agli picchi di traffico nelle zone locali Media; a seconda di quanto traffico è già stato spostato per bilanciare le zone. 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. Maggiore; poiché è più probabile che i picchi di singola zona vengano gestiti completamente 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 carico di Cloud Service Mesh e del bilanciamento del carico.

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 le richieste successive sono 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 le richieste non venga inviato al backend in stato 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 di capacityscalar su 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 non integri vengono rimossi dal 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 si preferisce un MIG o un NEG backend e molti degli endpoint al suo interno sono non integro, questa impostazione protegge gli endpoint rimanenti nel gruppo di istanze gestite o nel NEG per lo spostamento del traffico dal gruppo di istanze gestite o dal NEG.

Personalizza comportamento di 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. Sono chiamati backend primari.

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 failover. Di solito si tratta di backend nelle vicinanze con un po' di capacità rimanente.

Quando un backend non è in stato di integrità, Cloud Service Mesh tenta di evitare di inviarvi traffico e lo sposta verso i 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 integro, Cloud Service Mesh lo fa non spostano necessariamente il traffico immediatamente. 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, quelli rimanenti non sono in grado di gestire il 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 di failover è un valore percentuale. Il valore impostato determina quando Cloud Service Mesh indirizza il traffico ai backend di failover. 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 pattern di distribuzione del traffico possono cambiare in base a come configuri il nuovo serviceLbPolicy con il servizio di backend.

Per eseguire il debug dei problemi di traffico, utilizza i sistemi di monitoraggio esistenti per esaminare come dei flussi di traffico verso i tuoi backend. Altre metriche di Cloud Service Mesh e di rete possono aiutarti a capire come vengono prese le decisioni di bilanciamento del carico. Questa sezione offre suggerimenti di mitigazione e risoluzione dei problemi generali.

In generale, Cloud Service Mesh tenta di assegnare il traffico in modo da mantenere i backend in esecuzione al di sotto della loro capacità configurata. Tieni presente che ciò 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, noterai che 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 che si verifichi questo comportamento, modifica i valori nella sezione 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, MIG o NEG con molte gli endpoint in stato non integro verranno rimossi dalle decisioni di bilanciamento del carico e quindi da evitare. Se questo comportamento è indesiderato, puoi disattivare autoCapacityDrain dell'ambientazione. Tuttavia, tieni presente che questo significa che il traffico potrebbe essere inviato ai MIG o NEG con molte in stato non integro e di conseguenza le richieste potrebbero non riuscire 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 ha ancora raggiunto la capacità massima.

Quando i backend preferiti sono configurati e non hanno raggiunto il limite di capacità, il traffico non viene 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 servizio di backend senza i backend preferiti o con stime della capacità più conservative per i MIG o i NEG preferiti.

Il traffico viene inviato a troppi MIG o NEG distinti da una singola origine

Questo è il comportamento previsto nei casi di utilizzo spray-to-region o spray-to-world. Tuttavia, potresti riscontrare problemi con una distribuzione più ampia del tuo traffico. Ad esempio, i tassi di hit della cache potrebbero essere ridotti man mano che i backend registrano il traffico proveniente da una selezione più ampia di client. 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 alto, questo è il valore comportamento degli utenti. 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 in stato integro sono sovraccarichi quando alcuni endpoint non sono integri

Quando il valore di failoverHealthThreshold è impostato su un valore basso, questo è il valore previsto comportamento degli utenti. Quando alcuni endpoint non sono integri, il traffico per questi endpoint 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 su 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 la sorgente del traffico verso il tuo servizio si trova nella stessa zona del suo degli endpoint, si riduce il traffico tra zone.

  • 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, le VM nella stessa zona potrebbero non essere caricate in modo uniforme. In generale, la latenza complessiva verrà ottimizzata.

Spray a regione

  • Se gli endpoint in un gruppo MIG o NEG non sono disponibili, le conseguenze si ripercuotono in genere su un insieme più ampio di client. In altre parole, un numero maggiore di client mesh potrebbe essere interessato, ma in misura minore.

  • 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, causando un aumento dell'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 quando la configurazione viene eseguita utilizzando serviceLbPolicies.

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

  • Se è impostato serviceLbPolicies, la percentuale minima di MIG o NEG che non vengono mai svuotati è del 50%. In entrambe le configurazioni, un MIG o un NEG è contrassegnato come in stato non integro se meno del 25% delle istanze o degli endpoint nel gruppo di istanze gestite o nel NEG è integro.

  • Affinché un gruppo MIG o NEG venga svuotato dopo uno svuotamento, almeno il 35% delle istanze o degli endpoint deve essere in stato buono. Questa operazione è necessaria per garantire che un MIG o NEG non vacilla tra gli stati di scarico e non drenati.

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

Passaggi successivi