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, crea un criterio di bilanciamento del carico del servizio (risorsa serviceLbPolicies), che contiene valori che influiscono sulla selezione di un backend. Collega quindi il criterio di bilanciamento del carico del servizio a un servizio di backend. 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 dell'algoritmo:

  • A cascata per regione (algoritmo predefinito).
  • Spruzza sulla zona.
  • Spray globale.
  • Struttura a cascata per zona.

Sono disponibili le seguenti opzioni aggiuntive:

  • Specifica 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 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 alla richiesta caratteristiche e, in base alle regole di routing nella risorsa o nella mappa URL Route, a seconda dell'API utilizzata dal 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 (NEG NON_GCP_PRIVATE_IP_PORT)

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, struttura a cascata per regione, distribuisce il traffico in modo uniforme su 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 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 il traffico tra zone. Le richieste di ciascun client possono essere distribuite su più MIG o NEG zonali nella regione, il che contribuisce a mantenere uniforme il carico sui MIG o NEG quando il carico del traffico proveniente 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.

Utilizza l'algoritmo di distribuzione in base alla regione quando vuoi che i client distribuiscano le loro richieste a tutti i MIG o NEG di una regione, il che riduce il rischio di sovraccaricare i MIG o i NEG in un'unica zona in caso di un aumento rapido e localizzato 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 innescare un sovraccarico nella zona prima Cloud Service Mesh è 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 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 di diffusione a livello mondiale. Con tramite questo algoritmo, i client diffondono le loro richieste a tutti i MIG o NEG nel 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 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, 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 Cloud Service Mesh degli algoritmi di bilanciamento del carico.

Comportamento Cascata per regione Spray sull'area Spray globale 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. 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 Nella media; a seconda della quantità di traffico già spostata tra zone diverse. Minore; poiché i picchi a singola zona verranno distribuiti tra tutte le zone regione. Minore; poiché i picchi a zona singola saranno 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 di bilanciamento del carico avanzate

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.

Qualsiasi traffico che superi la capacità configurata dei backend preferiti viene instradato ai 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. Questo può ridurre al minimo il consumo di computing di Google Cloud la resilienza necessaria per eseguire gradualmente la distribuzione o il failover Google Cloud quando necessario.

Svuotamento automatico della capacità

Quando un backend non è integro, di solito conviene escluderlo rapidamente possibili 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 backend integri per evitare sovraccarichi e ottimizzare la latenza complessiva.

Questa opzione è simile all'impostazione di capacityscalar su zero. Chiede a Cloud Service Mesh di ridurre automaticamente la capacità del backend a zero quando un backend ha meno del 25% delle singole istanze o degli endpoint che superano 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 integri, lo svuotamento viene annullato 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.

Personalizzare il comportamento del failover

Cloud Service Mesh in genere invia il traffico ai backend prendendo in considerazione diversi fattori in considerazione. 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 anche traccia dei backend da utilizzare quando i backend primari non sono integri e non possono 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, la cui può essere personalizzato per controllare il comportamento di failover. Il valore di soglia che che imposti determina quando il traffico viene spostato dai backend primari al failover di backend.

Quando alcuni endpoint nel backend principale non sono integro, Cloud Service Mesh lo fa non spostano necessariamente il traffico immediatamente. Invece, Cloud Service Mesh potrebbe trasferire il traffico agli endpoint integri nel backend principale per cercare di stabilizzarlo.

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. 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 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 non è garantito. Tu consultare la documentazione relativa al servizio di backend per ulteriori dettagli.

Il traffico viene quindi assegnato in base all'algoritmo utilizzato. Ad esempio, con l'algoritmo di WATERFALL_BY_ZONE, Cloud Service Mesh cerca di mantenere il traffico alla 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 un MIG o NEG 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 MIG o NEG vengono svuotati perché autoCapacityDrain è configurato. 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 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 non hanno 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 più ampia distribuzione dei tuoi per via del 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, valuta la possibilità di utilizzare altre come la struttura a cascata per regione.

Il traffico viene inviato a un cluster remoto quando lo stato del backend cambia

Quando failoverHealthThreshold è impostato su un valore elevato, questo è il comportamento previsto. Se vuoi che il traffico rimanga nei backend principali quando si verificano variazioni temporanee dell'integrità, imposta failoverHealthThreshold su un valore inferiore.

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 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 limite della capacità, mentre altri MIG o 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, il carico delle VM nella stessa zona potrebbe non essere uniforme. In generale, la latenza complessiva verrà ottimizzata.

Spray a 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.

  • Poiché i client inviano richieste a tutti i MIG o NEG della regione, in alcuni casi, ciò 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. Questo può accadere anche se esistono altri MIG o NEG che potrebbero servire i clienti con una latenza inferiore.

  • Gli algoritmi di bilanciamento del carico globale (a cascata per regione, a pioggia in regione, a cascata per zona) non si applicano ai MIG o ai NEG configurati come backend preferiti.

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 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 MIG o NEG venga eliminato dopo uno svuotamento, almeno il 35% le istanze o gli endpoint devono essere integri. 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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