Utilização de métricas da CPU

Nesta página, descrevemos as métricas de uso da CPU fornecidas pelo Spanner. É possível visualizar essas métricas no console do Google Cloud e no console do Cloud Monitoring.

Uso da CPU e prioridade da tarefa

O Spanner mede a utilização da CPU com base na origem e na prioridade da tarefa.

  • Origem: uma tarefa pode ser iniciada pelo usuário ou pelo sistema.

  • Prioridade: a prioridade ajuda o Spanner a determinar quais tarefas precisam ser executadas primeiro. A prioridade das tarefas do sistema é predeterminada e não pode ser configurada. As tarefas do usuário são executadas em alta prioridade, a menos que especificado de outra forma. Muitas solicitações de dados, como read e executeSql, permitem especificar uma prioridade mais baixa. Isso pode ser útil, por exemplo, quando você está executando consultas de manutenção ou análise em lote que não têm SLOs de desempenho rigorosos.

    Tarefas de maior prioridade, em geral, são executadas antes de tarefas de menor prioridade. O Spanner permite que tarefas de alta prioridade utilizem até 100% dos recursos de CPU disponíveis, mesmo que haja tarefas de prioridade mais baixa concorrentes. As tarefas do sistema de menor prioridade podem ser atrasadas a curto prazo, mas precisam ser executadas em algum momento. Portanto, você precisa provisionar sua instância com capacidade de computação suficiente para processar todas as tarefas.

    Se não houver tarefas de alta prioridade, o Spanner vai utilizar até 100% dos recursos de CPU disponíveis para concluir tarefas de menor prioridade mais rapidamente. Os picos no uso em segundo plano não são um sinal de problema. Tarefas de prioridade mais baixa podem ser passadas para tarefas de prioridade mais alta, incluindo tarefas de usuários, quase instantaneamente.

A tabela a seguir mostra exemplos para cada tarefa:

Tarefas do usuário Tarefas do sistema
Alta prioridade Inclui solicitações de dados, como read ou executeSql, em que nenhuma prioridade ou PRIORITY_HIGH é especificada. Isso inclui a divisão de dados.
Prioridade média Inclui: Inclui:
Prioridade baixa Inclui solicitações de dados em que PRIORITY_LOW é especificado. Inclui:
  • Preenchimento de um índice
  • Preenchimento de uma coluna gerada

Métricas disponíveis

O Spanner fornece as seguintes métricas de uso da CPU:

  • Uso suavizado da CPU: uma média contínua do uso total da CPU como uma porcentagem dos recursos da CPU da instância para cada banco de dados. Cada ponto de dados é uma média das últimas 24 horas. Use essa métrica para criar alertas e analisar o uso da CPU durante um longo período de tempo, por exemplo, 24 horas. É possível ver um gráfico dessa métrica no console do Google Cloud ou no console do Cloud Monitoring como Média contínua de 24 horas.

  • Uso da CPU por prioridade: o uso da CPU como porcentagem dos recursos de CPU da instância, agrupado por prioridade, tarefas iniciadas pelo usuário e pelo sistema. Use essa métrica para criar alertas e analisar o uso da CPU de maneira abrangente. É possível ver um gráfico dessa métrica no console do Google Cloud ou no console do Cloud Monitoring.

  • Uso da CPU por tipo de operação: o uso da CPU como uma porcentagem dos recursos de CPU da instância, agrupado por operações iniciadas pelo usuário, como leituras, gravações e confirmações. Use essa métrica para ver uma análise detalhada do uso da CPU e solucionar outros problemas, conforme explicado em Como investigar o alto uso de CPU. É possível criar um gráfico para essa métrica no Console do Cloud Monitoring.

    Também é possível usar o console do Cloud Monitoring para criar alertas de uso da CPU, conforme descrito posteriormente.

A tabela a seguir especifica as nossas recomendações para o uso máximo da CPU para instâncias de região única e de várias regiões. Esses números garantem que sua instância tenha capacidade computacional suficiente para continuar a veicular o tráfego em caso de perda de uma zona inteira (para instâncias de região única) ou de uma região inteira (para instâncias de várias regiões).

Métrica Máximo para instâncias de região única Máximo por região para instâncias de várias regiões
Total de alta prioridade 65% 45%
Agregado suavizado de 24 horas 90% 90%

Para ajudar você a ficar abaixo dos valores máximos recomendados, crie alertas no Cloud Monitoring que rastreiem a utilização de CPU de alta prioridade e a utilização média da CPU por 24 horas.

O uso da CPU pode afetar as latências de solicitações. A sobrecarga de um servidor de back-end individual é um gatilho para latências de solicitação mais altas. Os aplicativos precisam executar comparações e monitoramento ativo para verificar se o Cloud Spanner atende aos requisitos de desempenho.

Assim, para aplicativos sensíveis ao desempenho, talvez seja necessário reduzir ainda mais o uso da CPU com as técnicas descritas na próxima seção.

Uso da CPU acima de 100%

Em alguns casos, o uso da CPU de uma instância do Spanner pode ultrapassar 100%. Isso significa que a instância está usando mais recursos de CPU do que a quantidade configurada para a instância.

Recursos de CPU acima de 100% podem ser usados para fornecer um desempenho melhor e mais previsível durante picos de utilização da CPU, por exemplo, causados por um aumento repentino no tráfego de solicitações.

Qualquer capacidade de CPU acima de 100% NÃO é garantida e não pode ser usada para operações normais do banco de dados.

Executar uma instância do Spanner perto ou acima de 100% de uso da CPU por um período maior tem o risco de prejudicar o desempenho e a latência da operação normal. Os recursos extras de CPU não são um mecanismo seguro em que se pode confiar para ter um desempenho consistente.

Os clientes não serão cobrados por esse uso adicional da CPU.

Redução do uso da CPU

Esta seção explica como reduzir o uso da CPU de uma instância.

Em geral, recomendamos que primeiro você aumente a capacidade de computação da instância. Depois de aumentar a capacidade de computação, é possível investigar e abordar as causas do alto uso da CPU.

Como aumentar a capacidade de computação

Se você exceder o uso máximo recomendado da CPU, recomendamos aumentar a capacidade de computação da instância para que ela continue funcionando de maneira eficaz. Se quiser automatizar esse processo, crie um aplicativo que monitore o uso da CPU. Depois, aumente e diminua a capacidade de computação necessária usando o método UpdateInstance.

Para determinar a capacidade de computação necessária, considere o pico de uso da CPU por alta prioridade e a média suavizada de 24 horas. Sempre reserve capacidade de computação suficiente para manter o uso da CPU abaixo do nível máximo recomendado. Como descrito anteriormente, talvez seja necessário alocar capacidade de computação extra para aplicativos sensíveis ao desempenho (por exemplo, para acomodar picos de carga de trabalho).

Se você não tiver capacidade de computação suficiente, o Spanner vai adiar as tarefas por nível de prioridade. Tarefas de sistema de baixa prioridade, como compactação de banco de dados e validação de alteração de esquema, podem ser adiadas, dando lugar a tarefas do usuário. No entanto, essas tarefas são essenciais para a integridade da instância e o Spanner não pode adiá-las indefinidamente. Se o Spanner não puder concluir as tarefas do sistema de baixa prioridade em uma determinada janela de tempo, de várias horas a um dia, devido a recursos de computação insuficientes, ele poderá aumentar a prioridade das tarefas do sistema. Essa alteração afeta o desempenho das tarefas do usuário.

Como investigar mais com ferramentas de introspecção

Se a métrica Utilização da CPU por tipo de operação indicar que um tipo específico de operação está contribuindo para a alta utilização da CPU, use as ferramentas de introspecção do Spanner para resolver esse problema. Para mais informações, consulte Como investigar o alto uso de CPU.

A seguir