Globale Bereitstellung mit Compute Engine und Spanner

Last reviewed 2025-05-27 UTC

In diesem Dokument wird eine Referenzarchitektur für eine mehrschichtige Anwendung bereitgestellt, die auf Compute Engine-VMs und Spanner in einer globalen Topologie in Google Cloudausgeführt wird. Das Dokument enthält auch eine Anleitung zum Erstellen einer Architektur, die andere Google Cloud Infrastrukturdienste verwendet. Es werden die Designfaktoren beschrieben, die Sie beim Erstellen einer globalen Architektur für Ihre Cloudanwendungen berücksichtigen sollten. Die Zielgruppe für dieses Dokument sind Cloud-Architekten.

Diese Architektur ist am Archetyp für globale Bereitstellungen ausgerichtet. Wir empfehlen diesen Archetyp für Anwendungen, die Nutzer auf der ganzen Welt ausführen und eine hohe Verfügbarkeit und Robustheit bei Ausfällen in mehreren Regionen benötigen. Diese Architektur unterstützt eine elastische Skalierung auf Netzwerk-, Anwendungs- und Datenbankebene. Sie können die Kosten an die Nutzung anpassen, ohne Kompromisse bei Leistung, Verfügbarkeit oder Skalierbarkeit einzugehen.

Architektur

Das folgende Diagramm zeigt eine Architektur für eine Anwendung, die auf einer Infrastruktur ausgeführt wird, die global auf mehrere Google Cloud-Regionen verteilt ist.

Architektur für globale Bereitstellungen mit Compute Engine und Spanner

In dieser Architektur verteilt ein globaler Load-Balancer eingehende Anfragen an Webserver in geeigneten Regionen abhängig von deren Verfügbarkeit, Kapazität und Nähe zur Quelle des Traffics. Eine regionenübergreifende interne Lastenausgleichsschicht übernimmt die Verteilung des Traffics von den Webservern zu den entsprechenden Anwendungsservern, basierend auf deren Verfügbarkeit und Kapazität. Die Anwendungsserver schreiben Daten in eine synchron replizierte Datenbank, die in allen Regionen verfügbar ist, und lesen daraus.

Die Architektur umfasst die folgenden Google Cloud Ressourcen:

Komponente Zweck
Globaler externer Load Balancer

Der globale externe Load Balancer empfängt und verteilt Nutzeranfragen an die Anwendung. Der globale externe Load Balancer bewirbt eine einzelne Anycast-IP-Adresse, aber der Load Balancer ist als eine große Anzahl von Proxys auf Google Front Ends (GFEs) implementiert. Clientanfragen werden an das GFE weitergeleitet, das dem Client am nächsten ist.

Je nach Ihren Anforderungen können Sie einen globalen externen Application Load Balancer oder einen globalen externen Proxy-Network Load Balancer verwenden. Weitere Informationen finden Sie unter Load Balancer auswählen.

Zum Schutz Ihrer Anwendung vor externen Bedrohungen wie DDoS-Angriffen (Distributed Denial-of-Service) und Cross-Site-Scripting (XSS) können Sie die Sicherheitsrichtlinien von Google Cloud Armor verwenden.
Regionale verwaltete Instanzgruppen (MIGs) für die Webebene

Die Webebene der Anwendung wird auf Compute Engine-VMs bereitgestellt, die Teil regionaler MIGs sind. Diese MIGs sind die Backends für den globalen Load Balancer.

Jede MIG enthält Compute Engine-VMs in drei verschiedenen Zonen. Jede dieser VMs hostet eine unabhängige Instanz der Webebene der Anwendung.

Regionsübergreifende interne Load-Balancing-Ebene

Interne Load Balancer mit regionenübergreifenden Backends verarbeiten die Verteilung des Traffics von den Webebenen-VMs in einer beliebigen Region zu den VMs der Anwendungsebene in allen Regionen.

Je nach Ihren Anforderungen können Sie einen regionenübergreifenden internen Application Load Balancer oder einen regionenübergreifenden internen Proxy Network Load Balancer verwenden. Weitere Informationen finden Sie unter Load Balancer auswählen.

Regionale MIGs für die Anwendungsebene

Die Anwendungsebene wird auf Compute Engine-VMs bereitgestellt, die Teil regionaler MIGs sind. Diese MIGs sind die Backends für die Ebene des internen Load-Balancings.

Jede MIG enthält Compute Engine-VMs in drei verschiedenen Zonen. Jede VM hostet eine unabhängige Instanz der Anwendungsebene.

Multiregionale Spanner-Instanz

Die Anwendung schreibt Daten in eine multiregionale Spanner-Instanz und liest daraus. Die multiregionale Konfiguration in dieser Architektur umfasst die folgenden Replikate:

  • Vier Replikate mit Lese-/Schreibzugriff in separaten Zonen in zwei Regionen.
  • Ein Zeugenreplikat in einer dritten Region.
Virtual Private Cloud (VPC)-Netzwerk und Subnetze

Alle Ressourcen in der Architektur verwenden ein einziges VPC-Netzwerk. Das VPC-Netzwerk hat die folgenden Subnetze:

  • Ein Subnetz in jeder Region für die Webserver-VMs.
  • Ein Subnetz in jeder Region für die Anwendungsserver-VMs.
  • (Nicht im Architekturdiagramm gezeigt) Ein Nur-Proxy-Subnetz in jeder Region für den regionenübergreifenden internen Load Balancer.

Anstatt ein einzelnes VPC-Netzwerk zu verwenden, können Sie in jeder Region ein separates VPC-Netzwerk erstellen und die Netzwerke über Network Connectivity Center verbinden.

Verwendete Produkte

In dieser Referenzarchitektur werden die folgenden Google Cloud Produkte verwendet:

  • Compute Engine: Ein sicherer und anpassbarer Computing-Dienst, mit dem Sie virtuelle Maschinen in der Infrastruktur von Google erstellen und ausführen können.
  • Cloud Load Balancing: Ein Portfolio von leistungsstarken, skalierbaren, globalen und regionalen Load-Balancern
  • Spanner: Ein hoch skalierbarer, global konsistenter, relationaler Datenbankdienst.

Designaspekte

Dieser Abschnitt enthält eine Anleitung zur Verwendung dieser Referenzarchitektur, um eine Architektur zu entwickeln, die Ihre spezifischen Anforderungen an Systemdesign, Sicherheit und Compliance, Zuverlässigkeit, Kosten, operative Effizienz und Leistung erfüllt.

Systemdesign

Dieser Abschnitt enthält eine Anleitung zur Auswahl von Google Cloud Regionen für Ihre globale Bereitstellung und zur Auswahl geeigneter Google Cloud-Dienste.

Auswahl der Region

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl der Google Cloud Regionen, in denen Ihre Anwendungen bereitgestellt werden müssen, die folgenden Faktoren und Anforderungen:

  • Verfügbarkeit von Google Cloud -Diensten in jeder Region. Weitere Informationen finden Sie unter Produktverfügbarkeit nach Standort.
  • Verfügbarkeit von Compute Engine-Maschinentypen in jeder Region. Weitere Informationen finden Sie unter Regionen und Zonen.
  • Latenzanforderungen für den Endnutzer.
  • Kosten für Google Cloud Ressourcen.
  • Kosten für die regionenübergreifende Datenübertragung.
  • Gesetzliche Anforderungen.

Einige dieser Faktoren und Anforderungen können Kompromisse beinhalten. Beispielsweise hat die kostengünstigste Region möglicherweise nicht die niedrigste CO2-Bilanz. Weitere Informationen finden Sie unter Best Practices für die Auswahl der Region in Compute Engine.

Computing-Infrastruktur

In der Referenzarchitektur in diesem Dokument werden Compute Engine-VMs für bestimmte Ebenen der Anwendung verwendet. Je nach Anforderungen Ihrer Anwendung können Sie aus anderen Google Cloud Computing-Diensten auswählen:

  • Container: Sie können containerisierte Anwendungen in Google Kubernetes Engine (GKE)-Clustern ausführen. GKE ist eine Engine zur Containerorchestrierung, die die Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von Containeranwendungen automatisiert.
  • Serverlos: Wenn Sie sich bei Ihren IT-Maßnahmen auf Ihre Daten und Anwendungen konzentrieren möchten, anstatt Infrastrukturressourcen einzurichten und zu betreiben, können Sie serverlose Dienste wie Cloud Run verwenden.

Die Entscheidung, ob VMs, Container oder serverlose Dienste verwendet werden sollen, erfordert einen Kompromiss zwischen Konfigurationsflexibilität und Verwaltungsaufwand. VMs und Container bieten mehr Konfigurationsflexibilität, aber Sie sind für die Verwaltung der Ressourcen verantwortlich. In einer serverlosen Architektur stellen Sie Arbeitslasten auf einer vorkonfigurierten Plattform bereit, die minimalen Verwaltungsaufwand erfordern. Weitere Informationen zur Auswahl geeigneter Computing-Dienste für Ihre Arbeitslasten inGoogle Cloudfinden Sie unter Anwendungen in Google Cloudhosten.

Speicherdienste

Die in diesem Dokument dargestellte Architektur verwendet regionale Persistent Disk-Volumes für die VMs. Regionale Persistent Disk-Volumes ermöglichen die synchrone Replikation von Daten über zwei Zonen innerhalb einer Region. Daten auf Persistent Disk-Volumes werden nicht über Regionen hinweg repliziert.

Weitere Speicheroptionen für multiregionale Bereitstellungen sind Cloud Storage-Buckets mit zwei oder mehreren Regionen. In einem biregionalen oder multiregionalen Bucket gespeicherte Objekte werden redundant an mindestens zwei separaten geografischen Orten gespeichert. Metadaten werden synchron über Regionen hinweg geschrieben und Daten asynchron repliziert. Für dualregionale Buckets können Sie die Turboreplikation verwenden, die eine schnellere Replikation über Regionen hinweg gewährleistet. Weitere Informationen finden Sie unter Datenverfügbarkeit und Langlebigkeit.

Sie können eine Filestore Enterprise-Instanz nutzen, um Daten zu speichern, die von mehreren VMs in einer Region gemeinsam genutzt werden, z. B. für alle VMs in der Web- oder Anwendungsebene. Die in einer Filestore Enterprise-Instanz gespeicherten Dateien werden synchron in drei Zonen innerhalb der Region repliziert. Die Replikation sorgt für hohe Verfügbarkeit und Robustheit bei zonalen Ausfällen. Sie können freigegebene Konfigurationsdateien, gängige Tools und Dienstprogramme sowie zentralisierte Logs in der Filestore-Instanz speichern und die Instanz auf mehreren VMs bereitstellen.

Berücksichtigen Sie beim Entwerfen des Speichers für Ihre multiregionalen Arbeitslasten die funktionalen Eigenschaften der Arbeitslasten, Anforderungen an die Ausfallsicherheit, Leistungserwartungen und Kostenziele. Weitere Informationen finden Sie unter Optimale Speicherstrategie für Ihre Cloudarbeitslast entwerfen.

Datenbankdienste

Die Referenzarchitektur in diesem Dokument verwendet Spanner, eine vollständig verwaltete, horizontal skalierbare, global verteilte und synchron replizierte Datenbank. Wir empfehlen eine multiregionale Spanner-Konfiguration für geschäftskritische Bereitstellungen, die eine strikte regionenübergreifende Konsistenz erfordern. Spanner unterstützt die synchrone regionenübergreifende Replikation ohne Ausfallzeiten für Failover, Wartung oder Größenanpassung.

Informationen zu anderen verwalteten Datenbankdiensten, die Sie je nach Ihren Anforderungen auswählen können, finden Sie unter Google Cloud Databases. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl und Konfigurierung der Datenbank für eine multiregionale Bereitstellung die Anforderungen Ihrer Anwendung für die regionsübergreifende Datenkonsistenz und beachten Sie die Kompromisse zwischen Leistung und Kosten.

Optionen für externes Load Balancing

Eine Architektur, die einen globalen externen Load Balancer verwendet, wie die Architektur in diesem Dokument, unterstützt bestimmte Features, mit denen Sie die Zuverlässigkeit Ihrer Bereitstellungen verbessern können. Wenn Sie beispielsweise den globalen externen Application Load Balancer verwenden, können Sie das Edge-Caching mit Cloud CDN implementieren.

Wenn Ihre Anwendung erfordert, dass Transport Layer Security (TLS) in einer bestimmten Region beendet wird oder wenn Sie Inhalte aus bestimmten Regionen bereitstellen müssen, können Sie regionale Load Balancer mit Cloud DNS verwenden, um Traffic in verschiedene Regionen weiterzuleiten. Informationen zu den Unterschieden zwischen regionalen und globalen Load Balancern finden Sie in der folgenden Dokumentation:

Sicherheit, Datenschutz und Compliance

In diesem Abschnitt werden Faktoren beschrieben, die Sie bei der Verwendung dieser Referenzarchitektur berücksichtigen sollten, um eine globale Topologie inGoogle Cloud zu entwerfen und zu erstellen, die die Sicherheits-, Datenschutz- und Compliance-Anforderungen Ihrer Arbeitslasten erfüllt.

Schutz vor externen Bedrohungen

Zum Schutz Ihrer Anwendung vor Bedrohungen wie DDoS-Angriffen (Distributed Denial-of-Service) und Cross-Site-Scripting (XSS) können Sie die Sicherheitsrichtlinien von Google Cloud Armor verwenden. Jede Richtlinie besteht aus Regeln, die bestimmte Bedingungen festlegen, die ausgewertet werden sollen, und Aktionen, die ausgeführt werden sollen, wenn die Bedingungen erfüllt sind. Eine Regel könnte beispielsweise festlegen, dass der Traffic abgelehnt werden muss, wenn die Quell-IP-Adresse des eingehenden Traffics mit einer bestimmten IP-Adresse oder einem CIDR-Bereich übereinstimmt. Sie können auch vorkonfigurierte WAF-Regeln (Web Application Firewall) anwenden. Weitere Informationen finden Sie unter Sicherheitsrichtlinien – Übersicht.

Externer Zugriff für VMs

In der Referenzarchitektur, die in diesem Dokument beschrieben wird, benötigen die Compute Engine-VMs keinen eingehenden Zugriff aus dem Internet. Weisen Sie den VMs keine externen IP-Adressen zu. Google Cloud Ressourcen, die nur eine private, interne IP-Adresse haben, können über Private Service Connect oder den privater Google-Zugriff dennoch auf bestimmte Google APIs und Google-Dienste zugreifen. Weitere Informationen finden Sie unter Private Zugriffsoptionen für Dienste.

Um sichere ausgehende Verbindungen von Google Cloud Ressourcen zu ermöglichen, die nur private IP-Adressen haben, wie die Compute Engine-VMs in dieser Referenzarchitektur, können Sie Secure Web Proxy oder Cloud NAT verwenden.

Dienstkontoberechtigungen

Für die Compute Engine-VMs in der Architektur empfehlen wir, anstelle der Standarddienstkonten dedizierte Dienstkonten zu erstellen und die Ressourcen anzugeben, auf die das Dienstkonto zugreifen kann. Das Standarddienstkonto hat eine Vielzahl von Berechtigungen, darunter einige, die möglicherweise nicht erforderlich sind. Sie können spezielle Dienstkonten so anpassen, dass sie nur die erforderlichen Berechtigungen haben. Weitere Informationen finden Sie unter Dienstkontoberechtigungen einschränken.

SSH-Sicherheit

Um die Sicherheit von SSH-Verbindungen zu den Compute Engine-VMs in Ihrer Architektur zu erhöhen, implementieren Sie Identity-Aware Proxy (IAP) und die Cloud OS Login API. Mit IAP können Sie den Netzwerkzugriff basierend auf der Nutzeridentität und IAM-Richtlinien (Identity and Access Management) steuern. Mit der Cloud OS Login API können Sie den Linux-SSH-Zugriff anhand von Nutzeridentität und IAM-Richtlinien steuern. Weitere Informationen zum Verwalten des Netzwerkzugriffs finden Sie unter Best Practices für die Steuerung des SSH-Anmeldezugriffs.

Weitere Sicherheitsaspekte

Beachten Sie beim Erstellen der Architektur für Ihre Arbeitslast die Best Practices und Empfehlungen zur Sicherheit auf Plattformebene, die im Enterprise Foundations Blueprint und im Google Cloud Well-Architected Framework: Sicherheit, Datenschutz und Compliance enthalten sind.

Zuverlässigkeit

In diesem Abschnitt werden Designfaktoren beschrieben, die Sie bei der Verwendung dieser Referenzarchitektur zum Erstellen und Betreiben einer zuverlässigen Infrastruktur für eine globale Bereitstellung in Google Cloudberücksichtigen sollten.

MIG-Autoscaling

Wenn Sie Ihre Anwendung in mehreren regionalen MIGs ausführen, bleibt die Anwendung bei isolierten Ausfällen der Zone oder Regionsausfällen verfügbar. Mit der Autoscaling-Funktion zustandsloser MIGs können Sie die Verfügbarkeit und Leistung von Anwendungen auf vorhersehbaren Leveln aufrechterhalten.

Zum Steuern des Autoscaling-Verhaltens Ihrer zustandslosen MIGs können Sie Zielauslastungsmesswerte angeben, z. B. die durchschnittliche CPU-Auslastung. Sie können auch das zeitplanabgestimmtes Autoscaling für zustandslose MIGs konfigurieren. Zustandsorientierte MIGs können nicht automatisch skaliert werden. Weitere Informationen finden Sie unter Autoscaling von Instanzgruppen.

MIG-Größenlimit

Berücksichtigen Sie bei der Festlegung der Größe Ihrer MIGs die Standard- und Höchstgrenzen für die Anzahl der VMs, die in einer MIG erstellt werden können. Weitere Informationen finden Sie unter VMs zu einer MIG hinzufügen und daraus entfernen.

Automatische Reparatur von VMs

Manchmal werden die VMs, auf denen Ihre Anwendung gehostet wird, ausgeführt und verfügbar gemacht. Es können jedoch Probleme mit der Anwendung selbst auftreten. Die Anwendung kann einfrieren, abstürzen oder nicht genügend Arbeitsspeicher haben. Wenn Sie prüfen möchten, ob eine Anwendung wie erwartet reagiert, können Sie anwendungsbasierte Systemdiagnosen als Teil der Richtlinie für die automatische Reparatur Ihrer MIGs konfigurieren. Wenn die Anwendung auf einer bestimmten VM nicht reagiert, wird die VM von der MIG automatisch repariert. Weitere Informationen zur Konfiguration der automatischen Reparatur finden Sie unter VMs für Hochverfügbarkeit reparieren.

VM-Platzierung

In der in diesem Dokument beschriebenen Architektur werden die Anwendungsebene und die Webebene auf Compute Engine-VMs ausgeführt, die über mehrere Zonen verteilt sind. Diese Verteilung sorgt dafür, dass Ihre Anwendung gegen Zonenausfälle resistent ist.

Sie können eine Richtlinie für gestreute Platzierung erstellen und auf die MIG-Vorlage anwenden, um die Stabilität der Architektur zu verbessern. Wenn die MIG VMs erstellt, werden die VMs in jeder Zone auf verschiedenen physischen Servern (Hosts) platziert. Dadurch sind Ihre VMs gegen Ausfälle einzelner Hosts geschützt. Weitere Informationen finden Sie unter Richtlinien für gestreute Platzierung erstellen und auf VMs anwenden.

VM-Kapazitätsplanung

Damit die Kapazität für Compute Engine-VMs verfügbar ist, wenn VMs bereitgestellt werden müssen, können Sie Reservierungen erstellen. Eine Reservierung bietet zugesicherte Kapazität in einer bestimmten Zone für eine bestimmte Anzahl von VMs eines von Ihnen ausgewählten Maschinentyps. Eine Reservierung kann für ein Projekt spezifisch sein oder für mehrere Projekte freigegeben sein. Weitere Informationen zu Reservierungen finden Sie unter Reservierungstyp auswählen.

Zustandsorientierter Speicher

Eine Best Practice beim Anwendungsdesign besteht darin, die Notwendigkeit von zustandsorientierten lokalen Laufwerken zu vermeiden. Wenn dies jedoch erforderlich ist, können Sie Ihre nichtflüchtigen Speicher so konfigurieren, dass sie zustandsorientiert sind, damit die Daten erhalten bleiben, wenn die VMs repariert oder neu erstellt werden. Es empfiehlt sich jedoch, die Bootlaufwerke zustandslos zu lassen, damit Sie sie auf die neuesten Images mit neuen Versionen und Sicherheitspatches aktualisieren können. Weitere Informationen finden Sie unter Zustandsorientierte nichtflüchtige Speicher in MIGs konfigurieren.

Datenhaltbarkeit

Sie können Sicherungen und Notfallwiederherstellungen verwenden, um Sicherungen der Compute Engine-VMs zu erstellen, zu speichern und zu verwalten. Bei Sicherung und Notfallwiederherstellung werden Sicherungsdaten in ihrem ursprünglichen, für Anwendungen lesbaren Format gespeichert. Bei Bedarf können Sie Ihre Arbeitslasten in der Produktion wiederherstellen, indem Sie Daten aus dem langfristigen Sicherungsspeicher direkt verwenden, ohne zeitaufwendige Datenverschiebungen oder Vorbereitungsaktivitäten zu erledigen.

Compute Engine bietet die folgenden Optionen, mit denen Sie für die Langlebigkeit von Daten sorgen können, die auf Persistent Disk-Volumes gespeichert sind:

  • Sie können Snapshots verwenden, um den Status von Persistent Disk-Volumes zu einem bestimmten Zeitpunkt zu erfassen. Die Snapshots werden redundant in mehreren Regionen mit automatischen Prüfsummen gespeichert, um die Integrität der Daten zu gewährleisten. Snapshots sind standardmäßig inkrementell, sodass weniger Speicherplatz belegt wird und Sie Geld sparen. Snapshots werden an einem Cloud Storage-Speicherort gespeichert, den Sie konfigurieren können. Weitere Empfehlungen zur Verwendung und Verwaltung von Snapshots finden Sie unter Best Practices für Compute Engine-Laufwerk-Snapshots.
  • Damit Daten auf Persistent Disks bei einem Zonenausfall verfügbar bleiben, können Sie regionale Persistent Disks oder Hyperdisk mit ausgeglichener Hochverfügbarkeit verwenden. Daten auf diesen Laufwerkstypen werden synchron zwischen zwei Zonen in derselben Region repliziert. Weitere Informationen finden Sie unter Synchrone Laufwerksreplikation.

Datenbankzuverlässigkeit

Daten, die in einer multiregionalen Spanner-Instanz gespeichert sind, werden synchron über mehrere Regionen hinweg repliziert. Die im vorherigen Architekturdiagramm gezeigte Spanner-Konfiguration enthält die folgenden Replikate:

  • Vier Replikate mit Lese-/Schreibzugriff in separaten Zonen in zwei Regionen.
  • Ein Zeugenreplikat in einer dritten Region.

Ein Schreibvorgang in eine multiregionale Spanner-Instanz wird bestätigt, wenn mindestens drei Replikate – in separaten Zonen in zwei Regionen – den Vorgang übergeben haben. Wenn eine Zone oder Region ausfällt, hat Spanner Zugriff auf alle Daten, einschließlich der Daten aus den letzten Schreibvorgängen, und verarbeitet weiterhin Lese- und Schreibanfragen.

Spanner verwendet nicht aggregierten Speicher, bei dem die Rechen- und Speicherressourcen entkoppelt sind. Sie müssen keine Daten verschieben, wenn Sie Rechenkapazität für Hochverfügbarkeit oder Skalierung hinzufügen. Die neuen Rechenressourcen erhalten bei Bedarf Daten vom nächstgelegenen Colossus-Knoten. Dadurch werden Failover und Skalierung schneller und weniger riskant.

Spanner verfügt mit externer Konsistenz, die eine strengere Eigenschaft als die Serialisierbarkeit für Transaktionsverarbeitungssysteme ist. Weitere Informationen nachstehend:

Weitere Überlegungen zur Zuverlässigkeit

Lesen Sie beim Erstellen der Cloud-Architektur für Ihre Arbeitslast die zuverlässigsten Best Practices und Empfehlungen in der folgenden Dokumentation:

Kostenoptimierung

Dieser Abschnitt enthält Anleitungen zur Optimierung der Kosten für die Einrichtung und den Betrieb einer globalen Google Cloud -Topologie, die Sie mithilfe dieser Referenzarchitektur erstellen.

VM-Maschinentypen

Damit Sie die Ressourcennutzung Ihrer VM-Instanzen optimieren können, bietet Compute Engine Empfehlungen für Maschinentypen. Wählen Sie anhand der Empfehlungen Maschinentypen aus, die den Computing-Anforderungen Ihrer Arbeitslast entsprechen. Bei Arbeitslasten mit vorhersehbaren Ressourcenanforderungen können Sie den Maschinentyp mithilfe von benutzerdefinierten Maschinentypen an Ihre Anforderungen anpassen und Kosten sparen.

VM-Bereitstellungsmodell

Wenn Ihre Anwendung fehlertolerant ist, können Sie mit Spot-VMs die Compute Engine-Kosten für die VMs in der Anwendungs- und der Webstufe reduzieren. Die Kosten für Spot-VMs sind deutlich niedriger als für normale VMs. Compute Engine kann Spot-VMs jedoch vorzeitig beenden oder löschen, um Kapazitäten zurückzugewinnen.

Spot-VMs sind für Batchjobs geeignet, die ein vorzeitiges Beenden tolerieren können und keine Hochverfügbarkeitsanforderungen haben. Spot-VMs bieten die gleichen Maschinentypen, Optionen und Leistungsoptionen wie reguläre VMs. Wenn die Ressourcenkapazität in einer Zone jedoch begrenzt ist, können MIGs möglicherweise nicht automatisch auf die angegebene Zielgröße horizontal skaliert werden (d. h. VMs erstellen), bis die erforderliche Kapazität wieder verfügbar ist.

VM-Ressourcennutzung

Die Autoscaling-Funktion zustandsloser MIGs ermöglicht es Ihrer Anwendung, zunehmenden Traffic reibungslos zu bewältigen. Außerdem können Sie bei einem geringen Ressourcenbedarf die Kosten senken. Zustandsorientierte MIGs können nicht automatisch skaliert werden.

Datenbankkosten

Spanner sorgt dafür, dass die Datenbankkosten vorhersehbar sind. Die von Ihnen angegebene Rechenkapazität (Anzahl der Knoten oder Verarbeitungseinheiten) bestimmt die Speicherkapazität. Der Lese- und Schreibdurchsatz wird linear mit der Rechenkapazität skaliert. Sie zahlen nur für die tatsächliche Nutzung. Wenn Sie die Kosten an die Anforderungen Ihrer Arbeitslast anpassen müssen, können Sie die Größe der Spanner-Instanz anpassen.

Lizenzierung durch Drittanbieter

Wenn Sie Arbeitslasten von Drittanbietern zu Google Cloudmigrieren, können Sie die Kosten senken, indem Sie Ihre eigenen Lizenzen (BYOL) verwenden. Wenn Sie beispielsweise Microsoft Windows Server-VMs bereitstellen möchten, können Sie anstelle eines Premium-Images, das zusätzliche Kosten für die Drittanbieterlizenz verursacht, ein benutzerdefiniertes Windows-BYOL-Image erstellen und verwenden. Sie zahlen dann nur für die VM-Infrastruktur, die Sie in Google Cloudverwenden. Mit dieser Strategie können Sie Ihre bestehenden Investitionen in Drittanbieterlizenzen weiter nutzen. Wenn Sie sich für einen BYOL-Ansatz entscheiden, können Sie mit den folgenden Empfehlungen möglicherweise Kosten senken:

  • Stellen Sie die erforderliche Anzahl von Rechen-CPU-Kernen unabhängig vom Arbeitsspeicher mithilfe von benutzerdefinierten Maschinentypen bereit. Dadurch beschränken Sie die Lizenzkosten von Drittanbietern auf die Anzahl der benötigten CPU-Kerne.
  • Reduzieren Sie die Anzahl der vCPUs pro Kern von 2 auf 1, indem Sie das gleichzeitige Multithreading (SMT) deaktivieren.

Wenn Sie eine Drittanbieterdatenbank wie Microsoft SQL Server auf Compute Engine-VMs bereitstellen, müssen Sie die Lizenzkosten für die Drittanbietersoftware berücksichtigen. Wenn Sie einen verwalteten Datenbankdienst wie Cloud SQL verwenden, sind die Datenbanklizenzkosten in den Gebühren für den Dienst enthalten.

Weitere Kostengesichtspunkte

Berücksichtigen Sie beim Erstellen der Architektur für Ihre Arbeitslast auch die allgemeinen Best Practices und Empfehlungen, die im Google Cloud Well-Architected Framework: Kostenoptimierung bereitgestellt werden.

Operative Effizienz

In diesem Abschnitt werden die Faktoren beschrieben, die Sie bei der Verwendung dieser Referenzarchitektur zum Entwerfen und Erstellen einer globalen Google Cloud Topologie berücksichtigen sollten und mit der Sie effizient arbeiten können.

Aktualisierungen von VM-Konfigurationen

Erstellen Sie eine neue Instanzvorlage mit der erforderlichen Konfiguration und wenden Sie die neue Vorlage auf die MIG an, um die Konfiguration der VMs in einer MIG zu aktualisieren (z. B. Maschinentyp oder Bootlaufwerk-Image). Die MIG aktualisiert die VMs mit der von Ihnen ausgewählten Aktualisierungsmethode: automatisch oder selektiv. Wählen Sie je nach Ihren Anforderungen an Verfügbarkeit und betriebliche Effizienz eine geeignete Methode aus. Weitere Informationen zu diesen MIG-Aktualisierungsmethoden finden Sie unter Neue VM-Konfigurationen in einer MIG anwenden.

VM-Images

Für Ihre VMs empfehlen wir, anstelle der von Google bereitgestellten öffentlichen Images benutzerdefinierte Betriebssystem-Images zu erstellen und zu verwenden, die die Konfigurationen und Software enthalten, die Ihre Anwendungen benötigen. Sie können Ihre benutzerdefinierten Images in einer benutzerdefinierten Image-Familie zusammenfassen. Die Imagefamilie verweist immer auf das neueste Image in dieser Familie. Ihre Instanzvorlagen und -skripte können dieses Image daher verwenden, ohne dass Verweise auf eine bestimmte Image-Version aktualisiert werden müssen. Sie müssen Ihre benutzerdefinierten Images regelmäßig aktualisieren, um die Sicherheitsupdates und Patches des Betriebssystemanbieters zu berücksichtigen.

Deterministische Instanzvorlagen

Wenn die Instanzvorlagen, die Sie für Ihre MIGs verwenden, Startskripts für die Installation von Drittanbietersoftware enthalten, achten Sie darauf, dass in den Skripts explizit Softwareinstallationsparameter wie die Softwareversion angegeben werden. Andernfalls ist die auf den VMs installierte Software möglicherweise nicht konsistent, wenn die MIG die VMs erstellt. Wenn Ihre Instanzvorlage beispielsweise ein Startskript zum Installieren von Apache HTTP Server 2.0 (das Paket apache2) enthält, achten Sie darauf, dass das Skript die genaue apache2-Version angibt, die installiert werden soll, z. B. Version 2.4.53. Weitere Informationen finden Sie unter Deterministische Instanzvorlagen.

Migration zu Spanner

Sie können Ihre Daten aus anderen Datenbanken wie MySQL, SQL Server und Oracle Database zu Spanner migrieren. Der Migrationsprozess hängt von Faktoren wie der Quelldatenbank, der Größe Ihrer Daten, Einschränkungen für Ausfallzeiten und der Komplexität des Anwendungscodes ab. Damit Sie die Migration zu Spanner effizient planen und implementieren können, stellen wir Ihnen eine Reihe von Google Cloud- und Drittanbietertools zur Verfügung. Weitere Informationen finden Sie unter Übersicht über die Migration.

Datenbankverwaltung

Mit Spanner müssen Sie keine Replikation oder ein Failover konfigurieren oder überwachen. Synchrone Replikation und automatisches Failover sind integriert. Bei Ihrer Anwendung treten keine Ausfallzeiten für Datenbankwartung und Failover auf. Zur weiteren Reduzierung der operativen Komplexität können Sie Autoscaling konfigurieren. Wenn das Autoscaling aktiviert ist, müssen Sie die Instanzgröße nicht manuell überwachen und skalieren.

Weitere operative Aspekte

Berücksichtigen Sie beim Erstellen der Architektur für Ihre Arbeitslast die allgemeinen Best Practices und Empfehlungen für die betriebliche Effizienz, die im Google Cloud Well-Architected Framework: Operative Exzellenz beschrieben werden.

Leistungsoptimierung

In diesem Abschnitt werden die Faktoren beschrieben, die Sie berücksichtigen sollten, wenn Sie diese Referenzarchitektur zum Entwerfen und Erstellen einer globalen Topologie inGoogle Cloud verwenden, die die Leistungsanforderungen Ihrer Arbeitslasten erfüllt.

Netzwerkleistung

Für Arbeitslasten, die eine niedrige Netzwerklatenz zwischen VMs in der Anwendungs- und Web-Stufe erfordern, können Sie eine Richtlinie für kompakte Platzierung erstellen und auf die MIG-Vorlage anwenden, die für diese Stufen verwendet wird. Wenn die MIG VMs erstellt, werden die VMs auf physischen Servern platziert, die sich nahe beieinander befinden. Mit einer Richtlinie für kompakte Platzierung lässt sich die Netzwerkleistung zwischen VMs verbessern. Mit einer Richtlinie für verteilte Platzierung lässt sich hingegen die VM-Verfügbarkeit verbessern, wie bereits beschrieben. Um ein optimales Gleichgewicht zwischen Netzwerkleistung und Verfügbarkeit zu erreichen, können Sie beim Erstellen einer Richtlinie für kompakte Platzierung angeben, wie weit die VMs voneinander entfernt platziert werden müssen. Weitere Informationen finden Sie unter Platzierungsrichtlinien – Übersicht.

Die Compute Engine hat ein pro VM festgelegtes Limit für die Netzwerkbandbreite für ausgehenden Traffic. Dieses Limit hängt vom Maschinentyp der VM und davon ab, ob der Traffic über dasselbe VPC-Netzwerk wie die Quell-VM geleitet wird. Bei VMs mit bestimmten Maschinentypen können Sie die Netzwerkleistung verbessern, indem Sie Tier_1-Netzwerke aktivieren. Dadurch wird die maximale Bandbreite für ausgehenden Traffic erhöht.

Rechenleistung

Compute Engine bietet eine breite Palette vordefinierter und anpassbarer Maschinentypen für die Arbeitslasten, die Sie auf VMs ausführen. Wählen Sie einen geeigneten Maschinentyp basierend auf Ihren Leistungsanforderungen aus. Weitere Informationen finden Sie im Leitfaden zu Ressourcen und Vergleichen für Maschinenfamilien.

VM-Multithreading

Jede virtuelle CPU (vCPU), die Sie einer Compute Engine-VM zuweisen, wird als einzelner Hardware-Multithread implementiert. Standardmäßig teilen sich zwei vCPUs einen physischen CPU-Kern. Bei Anwendungen, die hochparallele Vorgänge umfassen oder Gleitkommaberechnungen durchführen (z. B. genetische Sequenzanalyse und Finanzrisikomodellierung), können Sie die Leistung verbessern, indem Sie die Anzahl der Threads reduzieren, die auf jedem physischen CPU-Kern ausgeführt werden. Weitere Informationen finden Sie unter Anzahl der Threads pro Kern festlegen.

VM-Multithreading kann Auswirkungen auf die Lizenzierung für manche Drittanbieter-Software wie Datenbanken haben. Weitere Informationen finden Sie in der Lizenzierungsdokumentation für die Drittanbieter-Software.

Netzwerkdienststufen

Mit Netzwerkdienststufen können Sie die Netzwerkkosten und die Leistung Ihrer Arbeitslasten optimieren. Sie können zwischen der Premium- und der Standardstufe wählen. In der Premium-Stufe wird der Traffic über das globale Backbone von Google geleitet, um einen minimalen Paketverlust und eine niedrige Latenz zu erreichen. Bei der Standard-Stufe wird der Traffic über Peering, Internetanbieter (ISPs) oder Transit-Netzwerke an einem Edge-Point of Presence (PoP) bereitgestellt, der der Region am nächsten ist, in der Ihre Google Cloud Arbeitslast ausgeführt wird. Zur Leistungsoptimierung empfehlen wir die Verwendung der Premium-Stufe. Zur Kostenoptimierung empfehlen wir die Verwendung der Standardstufe.

Die Architektur in diesem Dokument verwendet einen globalen externen Load-Balancer mit einer externen IP-Adresse und Back-Ends in mehreren Regionen. Für diese Architektur müssen Sie die Premium-Stufe verwenden, die den zuverlässigen globalen Backbone von Google verwendet, um einen minimalen Paketverlust und eine minimale Latenz zu erreichen.

Wenn Sie regionale externe Load-Balancer verwenden und Traffic über Cloud DNS an Regionen weiterleiten, können Sie je nach Ihren Anforderungen Premium- oder Standardstufe auswählen. Die Preise für die Standardstufe sind niedriger als die Premiumstufe. Die Standardstufe eignet sich für Traffic, der nicht empfindlich auf Paketverluste reagiert und keine niedrigen Latenzanforderungen hat.

Spanner-Leistung

Wenn Sie eine Spanner-Instanz bereitstellen, geben Sie die Rechenkapazität der Instanz in Bezug auf die Anzahl der Knoten oder Verarbeitungseinheiten an. Überwachen Sie die Ressourcennutzung Ihrer Spanner-Instanz und skalieren Sie die Kapazität basierend auf der erwarteten Last und den Leistungsanforderungen Ihrer Anwendung. Sie können die Kapazität einer Spanner-Instanz manuell oder automatisch skalieren. Weitere Informationen finden Sie unter Autoscaling.

Bei einer multiregionalen Konfiguration repliziert Spanner Daten synchron über mehrere Regionen hinweg. Diese Replikation ermöglicht Lesevorgänge mit niedriger Latenz von mehreren Standorten aus. Dabei muss die Latenz bei Schreibvorgängen höher sein, da die Quorumreplikate auf mehrere Regionen verteilt sind. Spanner verwendet Leader-fähiges Routing (standardmäßig aktiviert), um die Latenz für Lese-Schreib-Transaktionen in einer multiregionalen Konfiguration zu minimieren.

Empfehlungen zur Optimierung der Leistung Ihrer Spanner-Instanz und -Datenbanken finden Sie in der folgenden Dokumentation:

Caching

Wenn Ihre Anwendung statische Website-Assets bereitstellt und Ihre Architektur einen globalen externen Application Load Balancer enthält, können Sie Cloud CDN verwenden, um statische Inhalte, auf die regelmäßig zugegriffen wird, näher an Ihren Nutzern zu speichern. Cloud CDN kann dabei helfen, die Leistung für Ihre Nutzer zu verbessern, die Nutzung von Infrastrukturressourcen im Backend zu reduzieren und die Kosten für die Netzwerkbereitstellung zu senken. Weitere Informationen finden Sie unter Schnellere Webleistung und verbesserter Webschutz für Load-Balancing.

Weitere Hinweise zur Leistung

Berücksichtigen Sie beim Erstellen der Architektur für Ihre Arbeitslast die allgemeinen Best Practices und Empfehlungen, die im Google Cloud Well-Architected Framework: Leistungsoptimierung bereitgestellt werden.

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