Usando escalonamento automático para aplicativos altamente escaláveis

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Arquitetura de aplicativo

O aplicativo inclui os seguintes componentes do Compute Engine:

• Regra de firewall : a Google Cloudfirewall que permite permitir ou negar tráfego para suas instâncias.
• Modelo de instância : um modelo usado para criar cada instância de VM no grupo de instâncias gerenciadas.
• Grupo regional de instâncias gerenciadas : um grupo de instâncias de VM que executam o mesmo aplicativo em diversas zonas.

Iniciando o aplicativo da web

Este tutorial usa um aplicativo da web armazenado no GitHub. Se quiser saber mais sobre como o aplicativo foi implementado, consulte o repositório GoogleCloudPlatform/python-docs-samples no GitHub.

Inicie o aplicativo Web em cada VM em um grupo de instâncias gerenciadas incluindo um script de inicialização em um modelo de instância. Para permitir o tráfego HTTP para o aplicativo Web, crie uma regra de firewall.

Crie uma regra de firewall

Crie uma regra de firewall para permitir o tráfego HTTP para o aplicativo web:

1. No console do Google Cloud, acesse a página Firewalls .

   Vá para Firewalls

2. Clique em Criar regra de firewall .

3. Em Nome , insira default-allow-http .

4. Defina a rede como default .

5. Defina Destinos para selecionar Specified target tags .

6. Em Tags de destino , insira http-server .

7. Defina o filtro de origem para IPv4 ranges .

8. Em Intervalos IPv4 de origem , insira 0.0.0.0/0

   para permitir o acesso a todos os endereços IP.

9. Em Protocolos e portas , selecione Protocolos e portas especificados . Em seguida, selecione TCP e digite 80 para permitir acesso ao tráfego HTTP .

10. Clique em Criar .

Crie um modelo de instância

Crie um modelo de instância que inicie o aplicativo Web de demonstração na inicialização:

1. No console do Google Cloud, acesse a página Modelos de instância .

   Vá para modelos de instância

2. Clique em Criar modelo de instância .

3. Em Nome , insira autoscaling-web-app-template .

4. Em Configuração da máquina , defina o Tipo de máquina como e2-standard-2 .

5. Em Firewall , marque a caixa de seleção Permitir tráfego HTTP . Isso aplica a tag de rede http-server a cada instância criada a partir deste modelo.

6. Expanda a seção Opções avançadas para ver as configurações avançadas.

7. Expanda a seção Gerenciamento .

8. Na seção Automação , insira o seguinte script de inicialização:

   sudo apt update && sudo apt -y install git gunicorn3 python3-pip
   git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/python-docs-samples.git
   cd python-docs-samples/compute/managed-instances/demo
   sudo pip3 install -r requirements.txt
   sudo gunicorn3 --bind 0.0.0.0:80 app:app --daemon
   

   Este script faz com que cada VM execute o aplicativo Web durante a inicialização.

9. Clique em Criar .

Crie um grupo gerenciado de instâncias

Crie um grupo de instâncias regionais para começar a executar o aplicativo Web:

1. No console do Google Cloud, acesse a página Grupos de instâncias .

   Vá para grupos de instâncias

2. Clique em Criar grupo de instâncias para criar um novo grupo de instâncias.

3. Selecione Novo grupo gerenciado de instâncias (sem estado) ."

4. Para Nome , insira autoscaling-web-app-group .

5. Para Modelo de instância , selecione autoscaling-web-app-template .

6. Para Localização , selecione Zonas múltiplas .

7. Para Região , selecione us-central1 .

8. Para Zonas , selecione as seguintes zonas na lista suspensa:

   • us-central1-b
   • us-central1-c
   • us-central1-f

9. Configure o escalonamento automático para o grupo de instâncias:

   1. Para o modo de escalonamento automático , selecione Ativado: adicionar e remover instâncias do grupo .

   2. Defina o número mínimo de instâncias como 3 .

   3. Defina o número máximo de instâncias como 6 .

   4. Defina o período de inicialização para 120 segundos.

   5. Em Métricas de escalonamento automático , selecione Utilização da CPU como tipo de métrica. Para saber mais sobre métricas de escalonamento automático, consulte Política de escalonamento automático .

   6. Defina a utilização alvo da CPU como 60 .

   7. Clique em Concluído .

10. Em Autohealing , selecione Nenhuma verificação de integridade na lista suspensa Verificação de integridade .

11. Clique em Criar . Isso redireciona você para a página Grupos de instâncias .

12. Para verificar se suas instâncias estão em execução:

    1. Na página Grupos de instâncias no console do Google Cloud, clique em autoscaling-web-app-group para ver as instâncias nesse grupo.

    2. Em IP externo , clique em um endereço IP para conectar essa instância. Uma nova guia do navegador é aberta exibindo o aplicativo web de demonstração:

       

       Quando terminar, feche a guia do navegador do aplicativo web de demonstração.

Observando o escalonamento automático

Para obter mais informações sobre comportamentos de escalonamento automático, consulte Noções básicas sobre decisões de escalonamento automático .

Monitorar o escalonamento automático

O grupo de instâncias que você criou usa uma política de escalonamento automático baseada no uso da CPU . Isso significa que o escalonador automático aumenta ou diminui o grupo conforme necessário para manter a utilização alvo da CPU em 60 %.

Para monitorar o tamanho e a utilização da CPU do seu grupo de instâncias, use os gráficos de escalonamento automático no console do Google Cloud:

1. Na página Grupos de instâncias do grupo de instâncias autoscaling-web-app-group , clique na guia Monitoramento .
2. Você pode monitorar o escalonamento automático no gráfico de tamanho do grupo . O gráfico exibe Instances , que representa o número de instâncias de VM no grupo ao longo do tempo.

3. Opcional: Para monitorar a capacidade escalonada automaticamente versus a utilização, consulte o gráfico de utilização do escalonador automático (CPU) . O gráfico exibe Utilização , que é a utilização total da CPU das instâncias de VM no grupo, e Capacidade , que é a utilização cumulativa da CPU alvo do grupo (utilização alvo da CPU multiplicada pelo número de instâncias de VM).

   O escalonamento automático tenta fazer com que a capacidade corresponda à utilização alterando o número de instâncias , quando possível.

Mantenha esta janela aberta.

Simular expansão

A expansão ocorre quando a utilização média da CPU do grupo de instâncias é significativamente maior que o valor desejado. Durante a expansão, o escalonador automático aumenta gradualmente o tamanho do grupo de instâncias até que a utilização da CPU diminua para o valor de utilização da CPU de destino ou até que o tamanho do grupo de instâncias seja igual ao Número máximo de instâncias , que foi definido como 6 .

Para acionar o escalonamento horizontal, aumente a utilização da CPU para suas instâncias:

1. No console do Google Cloud, abra o Cloud Shell .

   Abra o Cloud Shell

   O Cloud Shell é aberto na parte inferior do console do Google Cloud. Pode levar alguns segundos para a sessão inicializar.

2. Crie uma variável bash local para o ID do projeto:

   export PROJECT_ID=[PROJECT_ID]
   

   onde PROJECT_ID é o ID do projeto atual, que é exibido em cada nova linha no Cloud Shell:

   user@cloudshell:~ ([PROJECT_ID])$
   

3. Execute o seguinte script bash. Esse script faz com que as instâncias do aplicativo Web de demonstração tenham uma carga maior, o que aumenta a utilização da CPU. Após alguns minutos, a utilização da CPU ultrapassará o valor desejado, solicitando que o escalonamento automático aumente o tamanho do grupo de instâncias.

   export MACHINES=$(gcloud --project=$PROJECT_ID compute instances list --format="csv(name,networkInterfaces[0].accessConfigs[0].natIP)" | grep "autoscaling-web-app-group")
   for i in $MACHINES;
   do
     NAME=$(echo "$i" | cut -f1 -d,)
     IP=$(echo "$i" | cut -f2 -d,)
     echo "Simulating high load for instance $NAME"
     curl -q -s "http://$IP/startLoad" >/dev/null --retry 2
   done
   

4. Abra a guia Monitoramento no console do Google Cloud.

   Após alguns minutos, a guia Monitoramento exibe que a utilização da CPU aumentou, o que aciona o escalonamento automático para aumentar a capacidade aumentando o número de instâncias .

   Você também pode notar que agora 6 instâncias estão listadas na guia Visão geral .

Mantenha ambas as janelas abertas.

Simular escala em

A redução vertical ocorre quando a utilização média da CPU do grupo de instâncias é significativamente menor que o valor desejado. Durante a redução vertical, o escalonador automático diminui gradualmente o tamanho do grupo de instâncias até que a utilização da CPU aumente para a utilização da CPU desejada ou até que o tamanho do grupo de instâncias seja igual ao número mínimo de instâncias , que foi definido como 3 .

Para acionar a redução vertical, diminua a utilização da CPU para suas instâncias:

1. Execute o seguinte script bash. Esse script faz com que as instâncias do aplicativo Web de demonstração tenham uma carga reduzida, o que diminui a utilização da CPU. Após alguns minutos, a utilização da CPU ficará abaixo do valor desejado, solicitando que o escalonador automático diminua o tamanho do grupo de instâncias.

   export MACHINES=$(gcloud --project=$PROJECT_ID compute instances list --format="csv(name,networkInterfaces[0].accessConfigs[0].natIP)" | grep "autoscaling-web-app-group")
   for i in $MACHINES;
   do
     NAME=$(echo "$i" | cut -f1 -d,)
     IP=$(echo "$i" | cut -f2 -d,)
     echo "Simulating low load for instance $NAME"
     curl -q -s "http://$IP/stopLoad" >/dev/null --retry 2
   done
   

2. Abra a guia Monitoramento no console do Google Cloud.

   Após alguns minutos, a guia Monitoramento exibe que a utilização da CPU diminuiu. Após o período de estabilização , que verifica se a carga é consistentemente menor, o escalonamento automático diminui a Capacidade diminuindo o número de Instâncias .

   Você também pode notar que apenas três instâncias estão listadas na guia Visão geral .

Feche ambas as janelas quando terminar.