Автомасштабирование в Google Cloud Platform

Быстрые ссылки

• Что такое авто масштабирование?
• Настройка управляемой группы экземпляров

Что такое авто масштабирование?

Auto Scaling — это механизм автоматического управления количеством серверов в вашем кластере. Он создаёт новые экземпляры при росте нагрузки и удаляет лишние, когда спрос падает.

Определение в одной строке: Auto Scaling — автоматическое изменение числа рабочих экземпляров по метрикам нагрузки.

Представьте, что у вас два сервера за балансировщиком нагрузки. Они делят трафик пополам. Когда нагрузка растёт, вы вручную добавляете сервер. Но пик нагрузки может повторяться циклически — каждый день или час — и управлять этим вручную неудобно.

Auto Scaling делает это автоматически. Вы задаёте шаблон экземпляра (instance template). При достижении порога нагрузки, например 70% загрузки CPU, система автоматически создаст новый экземпляр. Когда пик пройдёт, Auto Scaling сократит количество экземпляров.

Преимущества:

• Высокая доступность: трафик распределяется между работающими экземплярами.
• Экономия: вы не платите постоянно за избыточные ресурсы в периоды простоя.
• Быстрая реакция на всплески трафика.

Важно: шаблон экземпляра должен корректно описывать конфигурацию сервера и процессы запуска (startup script, контейнер или образ). В противном случае новые экземпляры будут некорректны.

Когда авто масштабирование особенно полезно

• Веб‑приложения с переменной дневной/сезонной нагрузкой.
• Пиковые события (распродажи, маркетинговые рассылки, новости).
• Сервисы с требованием высокой доступности.

Когда авто масштабирование может не подойти

• Приложения с долгой и тяжёлой инициализацией состояния (многочасовой запуск). Авто‑масштабирование полезно только если новые экземпляры доходят до рабочего состояния быстро.
• Состояние, привязанное к локальному диску. Если приложение сохраняет критичные данные на локальном диске экземпляра, удаление экземпляра приведёт к потере данных.
• Лицензирование, привязанное к хосту, где резкое увеличение/уменьшение экземпляров нарушит лицензионные условия.

Настройка управляемой группы экземпляров (Managed Instance Group)

1. В консоли GCP выберите Compute Engine > Instance Groups.

2. Нажмите «Create» и выберите New Managed Instance Group.

3. Определите регион и зоны. Рекомендуется распределять экземпляры по нескольким зонам ради отказоустойчивости. Группа привязывается к одному региону; для других регионов создавайте дополнительные группы.

4. Выберите или создайте instance template. Шаблон задаёт образ, метаданные, скрипты запуска и т.д. Если у вас нет шаблона, прочитайте руководство «Как создать и использовать шаблоны экземпляров в Google Cloud Platform».

5. Настройте параметры авто масштабирования:
   • Режим масштабирования: автоматический рост и уменьшение (по умолчанию) или только рост.
   • Метрика для масштабирования: по умолчанию CPU (60%). Вы можете выбрать HTTP(S) RPS, custom metrics, load balancing utilization и т.д.
   • Интервал охлаждения (cool-down): период, в течение которого новые экземпляры считаются «в процессе запуска» и не учитываются при последующих решениях о масштабировании.
   • Минимальное и максимальное число экземпляров: минимизирует влияние отказов и ограничивает расходы.

6. Включите Autohealing. Это функция, которая периодически выполняет health check на каждом экземпляре и автоматически перезапускает или заменяет проблемные экземпляры. Если у вас есть балансировщик нагрузки, он перестроит маршрутизацию, но сам экземпляр останется неисправным без Autohealing.

7. Нажмите Create. Минимальное число экземпляров будет создано сразу. Управляйте отдельными экземплярами через Compute Engine или изменяйте шаблон, чтобы обновить всю группу.

Практическая мини‑методология внедрения Auto Scaling

Шаги (быстро):

1. Проанализируйте рабочие нагрузки и выявите пиковые периоды.
2. Подготовьте бездисковый/контейнерный образ или корректный startup script.
3. Создайте instance template с мониторингом и метриками.
4. Создайте Managed Instance Group, включите Autohealing.
5. Настройте метрики и пороги (начните с CPU 50–70%).
6. Протестируйте на нагрузке: искусственные пики и ожидания cooldown.
7. Настройте лимиты (min/max) и алерты на бюджет/ошибки.

Чек‑лист по ролям

DevOps / SRE:

• Подготовить instance template.
• Настроить health checks и Autohealing.
• Провести нагрузочное тестирование.

Архитектор:

• Определить зоны и политику распределения.
• Оценить влияние на хранилище и согласовать backup/репликацию.

Разработчик:

• Обеспечить идемпотентный startup script.
• Проверить корректность миграции состояния при добавлении/удалении экземпляров.

Критерии приёмки

• Новые экземпляры успешно стартуют и проходят health check.
• Балансировщик распределяет трафик равномерно.
• Система масштабируется при достижении порога и уменьшается при падении нагрузки.
• Нет потерь данных при масштабировании (или есть надёжная репликация).
• Стоимость в рамках ожидаемых лимитов.

Альтернативные подходы

• Ручное масштабирование — подходит для небольших систем или когда автоматизация невозможна.
• Предсказуемое (scheduled) масштабирование — увеличивать/уменьшать число экземпляров по расписанию при известной нагрузке.
• Kubernetes + Horizontal Pod Autoscaler — если приложение контейнеризовано и управляется GKE, масштабируйте контейнеры, а не VM.

Когда авто масштабирование может ошибаться (случаи отказа)

• Неправильный или отсутствующий health check: Autohealing не сработает.
• Длинный startup: экземпляры ещё не готовы, но система считает их проблемными.
• Неподходящая метрика: CPU может не отражать узкое место в I/O или базе данных.
• Неполная идемпотентность скриптов инициализации → некорректные или конфликтующие экземпляры.

Факт‑бокс: важные числа и понятия

• Метрика по умолчанию: CPU 60% (в интерфейсе GCP часто 60% как стартовая настройка).
• Cool‑down: зависит от времени старта приложения; типично — 60–300 секунд.
• Минимум/максимум: задавайте в зависимости от SLA и бюджета.

Рекомендации по безопасности и приватности

• Не храните секреты в шаблоне без шифрования. Используйте Secret Manager или IAM.
• Ограничьте права сервисных аккаунтов экземпляров по принципу наименьших привилегий.
• Логируйте события масштабирования для аудита и отладки.

Тестовые сценарии и приёмка

• Нагрузочный тест: синтетический рост запросов до 2–3× базового уровня. Оцените время на масштабирование и восстановление SLA.
• Failover test: выключите экземпляр и проверьте, что Autohealing заменяет его.
• Регрессионный тест: обновите шаблон и проверьте стратегию обновления (rolling update).

Итог

Автомасштабирование в GCP даёт гибкость и устойчивость. Оно помогает справляться с пиковыми нагрузками, оптимизировать расходы и поддерживать высокую доступность. Ключевые элементы — корректный шаблон экземпляра, разумные метрики и включённый Autohealing. Начинайте с минимальной рабочей конфигурации, тестируйте под нагрузкой и постепенно улучшайте пороги и политики.

Важно: перед запуском в продакшен прогоните тесты и убедитесь, что всё состояние приложения хранятся вне локальных дисков экземпляров.

Краткое резюме:

• Настройте instance template и Managed Instance Group.
• Выберите подходящую метрику и значения min/max.
• Включите Autohealing и выполните нагрузочное тестирование.