Балансировка сетевой нагрузки с взвешиванием по каждому экземпляру

Балансировка сетевой нагрузки с учетом веса каждого экземпляра

Минут осталось: 8

Балансировка сетевой нагрузки с учетом веса каждого экземпляра

О практической работе

Последнее обновление: мар. 18, 2025

Авторы: Sahana P, Babi Seal

1. Введение

Вы можете настроить сетевой балансировщик нагрузки для распределения трафика между внутренними экземплярами балансировщика нагрузки на основе весовых коэффициентов, сообщаемых проверкой работоспособности HTTP, с использованием взвешенной балансировки нагрузки.

Для балансировки взвешенной нагрузки необходимо настроить оба следующих параметра:

Необходимо установить политику балансировки нагрузки локальности (localityLbPolicy) внутренней службы на WEIGHTED_MAGLEV.
Необходимо настроить серверную службу для проверки работоспособности HTTP/HTTP2/HTTPS. Ответы на проверку работоспособности HTTP должны содержать настраиваемое поле заголовка HTTP-ответа X-Load-Balancing-Endpoint-Weight, чтобы указать весовые коэффициенты с целыми значениями от 0 до 1000 в десятичном представлении для каждого экземпляра серверной части.

Если вы используете одну и ту же группу экземпляров в качестве бэкенда для нескольких балансировщиков сетевой нагрузки на основе бэкенд-сервисов с весовой балансировкой нагрузки, рекомендуется использовать уникальный путь запроса для каждой проверки работоспособности бэкенд-сервиса. Подробнее см. в разделе Критерии успеха для проверок работоспособности HTTP, HTTPS и HTTP/2 .

HTTP-проверка работоспособности должна возвращать ответ HTTP 200 (OK), чтобы проверка работоспособности прошла успешно, а экземпляр бэкенда считался работоспособным. В ситуациях, когда все экземпляры бэкенда проходят проверку работоспособности и возвращают X-Load-Balancing-Endpoint-Weight с нулевым весом, балансировщик нагрузки распределяет новые соединения между работоспособными бэкендами, придавая им одинаковый вес. Балансировщик нагрузки также может распределять новые соединения между неработоспособными бэкендами. Подробнее см. в разделе Распределение трафика .

Примеры взвешенной балансировки нагрузки см. в разделе Выбор бэкэнда и отслеживание соединений .

Взвешенную балансировку нагрузки можно использовать в следующих сценариях:

Если некоторые соединения обрабатывают больше данных, чем другие, или некоторые соединения существуют дольше других, распределение нагрузки на бэкенд может стать неравномерным. Сигнализируя о более низком весе на экземпляр, экземпляр с высокой нагрузкой может сократить свою долю новых соединений, продолжая при этом обслуживать существующие.
Если бэкенд перегружен и назначение дополнительных соединений может привести к разрыву существующих, такой бэкенд присваивает себе нулевой вес. Передавая сигнал о нулевом весе, экземпляр бэкенда прекращает обслуживание новых соединений, но продолжает обслуживать существующие.
Если бэкенд завершает работу существующих соединений перед обслуживанием, он присваивает себе нулевой вес. Передавая сигнал о нулевом весе, бэкенд прекращает обслуживание новых соединений, но продолжает обслуживать существующие.

Чему вы научитесь

Как настроить сетевой балансировщик нагрузки для распределения трафика между внутренними экземплярами балансировщика нагрузки на основе весовых коэффициентов, сообщаемых проверкой работоспособности HTTP, с использованием взвешенной балансировки нагрузки.

Настройка среды для самостоятельного обучения

Войдите в Google Cloud Console и создайте новый проект или используйте существующий. Если у вас ещё нет учётной записи Gmail или Google Workspace, вам необходимо её создать .

Название проекта — отображаемое имя участников проекта. Это строка символов, не используемая API Google. Вы можете изменить её в любое время.
Идентификатор проекта уникален для всех проектов Google Cloud и неизменяем (нельзя изменить после установки). Cloud Console автоматически генерирует уникальную строку; обычно её значение не имеет значения. В большинстве практических работ вам потребуется ссылаться на идентификатор проекта (обычно он обозначается как PROJECT_ID ). Если вам не нравится сгенерированный идентификатор, вы можете сгенерировать другой случайный идентификатор. Вы также можете попробовать создать свой собственный идентификатор и посмотреть, доступен ли он. После этого шага его нельзя будет изменить, и он останется на протяжении всего проекта.
К вашему сведению, существует третье значение — номер проекта , который используется некоторыми API. Подробнее обо всех трёх значениях можно узнать в документации .

Далее вам нужно включить биллинг в Cloud Console для использования облачных ресурсов/API. Выполнение этой лабораторной работы не должно потребовать больших затрат, если вообще потребует. Чтобы отключить ресурсы и не платить за них после окончания этого руководства, вы можете удалить созданные вами ресурсы или весь проект. Новые пользователи Google Cloud могут воспользоваться бесплатной пробной версией стоимостью 300 долларов США .

Запустить Cloud Shell

Хотя Google Cloud можно управлять удаленно с вашего ноутбука, в этой лабораторной работе вы будете использовать Google Cloud Shell — среду командной строки, работающую в облаке.

В консоли Google Cloud Console нажмите значок Cloud Shell на верхней правой панели инструментов:

Подготовка и подключение к среде займёт всего несколько минут. После завершения вы увидите примерно следующее:

Эта виртуальная машина содержит все необходимые инструменты разработки. Она предоставляет постоянный домашний каталог объёмом 5 ГБ и работает в облаке Google Cloud, что значительно повышает производительность сети и аутентификацию. Всю работу в этой лабораторной работе можно выполнять в браузере. Вам не нужно ничего устанавливать.

2. Начать конфигурацию

Для Codelab требуется один проект.

В этом руководстве вы создадите группу экземпляров из трёх экземпляров виртуальных машин и назначите веса каждому экземпляру. Вы создадите HTTP-проверку работоспособности для отчёта весов экземпляров бэкенда. Весовой балансировщик сетевой нагрузки включён на бэкенд-сервисе с локальной политикой балансировки нагрузки WEIGHTED_MAGLEV.

Прежде чем начать

Ознакомьтесь с обзором балансировки внешней сетевой нагрузки на основе внутренних служб .
Установите Google Cloud CLI. Полный обзор инструмента см. в обзоре gcloud CLI . Команды, связанные с балансировкой нагрузки, можно найти в справочнике по API и gcloud CLI . Если вы ранее не использовали Google Cloud CLI, сначала выполните команду gcloud init для аутентификации.
Включить API вычислений.

gcloud services enable compute.googleapis.com

Примечание: Консоль Google Cloud нельзя использовать для настройки политики балансировки нагрузки локального уровня и назначения весов экземплярам виртуальных машин. Вместо этого используйте интерфейс командной строки Google Cloud.

Создание сети VPC, подсетей и правил брандмауэра

Создайте сеть VPC, подсеть и разрешите входные правила брандмауэра, чтобы разрешить подключения к внутренним виртуальным машинам вашего балансировщика нагрузки.

Создайте сеть и подсеть VPC. а. Чтобы создать сеть VPC, выполните команду gcloud compute networks create :

gcloud compute networks create NETWORK_NAME --subnet-mode custom

б. В этом примере основной диапазон IPv4-адресов подсети — 10.10.0.0/24 .

Чтобы создать подсеть, выполните команду gcloud compute networks subnets create :

gcloud compute networks subnets create SUBNET_NAME \
  --network=NETWORK_NAME \
  --range=10.10.0.0/24 \
  --region=us-central1

Заменить следующее:

NETWORK_NAME : имя создаваемой сети VPC.
SUBNET_NAME : имя создаваемой подсети.

Создайте правило брандмауэра, разрешающее входящий трафик, чтобы разрешить доставку пакетов, отправленных на TCP-порты назначения 80 и 443, на внутренние виртуальные машины. В этом примере правило брандмауэра разрешает подключения с любого исходного IP-адреса. Правило брандмауэра применяется к виртуальным машинам с сетевым тегом network-lb-tag . Чтобы создать правило брандмауэра, выполните команду gcloud compute firewall-rules create :

gcloud compute firewall-rules create FIREWALL_RULE_NAME \
   --direction=INGRESS \
   --priority=1000 \
   --network=NETWORK_NAME \
   --action=ALLOW \
   --rules=tcp:80,tcp:443 \
   --source-ranges=0.0.0.0/0 \
   --target-tags=network-lb-tag

Замените FIREWALL_RULE_NAME на имя правила брандмауэра, которое нужно создать.

Создание экземпляров виртуальных машин и назначение им весов

Создайте три экземпляра виртуальных машин и назначьте веса:

Настройте три экземпляра бэкенд-виртуальных машин для возврата весовых коэффициентов в заголовке X-Load-Balancing-Endpoint-Weight с HTTP-ответами. В этом руководстве вы настроите один экземпляр бэкенда для возврата нулевого веса, второй — для возврата веса 100, а третий — для возврата веса 900. Чтобы создать экземпляры, выполните команду gcloud compute instances create :

gcloud compute instances create instance-0 \
  --zone=us-central1-a \
  --tags=network-lb-tag \
  --image-family=debian-10 \
  --image-project=debian-cloud \
  --subnet=
SUBNET_NAME
\
  --metadata=load-balancing-weight=0,startup-script='#! /bin/bash
  apt-get update
  apt-get install apache2 -y
  ln -sr /etc/apache2/mods-available/headers.load /etc/apache2/mods-enabled/headers.load
  vm_hostname="$(curl -H "Metadata-Flavor:Google" \
  http://169.254.169.254/computeMetadata/v1/instance/name)"
  echo "Page served from: $vm_hostname" | \
  tee /var/www/html/index.html
  lb_weight="$(curl -H "Metadata-Flavor:Google" \
  http://169.254.169.254/computeMetadata/v1/instance/attributes/load-balancing-weight)"
  echo "Header set X-Load-Balancing-Endpoint-Weight \"$lb_weight\"" | \
  tee /etc/apache2/conf-enabled/headers.conf
  systemctl restart apache2'

gcloud compute instances create instance-100 \
  --zone=us-central1-a \
  --tags=network-lb-tag \
  --image-family=debian-10 \
  --image-project=debian-cloud \
  --subnet=SUBNET_NAME \
  --metadata=load-balancing-weight=100,startup-script='#! /bin/bash
  apt-get update
  apt-get install apache2 -y
  ln -sr /etc/apache2/mods-available/headers.load /etc/apache2/mods-enabled/headers.load
  vm_hostname="$(curl -H "Metadata-Flavor:Google" \
  http://169.254.169.254/computeMetadata/v1/instance/name)"
  echo "Page served from: $vm_hostname" | \
  tee /var/www/html/index.html
  lb_weight="$(curl -H "Metadata-Flavor:Google" \
  http://169.254.169.254/computeMetadata/v1/instance/attributes/load-balancing-weight)"
  echo "Header set X-Load-Balancing-Endpoint-Weight \"$lb_weight\"" | \
  tee /etc/apache2/conf-enabled/headers.conf
  systemctl restart apache2'

gcloud compute instances create instance-900 \
  --zone=us-central1-a \
  --tags=network-lb-tag \
  --image-family=debian-10 \
  --image-project=debian-cloud \
  --subnet=
SUBNET_NAME
\
  --metadata=load-balancing-weight=900,startup-script='#! /bin/bash
    apt-get update
    apt-get install apache2 -y
    ln -sr /etc/apache2/mods-available/headers.load /etc/apache2/mods-enabled/headers.load
    vm_hostname="$(curl -H "Metadata-Flavor:Google" \
    http://169.254.169.254/computeMetadata/v1/instance/name)"
    echo "Page served from: $vm_hostname" | \
    tee /var/www/html/index.html
    lb_weight="$(curl -H "Metadata-Flavor:Google" \
    http://169.254.169.254/computeMetadata/v1/instance/attributes/load-balancing-weight)"
    echo "Header set X-Load-Balancing-Endpoint-Weight \"$lb_weight\"" | \
    tee /etc/apache2/conf-enabled/headers.conf
    systemctl restart apache2'

Создать группу экземпляров

В этом руководстве вы предоставите инструкции по созданию неуправляемой группы экземпляров, содержащей все три экземпляра виртуальных машин ( instance-0, instance-100, and instance-900 ).

Чтобы создать группу экземпляров, выполните команду gcloud compute instance-groups unmanaged create :

gcloud compute instance-groups unmanaged create
INSTANCE_GROUP --zone=us-central1-a

gcloud compute instance-groups unmanaged add-instances INSTANCE_GROUP \
  --zone=us-central1-a \
  --instances=instance-0,instance-100,instance-900

Замените INSTANCE_GROUP на имя группы экземпляров, которую требуется создать.

Создать проверку работоспособности HTTP

В этом руководстве вы предоставите инструкции по созданию проверки работоспособности HTTP для чтения ответа HTTP, содержащего вес внутренней виртуальной машины.

Чтобы создать проверку работоспособности HTTP, выполните команду gcloud compute health-checks create :

gcloud compute health-checks create http HTTP_HEALTH_CHECK_NAME \
  --region=us-central1

Замените HTTP_HEALTH_CHECK_NAME на имя проверки работоспособности HTTP, которую необходимо создать.

Создать внутреннюю службу

В следующем примере приведены инструкции по созданию региональной внешней внутренней службы, настроенной на использование взвешенной балансировки нагрузки .

Создайте внутреннюю службу с проверкой работоспособности HTTP и установите политику балансировки нагрузки локальности на WEIGHTED_MAGLEV.

Чтобы создать внутреннюю службу, выполните команду gcloud compute backend-services create :

gcloud compute backend-services create BACKEND_SERVICE_NAME \
  --load-balancing-scheme=external \
  --protocol=tcp \
  --region=us-central1 \
  --health-checks=HTTP_HEALTH_CHECK_NAME \
  --health-checks-region=us-central1 \
  --locality-lb-policy=WEIGHTED_MAGLEV

Замените BACKEND_SERVICE_NAME на имя создаваемой внутренней службы.

Добавьте группу экземпляров в серверную службу.

Чтобы добавить группу экземпляров, выполните команду gcloud compute backend-services add-backend :

gcloud compute backend-services add-backend BACKEND_SERVICE_NAME \
  --instance-group=INSTANCE_GROUP \
  --instance-group-zone=us-central1-a \
  --region=us-central1

Зарезервируйте региональный внешний IP-адрес для балансировщика нагрузки.

Чтобы зарезервировать один или несколько IP-адресов, выполните команду gcloud compute addresses create :

gcloud compute addresses create ADDRESS_NAME \
 --region us-central1

Замените ADDRESS_NAME на имя создаваемого IP-адреса. Используйте команду compute addresses describe для просмотра результата. Обратите внимание на зарезервированный статический внешний IP-адрес (' IP_ADDRESS' ).

gcloud compute addresses describe ADDRESS_NAME

Создайте правило переадресации, используя зарезервированный региональный внешний IP-адрес «IP_ADDRESS». Подключите правило переадресации к серверной службе.

Чтобы создать правило пересылки, выполните команду gcloud compute forwarding-rules create :

gcloud compute forwarding-rules create FORWARDING_RULE \
  --region=us-central1 \
  --ports=80 \
  --address=IP_ADDRESS \
  --backend-service=BACKEND_SERVICE_NAME

Замените следующее: FORWARDING_RULE : имя создаваемого правила пересылки. IP_ADDRESS: IP-адрес, назначаемый экземпляру. Используйте зарезервированный статический внешний IP-адрес, а не имя адреса.

Проверка внутренних весов с помощью API внутренних служб

Убедитесь, что внутренние веса правильно передаются в проверку работоспособности HTTP.

Чтобы получить внутренние веса (вместе с состояниями работоспособности) из внутренней службы, выполните команду gcloud compute backend-services get-health :

gcloud compute backend-services get-health HTTP_HEALTH_CHECK_NAME \
  --region=us-central1

Вывод должен быть примерно следующим:

backend: https://www.googleapis.com/compute/projects/project-name/{project}/zones/us-central1-a/instanceGroups/{instance-group-name}
status:
  healthStatus:
  - forwardingRule: https://www.googleapis.com/compute/projects/{project}/regions/us-central1/forwardingRules/{firewall-rule-name}
    forwardingRuleIp: 34.135.46.66
    healthState: HEALTHY
    instance: https://www.googleapis.com/compute/projects/{project}/zones/us-central1-a/instances/instance-0
    ipAddress: 10.10.0.5
    port: 80
    weight: '0'
  - forwardingRule: https://www.googleapis.com/compute/projects/{project}/regions/us-central1/forwardingRules/{firewall-rule-name}
    forwardingRuleIp: 34.135.46.66
    healthState: HEALTHY
    instance: https://www.googleapis.com/compute/projects/{project}/zones/us-central1-a/instances/instance-100
    ipAddress: 10.10.0.6
    port: 80
    weight: '100'
  - forwardingRule: https://www.googleapis.com/compute/projects/{project}/regions/us-central1/forwardingRules/{firewall-rule-name}
    forwardingRuleIp: 34.135.46.66
    healthState: HEALTHY
    instance: https://www.googleapis.com/compute/projects/{project}/zones/us-central1-a/instances/instance-900
    ipAddress: 10.10.0.7
    port: 80
    weight: '900'
  kind: compute#backendServiceGroupHealth

Сообщить об ошибке