Mikor válassz Preemptible VM-et a Google Cloud Platformon?

A felhőalapú számítástechnika forradalmasította azt, ahogyan a vállalkozások és fejlesztők erőforrásokhoz férnek hozzá. A rugalmasság, a skálázhatóság és a globális elérhetőség kétségkívül óriási előnyöket kínál, azonban a költségek optimalizálása továbbra is kulcsfontosságú kihívás marad. Itt jön képbe a Google Cloud Platform (GCP) egyik legérdekesebb és leginkább költséghatékony ajánlata: a Preemptible Virtual Machine-ek, vagy röviden Preemptible VM-ek.

De mi is pontosan egy Preemptible VM, és mikor érdemes elgondolkodni a használatán? Ez a cikk részletesen bemutatja ezt a különleges erőforrást, segítve Önt abban, hogy a lehető legokosabban gazdálkodjon felhőalapú kiadásaival, miközben fenntartja alkalmazásai teljesítményét és megbízhatóságát.

Mi az a Preemptible VM és hogyan működik?

A Preemptible VM egy olyan Compute Engine virtuálisgép-példány, amelyet jelentősen alacsonyabb áron kínál a Google (akár 60-80%-kal olcsóbban, mint a normál VM-ek), cserébe azért, hogy a Google Cloud bármikor, rövid értesítési idővel leállíthatja, azaz „preemptálhatja”. Ez a képesség lehetővé teszi a Google számára, hogy a kihasználatlan Compute Engine erőforrásokat eloszlassa a felhasználók között, maximalizálva ezzel a hardveres kihasználtságot.

A Preemptible VM életciklusa és jellemzői:

Alacsonyabb költség: A legfőbb vonzerő. Drámai megtakarítást kínálnak a normál VM-ekhez képest.
Előzetes leállíthatóság (Preemption): A Google Cloud bármikor leállíthatja a futó példányt, ha a rendszernek szüksége van az általa használt erőforrásokra máshol. Ez általában akkor történik, ha egy normál VM példányt indítanak azon a hardveren, ahol a Preemptible VM fut.
Leállási értesítés: Amikor egy Preemptible VM-et leállítanak, a Google Cloud küld egy 30 másodperces leállási értesítést a VM-nek. Ez az időablak elegendő lehet arra, hogy az alkalmazások elmentsék a munkájukat, vagy elegánsan leálljanak.
Maximális futási idő: Egy Preemptible VM legfeljebb 24 órán keresztül futhat anélkül, hogy preempció történne. Ezt követően, ha nem állították le korábban, akkor is automatikusan leállításra kerül, és azonnal újraindulhat, ha van elérhető erőforrás.
Nincs éles migráció: Ellentétben a normál VM-ekkel, a Preemptible VM-ek nem támogatják az éles migrációt (Live Migration) a karbantartási események során. Ezeket is leállítják.
GPU támogatás: A Preemptible VM-ek GPU-val is indíthatók, ami rendkívül költséghatékony megoldást kínál olyan erőforrásigényes feladatokhoz, mint a gépi tanulás, vagy a videó renderelés, amennyiben a feladatok tűrik a megszakítást.

Fontos megérteni, hogy a Preemptible VM-ek nem „garantált” erőforrások. Használatukhoz olyan tervezésre van szükség, amely képes kezelni a hirtelen megszakításokat anélkül, hogy ez súlyos következményekkel járna az alkalmazás működésére nézve.

Mikor érdemes Preemptible VM-et választani? Az ideális felhasználási esetek

A Preemptible VM-ek igazi ereje abban rejlik, hogy képesek drámai módon csökkenteni a számítási költségeket olyan feladatoknál, amelyek tolerálják a megszakítást és a rövid életciklust. Íme a leggyakoribb és legelőnyösebb felhasználási esetek:

1. Batch feldolgozás és nagyméretű adatelemzés

Ez a kategória talán a Preemptible VM-ek legkézenfekvőbb felhasználási területe. Gondoljon olyan feladatokra, mint a nagyméretű adatkészletek feldolgozása, pénzügyi modellezés, tudományos szimulációk, vagy gépi tanulási modellek offline tréningje. Ezek a feladatok gyakran órákig vagy napokig futnak, de tipikusan könnyen szegmentálhatók kisebb, független részekre. Ha egy VM leáll, a feladat egy része megszakad, de a rendszer képes folytatni a munkát egy másik VM-en, vagy újraindítani a megszakadt részt. A Google Dataflow, a Apache Spark, vagy a Hadoop rendszerek kiválóan alkalmasak erre a célra, és gyakran használnak Preemptible VM-eket a háttérben.

2. Hibatűrő (Fault-Tolerant) és állapotmentes (Stateless) alkalmazások

Az olyan alkalmazások, amelyek nem tartanak fenn belső állapotot (stateless), ideálisak a Preemptible VM-ek számára. Ilyenek például a mikroszolgáltatások, API-átjárók, vagy tartalomkézbesítő (CDN) edge szerverek. Ha egy ilyen VM leáll, egyszerűen újraindítható egy másik példányon anélkül, hogy adatok elvesznének vagy a szolgáltatás megszakadna. A kulcs az, hogy az alkalmazás legyen képes onnan folytatni, ahol abbahagyta, vagy egy másik példány azonnal átvehesse a feladatot. Konténerizált alkalmazások, például a Docker vagy Kubernetes alapú rendszerek kiválóan illeszkednek ebbe a kategóriába.

3. Fejlesztési és tesztelési környezetek

A fejlesztők gyakran indítanak fel és állítanak le VM-eket tesztelés, hibakeresés, vagy új funkciók kipróbálása céljából. Ezek a környezetek általában nem kritikusak és elviselik a rövid megszakításokat. A Preemptible VM-ek használatával jelentős költségmegtakarítás érhető el a fejlesztési infrastruktúrában. Ugyanez vonatkozik a CI/CD (Continuous Integration/Continuous Delivery) pipeline-okra is, ahol a build és teszt futtatások gyakran párhuzamosan zajlanak, és egy-egy megszakítás nem okoz katasztrófát.

4. Skálázható architektúrák és elosztott rendszerek

A modern felhőarchitektúrák gyakran épülnek nagyszámú, azonos funkciót ellátó, elosztott komponensre. A Managed Instance Groups (MIGs) a GCP-n például lehetővé teszi, hogy automatikusan menedzseljen egy Preemptible VM-ekből álló csoportot. Ha egy példány leáll, a MIG automatikusan indít egy újat. Ez ideális olyan feladatokhoz, amelyek rendkívül skálázhatók, és képesek kezelni a példányok dinamikus változását, mint például a webes forgalom kiszolgálása, amennyiben a backend állapotmentes, vagy egy üzenetsor feldolgozása.

5. Rövid életű, nem kritikus háttérfeladatok

Vannak olyan feladatok, amelyek nem igényelnek folyamatos rendelkezésre állást, de időnként futtatni kell őket. Ilyenek lehetnek a naplóelemzések, ideiglenes fájlok feldolgozása, vagy bizonyos adatok előfeldolgozása. Ezek a feladatok gyakran rövid ideig futnak, és ha megszakadnak, egyszerűen újraindíthatók később, vagy egy másik VM-en.

Korlátok és kihívások: Mire figyeljünk Preemptible VM-ek használatakor?

Bár a Preemptible VM-ek rendkívül vonzóak az áruk miatt, fontos tisztában lenni a korlátaikkal és azokkal a kihívásokkal, amelyeket a használatuk felvet. A sikeres alkalmazáshoz elengedhetetlen a megfelelő tervezés és implementáció.

1. Leállási események és kezelésük

A legnagyobb kihívás a váratlan leállások (preemption) kezelése. Mint említettük, a VM kap egy 30 másodperces leállási értesítést. Ezt az időt ki lehet használni:

Graceful shutdown (elegáns leállítás): Mentse el a folyamatban lévő munkát, küldjön értesítést a felügyeleti rendszernek, vagy zárjon be nyitott adatbázis-kapcsolatokat.
Checkpointing: Különösen hosszabb futásidejű feladatoknál érdemes a munkafolyamatot rendszeres időközönként menteni (checkpoint). Így preempció esetén a feladat a legutolsó mentett állapotból folytatható egy új VM-en.
Dekapcsolt architektúra: Használjon üzenetsorokat (pl. Google Pub/Sub), hogy a feladatokat elküldje, és a munkások felvegyék őket. Ha egy munkás VM leáll, az üzenet visszakerül a sorba, és egy másik munkás felveszi.

2. Nincs garantált erőforrás

A Google nem garantálja, hogy egy Preemptible VM egy adott ideig futni fog, vagy hogy egyáltalán elindítható lesz, ha nincs elérhető kihasználatlan kapacitás. Ezért kritikus, interaktív, vagy állapotfüggő (stateful) alkalmazásokhoz nem ajánlott. Adatbázisok, interaktív webszerverek, vagy élő szolgáltatások számára a normál VM-ek a megfelelő választás.

3. Adatvesztés kockázata

Ha az alkalmazás nem képes menteni az állapotát a 30 másodperces értesítési idő alatt, vagy ha nem használ persistent lemezt az adatai tárolására, akkor fennáll az adatvesztés kockázata. Mindig használjon persistent lemezeket a fontos adatok tárolására, és gondoskodjon arról, hogy az alkalmazás képes legyen ezeket a lemezeket csatlakoztatni egy új VM-hez.

4. Nincs committed use discount (CUD)

A Preemptible VM-ek ára eleve annyira alacsony, hogy nem jogosultak a Committed Use Discount (CUD) kedvezményekre, amelyek a normál VM-ek hosszú távú elköteleződésével érhetők el.

Bevált gyakorlatok Preemptible VM-ek használatához

Ahhoz, hogy a legtöbbet hozza ki a Preemptible VM-ekből és minimalizálja a kockázatokat, érdemes betartania néhány bevált gyakorlatot:

1. Tervezés a hibatűrésre és skálázhatóságra

Ez a legfontosabb. Az alkalmazásait úgy kell megtervezni, hogy képesek legyenek kezelni a VM-ek gyakori eltűnését és újraindítását. Gondoljon a horizontális skálázásra (több kisebb VM a kevesebb nagy helyett) és az állapotmentes dizájnra. Használjon elosztott üzenetsorokat és adatbázisokat, amelyek magas rendelkezésre állást és konzisztenciát biztosítanak.

2. Használjon felhőalapú menedzselt szolgáltatásokat

A GCP számos szolgáltatása eleve támogatja és kezeli a Preemptible VM-eket a háttérben, így Önnek nem kell aggódnia a preempció miatt:

Google Kubernetes Engine (GKE): A GKE fürtökön belül használhat Preemptible VM-eket node poolként. A Kubernetes automatikusan kezeli a podok ütemezését és újraindítását preempció esetén.
Managed Instance Groups (MIGs): Ahogy korábban említettük, a MIG-ek kiválóan alkalmasak Preemptible VM-ek felügyeletére. Beállíthatja, hogy a MIG automatikusan újraindítsa a preempált példányokat, fenntartva ezzel a kívánt kapacitást.
Google Dataflow: A Dataflow egy teljesen menedzselt szolgáltatás batch feldolgozáshoz és stream feldolgozáshoz, amely belsőleg optimalizálja az erőforrásfelhasználást, beleértve a Preemptible VM-ek okos használatát.

3. Implementáljon leállító scripteket és Checkpointingot

Használja ki a 30 másodperces leállási értesítést. Hozzon létre egy scriptet, amely fut az értesítéskor, és elmenti a munkát egy persistent lemezre, vagy egy felhőalapú tárhelyre (pl. Cloud Storage). Hosszabb futásidejű feladatoknál a rendszeres Checkpointing elengedhetetlen. Ez lehetővé teszi, hogy egy új VM onnan folytassa, ahol a megszakadt példány abbahagyta.

4. Monitorozza a Preemptible VM-eket

Figyelje a preempciós eseményeket a Cloud Monitoring és Cloud Logging segítségével. Ez segít azonosítani a gyakran preempált régiókat vagy zónákat, és finomhangolni az erőforrás-allokációt.

5. Kombinálja a Preemptible és Standard VM-eket

Egy hibrid megközelítés gyakran a legjobb megoldás. A kritikus részeket futtassa normál VM-eken, míg a skálázható, hibatűrő komponenseket vagy a batch feldolgozási feladatokat telepítse Preemptible VM-ekre. Ez maximalizálja a költségmegtakarítást anélkül, hogy veszélyeztetné a kritikus szolgáltatások rendelkezésre állását.

Mikor NE válassz Preemptible VM-et?

Bár a Preemptible VM-ek sok előnnyel járnak, vannak esetek, amikor egyértelműen nem ez a megfelelő választás:

Kritikus, állapotfüggő alkalmazások: Adatbázisok (pl. MySQL, PostgreSQL, MongoDB), üzenetsorok master csomópontjai, vagy más olyan rendszerek, amelyek elveszítik az állapotukat egy váratlan leállítás során.
Interaktív, felhasználói felületek: Webszerverek, amelyek közvetlenül kiszolgálják a végfelhasználókat, és a felhasználói élmény szempontjából kulcsfontosságú a folyamatos rendelkezésre állás.
Hosszú futásidejű, nem megszakítható feladatok: Olyan feladatok, amelyek nem tolerálják a megszakítást, és nem tudnak elegánsan leállni vagy folytatni.
Magas rendelkezésre állást igénylő szolgáltatások: Bármely olyan szolgáltatás, ahol a legkisebb kiesés is súlyos üzleti következményekkel jár.

Összegzés

A Preemptible VM-ek a Google Cloud Platformon egy rendkívül erőteljes és költséghatékony eszközök, ha tudja, hogyan kell őket helyesen használni. Képesek drámai módon csökkenteni a felhőalapú számítási költségeket olyan feladatoknál, amelyek tolerálják a megszakításokat, mint például a batch feldolgozás, nagyméretű adatelemzés, fejlesztési és tesztelési környezetek, valamint a skálázható, fault-tolerant architektúrák.

A siker kulcsa a megfelelő tervezésben, a hibatűrő alkalmazásfejlesztésben, a felhőalapú menedzselt szolgáltatások (mint a GKE és MIGs) kihasználásában, valamint a leállási események elegáns kezelésében rejlik. Ha ezeket a szempontokat figyelembe veszi, a Preemptible VM-ek nem csak pénzt takarítanak meg, hanem lehetővé teszik, hogy a korábban elérhetetlen számítási kapacitásokat is kihasználja, új lehetőségeket nyitva meg az innováció előtt.