פריסה גלובלית באמצעות Compute Engine ו-Spanner

Last reviewed 2025-08-12 UTC

במאמר הזה מוצגת ארכיטקטורה לדוגמה לאפליקציה מרובת-שכבות שפועלת במכונות וירטואליות של Compute Engine וב-Spanner בטופולוגיה גלובלית ב- Google Cloud. במסמך מופיעות גם הנחיות שיעזרו לכם לבנות ארכיטקטורה שמשתמשת בשירותי תשתית אחרים. Google Cloud במאמר הזה מתוארים גורמי העיצוב שכדאי להביא בחשבון כשבונים ארכיטקטורה גלובלית לאפליקציות בענן. קהל היעד של המסמך הזה הוא אדריכלי ענן.

הארכיטקטורה הזו תואמת לארכיטיפ הפריסה הגלובלית. אנחנו ממליצים על הארכיטיפ הזה לאפליקציות שמיועדות למשתמשים ברחבי העולם וצריכות זמינות גבוהה ועמידות בפני הפסקות חשמל בכמה אזורים. הארכיטקטורה הזו תומכת בהרחבה דינמית ברמות הרשת, האפליקציה ומסד הנתונים. כך תוכלו להתאים את העלויות לשימוש בלי להתפשר על הביצועים, הזמינות או יכולת ההתאמה.

ארכיטקטורה

בתרשים הבא מוצגת ארכיטקטורה של אפליקציה שפועלת בתשתית שמפוזרת באופן גלובלי בכמה Google Cloudאזורים.

ארכיטקטורת פריסה גלובלית באמצעות Compute Engine ו-Spanner.

באדריכלות הזו, מאזן עומסים גלובלי מפזר בקשות נכנסות לשרתי אינטרנט באזורים המתאימים, על סמך הזמינות, הקיבולת והקרבה שלהם למקור התעבורה. שכבת איזון עומסים פנימית חוצה אזורים מטפלת בהפצת התעבורה משרתי האינטרנט לשרתי האפליקציות המתאימים על סמך הזמינות והקיבולת שלהם. שרתי האפליקציה כותבים נתונים למסד נתונים עם רפליקציה סינכרונית וקוראים ממנו, והוא זמין בכל האזורים.

הארכיטקטורה כוללת את המשאבים הבאים של Google Cloud :

רכיב מטרה
מאזן עומסים גלובלי חיצוני

מאזן העומסים הגלובלי החיצוני מקבל בקשות משתמשים ומפיץ אותן לאפליקציה. מאזן העומסים הגלובלי החיצוני מפרסם כתובת IP אחת של anycast, אבל הוא מיושם כמספר גדול של שרתי proxy ב- Google Front Ends (GFE). בקשות של לקוחות מנותבות ל-GFE הקרוב ביותר ללקוח.

בהתאם לדרישות שלכם, אתם יכולים להשתמש ב מאזן עומסים גלובלי חיצוני של אפליקציות או ב מאזן עומסי רשת גלובלי חיצוני בשרת proxy. מידע נוסף זמין במאמר בנושא בחירת מאזן עומסים.

כדי להגן על האפליקציה מפני איומים כמו מתקפות מניעת שירות מבוזרות (DDoS) ופרצת אבטחה XSS‏ (cross-site scripting), אתם יכולים להשתמש ב מדיניות האבטחה של Google Cloud Armor.

אזורי קבוצות של מופעי מכונה מנוהלים (MIG) לשכבת האינטרנט

שכבת האינטרנט של האפליקציה נפרסת במכונות וירטואליות של Compute Engine ששייכות לקבוצות אזוריות של מכונות מנוהלות (MIG). קבוצות ה-MIG האלה הן שרתי הבק-אנד של מאזן העומסים הגלובלי.

כל קבוצת MIG מכילה מכונות וירטואליות של Compute Engine בשלושה אזורים שונים. כל מכונה וירטואלית כזו מארחת מופע עצמאי של שכבת האינטרנט של האפליקציה.

שכבת איזון עומסים פנימית חוצה אזורים

מאזני עומסים פנימיים עם בק-אנדים חוצי-אזורים מטפלים בחלוקת התעבורה ממכונות וירטואליות בשכבת האינטרנט בכל אזור למכונות וירטואליות בשכבת האפליקציה בכל האזורים.

בהתאם לדרישות שלכם, אתם יכולים להשתמש ב מאזן עומסים פנימי של אפליקציות (ALB) חוצה אזורים או ב מאזן עומסי רשת פנימי לשרת proxy חוצה אזורים. מידע נוסף זמין במאמר בנושא בחירת מאזן עומסים.

קבוצות אזוריות של מכונות וירטואליות בניהול (MIG) לרמת האפליקציה

שכבת האפליקציה נפרסת במכונות וירטואליות של Compute Engine שהן חלק מקבוצות של מופעי מכונה מנוהלים (MIG) באזור. קבוצות ה-MIG האלה הן קצה העורף של שכבת איזון העומסים הפנימית.

כל קבוצת MIG מכילה מכונות וירטואליות של Compute Engine בשלושה אזורים שונים. כל מכונה וירטואלית מארחת מופע עצמאי של רמת האפליקציה.

מכונת Spanner במספר אזורים

האפליקציה כותבת נתונים ל מופע Spanner במספר אזורים וקוראת ממנו. ההגדרה של מספר אזורים בארכיטקטורה הזו כוללת את הרפליקות הבאות:

  • ארבעה עותקים לקריאה ולכתיבה באזורים נפרדים בשני אזורים.
  • רפליקת עֵד באזור שלישי.
רשת של ענן וירטואלי פרטי (VPC) ו רשתות משנה

כל המשאבים בארכיטקטורה משתמשים ברשת VPC אחת. ברשת ה-VPC יש את רשתות המשנה הבאות:

  • תת-רשת בכל אזור למכונות וירטואליות של שרת האינטרנט.
  • רשת משנה בכל אזור למכונות וירטואליות של שרת האפליקציות.
  • (לא מוצג בדיאגרמת הארכיטקטורה) תת-רשת עם פרוקסי בלבד בכל אזור עבור מאזן העומסים הפנימי בין האזורים.

במקום להשתמש ברשת VPC אחת, אפשר ליצור רשת VPC נפרדת בכל אזור ולחבר את הרשתות באמצעות Network Connectivity Center.

המוצרים שהשתמשו בהם

הארכיטקטורה הזו כוללת את המוצרים הבאים: Google Cloud

  • ‫ Compute Engine: שירות מחשוב מאובטח וניתן להתאמה אישית שמאפשר ליצור ולהריץ מכונות וירטואליות בתשתית של Google.
  • ‫ Cloud Load Balancing: חבילה של מאזני עומסים גלובליים ואזוריים בעלי ביצועים גבוהים וניתנים להתאמה.
  • ‫ Spanner: שירות של מסד נתונים רלציוני עם יכולת התאמה לעומס (scaling) גבוהה ועקביות גלובלית.

שיקולים בתכנון

בקטע הזה מוסבר איך להשתמש בארכיטקטורת ההפניה הזו כדי לפתח ארכיטקטורה שעונה על הדרישות הספציפיות שלכם לגבי עיצוב מערכת, אבטחה ותאימות, אמינות, עלות, יעילות תפעולית וביצועים.

Google Cloud

עיצוב המערכת

בקטע הזה מוסבר איך לבחור Google Cloud אזורים לפריסה גלובלית ואיך לבחור Google Cloud שירותים מתאימים. Google Cloud

בחירת אזור

כשבוחרים את Google Cloud האזורים שבהם צריך לפרוס את האפליקציות, חשוב לקחת בחשבון את הגורמים והדרישות הבאים:

יכול להיות שחלק מהגורמים והדרישות האלה יחייבו פשרות. לדוגמה, יכול להיות שהאזור הכי חסכוני לא יהיה האזור עם טביעת הרגל הפחמנית הכי נמוכה. למידע נוסף, ראו שיטות מומלצות לבחירת אזורים ב-Compute Engine.

תשתית מחשוב

הארכיטקטורה לדוגמה במאמר הזה משתמשת במכונות וירטואליות של Compute Engine עבור רמות מסוימות של האפליקציה. בהתאם לדרישות של האפליקציה, אפשר לבחור מבין שירותי מחשוב אחרים של Google Cloud :

  • קונטיינרים: אתם יכולים להריץ אפליקציות בקונטיינרים באשכולות של Google Kubernetes Engine‏ (GKE). ‫GKE הוא מנוע לתזמור קונטיינרים שמבצע אוטומטית פריסה, התאמה לעומס וניהול של אפליקציות בקונטיינרים.
  • Serverless: אם אתם מעדיפים להתמקד בנתונים ובאפליקציות שלכם במקום בהגדרה ובהפעלה של משאבי תשתית, אתם יכולים להשתמש בשירותים serverless כמו Cloud Run.

ההחלטה אם להשתמש במכונות וירטואליות, במאגרי מידע או בשירותים ללא שרתים כרוכה בפשרה בין גמישות ההגדרה לבין מאמץ הניהול. מכונות וירטואליות וקונטיינרים מספקים גמישות רבה יותר בהגדרות, אבל אתם אחראים לניהול המשאבים. בארכיטקטורה ללא שרת (serverless), אתם פורסים עומסי עבודה בפלטפורמה שהוגדרה מראש ודורשת מינימום מאמץ ניהולי. מידע נוסף על בחירת שירותי מחשוב מתאימים לעומסי העבודה ב-Google Cloudזמין במאמר אירוח אפליקציות ב- Google Cloud.

שירותי אחסון

בארכיטקטורה שמוצגת במסמך הזה נעשה שימוש בנפחי אחסון מתמיד אזוריים למכונות הווירטואליות. אמצעי אחסון של דיסקים לאחסון מתמיד אזורי מספקים שכפול סינכרוני של נתונים בשני אזורים בתוך אזור. הנתונים בכרכים של דיסק אחסון מתמיד לא משוכפלים בין אזורים.

‫Google Cloud Hyperdisk מספק ביצועים טובים יותר, גמישות ויעילות בהשוואה ל-Persistent Disk. עם Hyperdisk Balanced, אתם יכולים להקצות IOPS וקצב העברת נתונים בנפרד ובאופן דינמי, וכך להתאים את נפח האחסון למגוון רחב של עומסי עבודה.

כדי לקבל אחסון בעלות נמוכה שמשוכפל בכמה מיקומים, אפשר להשתמש בקטגוריות אזוריות, בקטגוריות בשני אזורים או בקטגוריות במספר אזורים ב-Cloud Storage.

  • הנתונים בדליים אזוריים משוכפלים באופן סינכרוני באזורים.
  • נתונים בקטגוריות של שני אזורים או מספר אזורים מאוחסנים ביתירות בשני מיקומים גיאוגרפיים נפרדים לפחות. מטא-נתונים נכתבים באופן סינכרוני באזורים שונים, והנתונים משוכפלים באופן אסינכרוני. בקטגוריות בשני אזורים אפשר להשתמש ברפליקציה בקצב טורבו, שמבטיחה שהאובייקטים ישוכפלו בין זוגות של אזורים, עם יעד להתאוששות מאסון (RPO) של 15 דקות. מידע נוסף זמין במאמר בנושא זמינות ועמידות של נתונים.

כדי לאחסן נתונים שמשותפים בין כמה מכונות וירטואליות באזור מסוים, למשל בין כל המכונות הווירטואליות בשכבת האינטרנט או בשכבת האפליקציה, אפשר להשתמש במופע אזורי של Filestore. הנתונים שאתם מאחסנים במופע אזורי של Filestore משוכפלים באופן סינכרוני בשלושה אזורים בתוך האזור. השכפול הזה מבטיח זמינות גבוהה ועמידות בפני הפסקות חשמל באזור. אתם יכולים לאחסן קובצי הגדרה משותפים, כלים ושירותים נפוצים ויומנים מרכזיים במופע Filestore, ולהטמיע את המופע בכמה מכונות וירטואליות. כדי להבטיח עמידות במקרה של הפסקות חשמל באזור מסוים, אפשר לשכפל מופע של Filestore לאזור אחר. מידע נוסף מופיע במאמר בנושא שכפול מופעים.

אם מסד הנתונים שלכם הוא Microsoft SQL Server, מומלץ להשתמש ב-Cloud SQL ל-SQL Server. בתרחישים שבהם Cloud SQL לא תומך בדרישות ההגדרה שלכם, או אם אתם צריכים גישה למערכת ההפעלה, אתם יכולים לפרוס מכונה של אשכול יתירות כשל (FCI) של Microsoft SQL Server. בתרחיש הזה, אפשר להשתמש ב-Google Cloud NetApp Volumes, שירות מנוהל לחלוטין, כדי לספק אחסון SMB עם זמינות רציפה (CA) למסד הנתונים.

כשמתכננים את האחסון לעומסי העבודה, צריך לקחת בחשבון את המאפיינים הפונקציונליים, את דרישות העמידות, את ציפיות הביצועים ואת יעדי העלות. מידע נוסף זמין במאמר בנושא תכנון אסטרטגיית אחסון אופטימלית לעומס העבודה בענן.

שירותי מסדי נתונים

ארכיטקטורת ההפניה במסמך הזה משתמשת ב-Spanner, מסד נתונים מנוהל באופן מלא, ניתן להרחבה אופקית, מבוזר גלובלית ומשוכפל באופן סינכרוני. מומלץ להגדיר את Spanner במספר אזורים לפריסות קריטיות שדורשות עקביות חזקה בין אזורים. ‫Spanner תומך ברפליקציה סינכרונית בין אזורים ללא השבתה לצורך מעבר לגיבוי בעת כשל, תחזוקה או שינוי גודל.

מידע על שירותים אחרים של מסדי נתונים מנוהלים שניתן לבחור מתוכם בהתאם לדרישות שלכם זמין במאמר בנושא Google Cloud מסדי נתונים. כשבוחרים ומגדירים את מסד הנתונים לפריסה במספר אזורים, צריך לקחת בחשבון את הדרישות של האפליקציה לגבי עקביות הנתונים בין האזורים, ולהיות מודעים לשיקולים של ביצועים ועלויות.

עיצוב רשת

בוחרים עיצוב רשת שעונה על הדרישות העסקיות והטכניות שלכם. אתם יכולים להשתמש ברשת VPC אחת או בכמה רשתות VPC. מידע נוסף זמין במאמרי העזרה הבאים:

אפשרויות לאיזון עומסים חיצוני

ארכיטקטורה שמשתמשת במאזן עומסים חיצוני גלובלי, כמו הארכיטקטורה שמתוארת במסמך הזה, תומכת בתכונות מסוימות שעוזרות לשפר את האמינות של הפריסות. לדוגמה, אם משתמשים במאזן עומסים חיצוני גלובלי של אפליקציות (ALB), אפשר להטמיע שמירה במטמון קצה באמצעות Cloud CDN.

אם האפליקציה שלכם דורשת הפסקה של Transport Layer Security ‏ (TLS) באזור ספציפי, או אם אתם צריכים את האפשרות להציג תוכן מאזורים ספציפיים, אתם יכולים להשתמש במאזני עומסים אזוריים עם Cloud DNS כדי לנתב תעבורה לאזורים שונים. למידע על ההבדלים בין מאזני עומסים אזוריים לבין מאזני עומסים גלובליים, אפשר לעיין במסמכים הבאים:

אבטחה, פרטיות ותאימות

בקטע הזה מתוארים גורמים שכדאי לקחת בחשבון כשמשתמשים בארכיטקטורת ההפניה הזו כדי לתכנן ולבנות טופולוגיה גלובלית ב-Google Cloud שעומדת בדרישות האבטחה, הפרטיות והתאימות של עומסי העבודה.

הגנה מפני איומים חיצוניים

כדי להגן על האפליקציה מפני איומים כמו התקפות מניעת שירות מבוזרות (DDoS) ופרצות אבטחה XSS‏ (cross-site scripting), אפשר להשתמש במדיניות אבטחה של Google Cloud Armor. כל מדיניות היא קבוצת כללים שמציינת תנאים מסוימים שצריך לבדוק ופעולות שצריך לבצע כשהתנאים מתקיימים. לדוגמה, כלל יכול לציין שאם כתובת ה-IP של המקור של התנועה הנכנסת תואמת לכתובת IP ספציפית או לטווח CIDR, אז הגישה לתנועה הזו תיחסם. אפשר גם להחיל כללים מוגדרים מראש של חומת אש לאפליקציות אינטרנט (WAF). מידע נוסף זמין במאמר סקירה כללית של מדיניות האבטחה.

גישה חיצונית למכונות וירטואליות

בארכיטקטורת ההפניה שמתוארת במסמך הזה, למכונות הווירטואליות ב-Compute Engine לא נדרשת גישה נכנסת מהאינטרנט. לא מקצים כתובות IP חיצוניות למכונות הווירטואליות. Google Cloud משאבים שיש להם רק כתובת IP פנימית פרטית עדיין יכולים לגשת לשירותים ולממשקי Google API מסוימים באמצעות Private Service Connect או גישה פרטית ל-Google. מידע נוסף זמין במאמר אפשרויות גישה פרטיות לשירותים.

כדי לאפשר חיבורים יוצאים מאובטחים מ Google Cloud משאבים שיש להם רק כתובות IP פרטיות, כמו מכונות וירטואליות של Compute Engine בארכיטקטורת ההפניה הזו, אפשר להשתמש ב-Secure Web Proxy או ב-Cloud NAT.

הרשאות בחשבון שירות

במקום להשתמש בחשבונות השירות שמוגדרים כברירת מחדל במכונות הווירטואליות של Compute Engine בארכיטקטורה, מומלץ ליצור חשבונות שירות ייעודיים ולציין את המשאבים שלחשבון השירות יש גישה אליהם. לחשבון השירות שמוגדר כברירת מחדל יש מגוון רחב של הרשאות, כולל כאלה שאולי לא נחוצות. אפשר להתאים חשבונות שירות ייעודיים כך שיהיו להם רק ההרשאות החיוניות. מידע נוסף זמין במאמר הגבלת ההרשאות של חשבון שירות.

אבטחת SSH

כדי לשפר את האבטחה של חיבורי SSH למכונות וירטואליות ב-Compute Engine בארכיטקטורה שלכם, כדאי להטמיע את Identity-Aware Proxy‏ (IAP) ואת Cloud OS Login API. ‫IAP מאפשר לכם לשלוט בגישה לרשת על סמך זהות המשתמשים ומדיניות ניהול הזהויות והרשאות הגישה (IAM). ‫Cloud OS Login API מאפשר לכם לשלוט בגישת SSH ל-Linux על סמך זהות המשתמש ומדיניות IAM. מידע נוסף על ניהול גישה לרשת זמין במאמר שיטות מומלצות לשליטה בגישה להתחברות באמצעות SSH.

שיקולי אבטחה נוספים

כשמפתחים את הארכיטקטורה של עומס העבודה, כדאי להביא בחשבון את השיטות המומלצות וההמלצות לאבטחה ברמת הפלטפורמה שמפורטות בתוכנית לניהול יסודות האבטחה בארגון ובGoogle Cloud מסגרת Well-Architected: אבטחה, פרטיות ותאימות.

אמינות

בקטע הזה מתוארים גורמים עיצוביים שכדאי לקחת בחשבון כשמשתמשים בארכיטקטורת ההפניה הזו כדי לבנות ולהפעיל תשתית אמינה לפריסה גלובלית ב- Google Cloud.

התאמה אוטומטית לעומס (autoscaling) של MIG

כשמריצים את האפליקציה בכמה קבוצות אזוריות של MIG, האפליקציה נשארת זמינה במהלך הפסקות חשמל באזורים מבודדים או באזורים. היכולת של קבוצות MIG ללא מצב (stateless) להתאים את עצמן לעומס מאפשרת לכם לשמור על זמינות וביצועים של האפליקציה ברמות צפויות.

כדי לשלוט בהתנהגות של שינוי הגודל האוטומטי של קבוצות ה-MIG חסרות הסטטוס, אפשר לציין מדדי ניצול משאבים של יעד, כמו ניצול ממוצע של המעבד. אפשר גם להגדיר שינוי גודל אוטומטי מבוסס-תזמון לקבוצות MIG ללא שמירת מצב. אי אפשר להגדיר קנה מידה אוטומטי לקבוצות MIG עם שמירת מצב. מידע נוסף זמין במאמר בנושא קבוצות של מופעים עם שינוי גודל אוטומטי.

מגבלת הגודל של MIG

כשמחליטים על הגודל של קבוצות ה-MIG, צריך לקחת בחשבון את מגבלות ברירת המחדל והמגבלות המקסימליות על מספר המכונות הווירטואליות שאפשר ליצור בקבוצת MIG. מידע נוסף זמין במאמר הוספה והסרה של מכונות וירטואליות מקבוצת מופעי מכונה מנוהלים (MIG).

תיקון אוטומטי של מכונות וירטואליות

יכול להיות שהמכונות הווירטואליות שמארחות את האפליקציה פועלות וזמינות, אבל יש בעיות באפליקציה עצמה. יכול להיות שהאפליקציה תקפא, תקרוס או שלא יהיה לה מספיק זיכרון. כדי לוודא שאפליקציה מגיבה כמצופה, אפשר להגדיר בדיקות תקינות מבוססות-אפליקציה כחלק ממדיניות התיקון האוטומטי של קבוצות ה-MIG. אם האפליקציה במכונה וירטואלית מסוימת לא מגיבה, קבוצת ה-MIG מבצעת תיקון אוטומטי של המכונה הווירטואלית. מידע נוסף על הגדרת תיקון אוטומטי זמין במאמר מידע על תיקון מכונות וירטואליות לזמינות גבוהה.

מיקום ה-VM

בארכיטקטורה שמתוארת במסמך הזה, רמת האפליקציה ורמת האינטרנט פועלות במכונות וירטואליות של Compute Engine שמפוזרות על פני כמה אזורים. ההפצה הזו מבטיחה שהאפליקציה שלכם תהיה עמידה בפני הפסקות חשמל באזורים.

כדי לשפר את החוסן של הארכיטקטורה, אפשר ליצור מדיניות למיקום מרווח ולהחיל אותה על תבנית ה-MIG. כשקבוצת ה-VM המנוהלת יוצרת מכונות וירטואליות, היא ממקמת את המכונות הווירטואליות בכל אזור בשרתים פיזיים שונים (שנקראים מארחים), כך שהמכונות הווירטואליות עמידות בפני כשלים של מארחים ספציפיים. מידע נוסף זמין במאמר בנושא יצירה והחלה של מדיניות בנושא מיקום מודעות במכונות וירטואליות.

תכנון הקיבולת של מכונות וירטואליות

כדי לוודא שהקיבולת של מכונות וירטואליות ב-Compute Engine תהיה זמינה כשצריך להקצות מכונות וירטואליות, אפשר ליצור שמירת מקום. הזמנה מספקת קיבולת מובטחת באזור ספציפי למספר מסוים של מכונות וירטואליות מסוג מכונה שתבחרו. אפשר להגדיר הזמנה לפרויקט ספציפי, או לשתף אותה בין כמה פרויקטים. מידע נוסף על הזמנות זמין במאמר בחירת סוג הזמנה.

אחסון שומר מצב (Stateful)

שיטה מומלצת בתכנון אפליקציות היא להימנע מהצורך בדיסקים מקומיים עם שמירת מצב. אבל אם הדרישה קיימת, אתם יכולים להגדיר את הדיסקים המתמידים כך שיהיו בעלי מצב כדי להבטיח שהנתונים יישמרו כשמכונות ה-VM יתוקנו או ייצרו מחדש. עם זאת, מומלץ להשאיר את דיסקי האתחול בלי שמירת מצב, כדי שתוכלו לעדכן אותם לתמונות העדכניות ביותר עם גרסאות חדשות ותיקוני אבטחה. מידע נוסף זמין במאמר בנושא הגדרת דיסקים קשיחים מתמידים עם שמירת מצב בקבוצות של מכונות וירטואליות לניהול מופעים (MIG).

עמידות הנתונים

אתם יכולים להשתמש ב-Backup and DR כדי ליצור גיבויים של מכונות וירטואליות ב-Compute Engine, לאחסן אותם ולנהל אותם. שירות Backup and DR מאחסן נתוני גיבוי בפורמט המקורי שניתן לקריאה על ידי האפליקציה. כשנדרש, אתם יכולים לשחזר את עומסי העבודה שלכם לסביבת הייצור באמצעות נתונים מאחסון גיבוי לטווח ארוך, בלי שתצטרכו להכין או להעביר נתונים.

‫Compute Engine מספק את האפשרויות הבאות כדי לעזור לכם לוודא שהנתונים שמאוחסנים בכרכים של Persistent Disk יהיו עמידים:

אמינות מסד הנתונים

נתונים שמאוחסנים במופע Spanner עם מספר אזורים משוכפלים באופן סינכרוני בכמה אזורים. ההגדרה של Spanner שמוצגת בדיאגרמת הארכיטקטורה שלמעלה כוללת את הרפליקות הבאות:

  • ארבעה עותקים לקריאה ולכתיבה באזורים נפרדים בשני אזורים.
  • רפליקת עֵד באזור שלישי.

פעולת כתיבה למופע Spanner עם מספר אזורים מאושרת אחרי שלפחות שלושה עותקים – באזורים נפרדים בשני אזורים – ביצעו את הפעולה. אם מתרחשת תקלה באזור או בתחום, ל-Spanner יש גישה לכל הנתונים, כולל נתונים מפעולות הכתיבה האחרונות, והוא ממשיך לטפל בבקשות קריאה וכתיבה.

‫Spanner משתמש באחסון מפורק שבו משאבי החישוב והאחסון מופרדים. כשמוסיפים יכולת חישוב לזמינות גבוהה או להרחבה, לא צריך להעביר נתונים. משאבי המחשוב החדשים מקבלים נתונים כשצריך אותם מהצומת הקרוב ביותר של Colossus. כך אפשר לבצע מעבר לגיבוי (failover) והרחבה מהר יותר ובסיכון נמוך יותר.

‫Spanner מספק עקביות חיצונית, שהיא מאפיין מחמיר יותר מאשר אפשרות סדרתית למערכות לעיבוד עסקאות. מידע נוסף:

שיקולים נוספים בנושא מהימנות

כשיוצרים את ארכיטקטורת הענן של עומס העבודה, כדאי לעיין בשיטות המומלצות ובהמלצות שקשורות למהימנות, שמפורטות במסמכים הבאים:

הוזלת עלויות

בקטע הזה מוסבר איך לבצע אופטימיזציה של העלות של הגדרת טופולוגיה גלובלית של Google Cloud והפעלתה, שאתם בונים באמצעות ארכיטקטורת ההפניה הזו.

סוגי מכונות וירטואליות

כדי לעזור לכם לייעל את השימוש במשאבים של המכונות הווירטואליות, Compute Engine מספק המלצות לגבי סוגי מכונות. אפשר להשתמש בהמלצות כדי לבחור סוגי מכונות שתואמים לדרישות החישוב של עומס העבודה. אם אתם יכולים לחזות את השימוש שלכם במשאבים בעומסי העבודה, אתם יכולים להתאים אישית את סוג המכונה לצרכים שלכם ולחסוך כסף באמצעות סוגי מכונות בהתאמה אישית.

מודל הקצאת הרשאות למכונות וירטואליות

אם האפליקציה שלכם סובלת תקלות, מכונות וירטואליות זמניות יכולות לעזור לכם להפחית את העלויות של Compute Engine עבור המכונות הווירטואליות בשכבות האפליקציה והאינטרנט. העלות של מכונות Spot VM נמוכה משמעותית מזו של מכונות וירטואליות רגילות. עם זאת, יכול להיות ש-Compute Engine יפסיק את הפעילות של מכונות וירטואליות מסוג Spot או ימחק אותן באופן יזום כדי לפנות קיבולת.

מכונות וירטואליות מסוג Spot מתאימות לעבודות באצווה שיכולות לעמוד בדרישות של קדימות ולא דורשות זמינות גבוהה. מכונות וירטואליות מסוג Spot מציעות את אותם סוגי מכונות, אפשרויות וביצועים כמו מכונות וירטואליות רגילות. עם זאת, אם קיבולת המשאבים באזור מוגבלת, יכול להיות שקבוצות MIG לא יוכלו להגדיל את מספר המכונות הווירטואליות באופן אוטומטי לגודל היעד שצוין עד שהקיבולת הנדרשת תהיה זמינה שוב.

ניצול משאבים של מכונות וירטואליות

היכולת של קבוצות MIG ללא מצב (stateless) לבצע התאמה אוטומטית לעומס מאפשרת לאפליקציה לטפל בעלייה בתנועה בצורה חלקה, ועוזרת לצמצם את העלויות כשהצורך במשאבים נמוך. אי אפשר להגדיר קנה מידה אוטומטי לקבוצות MIG עם שמירת מצב.

עלות מסד הנתונים

‫Spanner עוזר להבטיח שהעלויות של מסד הנתונים יהיו צפויות. קיבולת החישוב שאתם מציינים (מספר הצמתים או יחידות העיבוד) קובעת את קיבולת האחסון. התפוקה של קריאה וכתיבה גדלה באופן ליניארי עם קיבולת המחשוב. משלמים רק על מה שמשתמשים. אם אתם צריכים להתאים את העלויות לצרכים של עומס העבודה, אתם יכולים לשנות את הגודל של מופע Spanner.

רישוי של צד שלישי

כשמעבירים עומסי עבודה של צד שלישי אל Google Cloud, אפשר להוזיל את העלויות באמצעות שימוש ברישיונות קיימים (BYOL). לדוגמה, כדי לפרוס מכונות וירטואליות של Microsoft Windows Server, במקום להשתמש באימג' פרימיום שכולל עלות נוספת לרישיון של צד שלישי, אפשר ליצור ולהשתמש באימג' מותאם אישית של Windows BYOL. לאחר מכן משלמים רק על תשתית המכונה הווירטואלית שבה משתמשים ב- Google Cloud. האסטרטגיה הזו עוזרת לכם להמשיך להפיק ערך מההשקעות הקיימות שלכם ברישיונות של צד שלישי. אם תחליטו להשתמש בגישת BYOL, ההמלצות הבאות עשויות לעזור לכם להקטין את העלות:

  • אפשר להקצות את מספר ליבות המעבד הנדרש בנפרד מהזיכרון באמצעות סוגי מכונות בהתאמה אישית. כך מגבילים את עלות הרישוי של הצד השלישי למספר ליבות המעבד שדרושות לכם.
  • מפחיתים את מספר המעבדים הווירטואליים לכל ליבה מ-2 ל-1 על ידי השבתה של ריבוי נימים סימולטני (SMT).

אם פורסים מסד נתונים של צד שלישי כמו Microsoft SQL Server במכונות וירטואליות של Compute Engine, צריך לקחת בחשבון את עלויות הרישיון של תוכנת הצד השלישי. כשמשתמשים בשירות מסד נתונים מנוהל כמו Cloud SQL, עלויות הרישיון של מסד הנתונים כלולות בחיובים על השירות.

שיקולי עלות נוספים

כשיוצרים את הארכיטקטורה של עומס העבודה, כדאי גם לעיין בשיטות המומלצות ובהמלצות הכלליות שמופיעות במאמר Google Cloud Well-Architected Framework: הוזלת העלויות.

יעילות תפעולית

בקטע הזה מתוארים הגורמים שכדאי לקחת בחשבון כשמשתמשים בארכיטקטורת ההפניה הזו כדי לתכנן ולבנות טופולוגיה גלובלית Google Cloud שאפשר להפעיל ביעילות.

עדכוני הגדרות של מכונות וירטואליות

כדי לעדכן את ההגדרה של המכונות הווירטואליות בקבוצת MIG (למשל סוג המכונה או אימג' של דיסק האתחול), יוצרים תבנית של הגדרות מכונה חדשה עם ההגדרה הנדרשת ואז מחילים את התבנית החדשה על קבוצת ה-MIG. ה-MIG מעדכן את מכונות ה-VM באמצעות שיטת העדכון שבוחרים: אוטומטית או סלקטיבית. בוחרים שיטה מתאימה על סמך הדרישות שלכם לגבי זמינות ויעילות תפעולית. מידע נוסף על שיטות העדכון האלה של MIG זמין במאמר החלת הגדרות חדשות של מכונות וירטואליות ב-MIG.

תמונות VM

במקום להשתמש בתמונות ציבוריות שסופקו על ידי Google, מומלץ ליצור מכונות וירטואליות ולהשתמש בתמונות של מערכת הפעלה בהתאמה אישית שמכילות את ההגדרות והתוכנות שהאפליקציות שלכם צריכות. אתם יכולים לקבץ את התמונות המותאמות אישית למשפחה של תמונות מותאמות אישית. משפחת תמונות תמיד מצביעה על התמונה העדכנית ביותר במשפחה, כך שתבניות וסקריפטים של מופעים יכולים להשתמש בתמונה הזו בלי שתצטרכו לעדכן הפניות לגרסה ספציפית של תמונה. אתם צריכים לעדכן באופן קבוע את התמונות המותאמות אישית כדי לכלול את עדכוני האבטחה והתיקונים שמסופקים על ידי ספק מערכת ההפעלה.

תבניות מכונה דטרמיניסטיות

אם תבניות המופעים שבהן אתם משתמשים ב-MIG כוללות סקריפטים להפעלה כדי להתקין תוכנה של צד שלישי, ודאו שהסקריפטים מציינים במפורש פרמטרים של התקנת תוכנה, כמו גרסת התוכנה. אחרת, כשה-MIG יוצר את המכונות הווירטואליות, יכול להיות שהתוכנה שמותקנת במכונות הווירטואליות לא תהיה עקבית. לדוגמה, אם תבנית של הגדרות מכונה שלכם כוללת סקריפט לטעינה בזמן ההפעלה להתקנת Apache HTTP Server 2.0 (החבילה apache2), צריך לוודא שהסקריפט מציין את הגרסה המדויקת של apache2 שצריך להתקין, כמו גרסה 2.4.53. מידע נוסף זמין במאמר תבניות דטרמיניסטיות של מכונות וירטואליות.

העברה ל-Spanner

אפשר להעביר נתונים ל-Spanner ממסדי נתונים אחרים כמו MySQL,‏ SQL Server ו-Oracle Database. תהליך ההעברה תלוי בגורמים כמו מסד הנתונים של המקור, גודל הנתונים, מגבלות לגבי זמן ההשבתה ומורכבות קוד האפליקציה. כדי לעזור לכם לתכנן את המעבר ל-Spanner ולבצע אותו בצורה יעילה, אנחנו מספקים מגוון של Google Cloud וכלים של צד שלישי. מידע נוסף זמין במאמר בנושא סקירה כללית על העברת נתונים.

ניהול מסדי נתונים

עם Spanner, לא צריך להגדיר או לנטר רפליקציה או יתירות כשל. רפליקציה סינכרונית ויתירות כשל אוטומטית מובנים. האפליקציה שלכם לא תושבת בזמן תחזוקת מסד הנתונים ומעבר לגיבוי בעת כשל. כדי לצמצם עוד יותר את המורכבות התפעולית, אפשר להגדיר התאמה אוטומטית לעומס. כשהתכונה 'שינוי גודל אוטומטי' מופעלת, לא צריך לעקוב אחרי גודל המופע ולשנות אותו ידנית.

שיקולים תפעוליים נוספים

כשיוצרים את הארכיטקטורה של עומס העבודה, כדאי לקחת בחשבון את השיטות המומלצות הכלליות ואת ההמלצות ליעילות תפעולית שמתוארות במאמר Google Cloud Well-Architected Framework: Operational excellence.

אופטימיזציה של הביצועים

בקטע הזה מתוארים הגורמים שצריך לקחת בחשבון כשמשתמשים בארכיטקטורת ההפניה הזו כדי לתכנן ולבנות טופולוגיה גלובלית ב-Google Cloud שעומדת בדרישות הביצועים של עומסי העבודה.

ביצועי הרשת

עבור עומסי עבודה שנדרש בהם זמן אחזור נמוך ברשת בין מכונות וירטואליות בשכבות של האפליקציה והאינטרנט, אפשר ליצור מדיניות מיקום קומפקטית ולהחיל אותה על תבנית ה-MIG שמשמשת לשכבות האלה. כשקבוצת ה-MIG יוצרת מכונות וירטואליות, היא ממקמת אותן בשרתים פיזיים שקרובים זה לזה. מדיניות מיקום קומפקטית עוזרת לשפר את ביצועי הרשת בין מכונות וירטואליות, ומדיניות מיקום מפוזרת יכולה לעזור לשפר את הזמינות של המכונות הווירטואליות, כמו שמתואר בהמשך. כדי להשיג איזון אופטימלי בין ביצועי הרשת לזמינות, כשיוצרים מדיניות מיקום קומפקטית, אפשר לציין את המרחק המינימלי בין מכונות וירטואליות. מידע נוסף זמין במאמר סקירה כללית על מדיניות בנושא מיקומי מודעות.

ב-Compute Engine יש מגבלה לכל מכונה וירטואלית על רוחב הפס של הרשת ליציאה. המגבלה הזו תלויה בסוג המכונה של המכונה הווירטואלית ובשאלה אם התנועה מנותבת דרך אותה רשת VPC כמו המכונה הווירטואלית של המקור. כדי לשפר את ביצועי הרשת של מכונות וירטואליות עם סוגי מכונות מסוימים, אפשר להפעיל רשת Tier_1 ולקבל רוחב פס מקסימלי גבוה יותר של תעבורת נתונים יוצאת.

ביצועי מחשוב

‫Compute Engine מציע מגוון רחב של סוגי מכונות מוגדרים מראש וניתנים להתאמה אישית לעומסי העבודה שאתם מריצים במכונות וירטואליות. בוחרים סוג מכונה מתאים בהתאם לדרישות הביצועים. מידע נוסף זמין במאמר השוואה בין משפחות של מכונות ומשאבים.

ריבוי שרשורים ב-VM

כל מעבד וירטואלי (vCPU) שמוקצה למכונה וירטואלית ב-Compute Engine מיושם כריבוי נימים (multithreading) של חומרה יחידה. כברירת מחדל, שני מעבדים וירטואליים חולקים ליבה פיזית של מעבד. ביישומים שכוללים פעולות מקבילות מאוד או שמבצעים חישובים של נקודה צפה (כמו ניתוח רצף גנטי ומידול של סיכונים פיננסיים), אפשר לשפר את הביצועים על ידי הקטנת מספר השרשורים שפועלים בכל ליבת CPU פיזית. מידע נוסף זמין במאמר בנושא הגדרת מספר השרשורים לכל ליבה.

יכול להיות שלרישיון של תוכנות מסוימות של צד שלישי, כמו מסדי נתונים, יש השלכות על ריבוי הליכי משנה במכונה וירטואלית. מידע נוסף זמין במסמכי התיעוד בנושא רישוי של תוכנות צד שלישי.

Network Service Tiers

מסלולי שירות הרשת מאפשרים לכם לבצע אופטימיזציה של עלות הרשת והביצועים של עומסי העבודה. אתם יכולים לבחור במסלול פרימיום או במסלול רגיל. במסלול הפרימיום, תעבורת הנתונים עוברת דרך תשתית הפרימיום הגלובלית של Google כדי להשיג איבוד מינימלי של מנות וזמן אחזור נמוך. במסלול הרגיל, תעבורת הנתונים מועברת באמצעות קישור בין רשתות שכנות (peering), ספקי אינטרנט (ISP) או רשתות העברה בנקודת קצה PoP שהכי קרובה לאזור שבו פועלת עומס העבודה שלכם Google Cloud . כדי לשפר את הביצועים, מומלץ להשתמש במסלול פרימיום. כדי לבצע אופטימיזציה של העלות, מומלץ להשתמש במסלול הרגיל.

הארכיטקטורה במסמך הזה משתמשת במאזן עומסים חיצוני גלובלי עם כתובת IP חיצונית ובק-אנדים בכמה אזורים. הארכיטקטורה הזו מחייבת שימוש במסלול פרימיום, שבו נעשה שימוש בתשתית הגלובלית האמינה של Google כדי למזער את אובדן המנות ואת זמן האחזור.

אם אתם משתמשים במאזני עומסים חיצוניים אזוריים ומנתבים תעבורה לאזורים באמצעות Cloud DNS, אתם יכולים לבחור במסלול הפרימיום או במסלול הרגיל בהתאם לדרישות שלכם. המחיר של המסלול הרגיל נמוך מהמחיר של מסלול הפרימיום. המסלול הרגיל מתאים לתנועה שלא רגישה לאובדן מנות ולתנועה שלא דורשת זמן אחזור נמוך.

ביצועים ב-Spanner

כשמפעילים מופע Spanner, מציינים את קיבולת המחשוב של המופע במונחים של מספר הצמתים או יחידות העיבוד. כדאי לעקוב אחרי ניצול המשאבים במופע Spanner, ולהגדיל את הקיבולת בהתאם לעומס הצפוי ולדרישות הביצועים של האפליקציה. אפשר להגדיל את הקיבולת של מכונת Spanner באופן ידני או אוטומטי. מידע נוסף זמין במאמר סקירה כללית על שינוי גודל אוטומטי.

בהגדרה של מספר אזורים, Spanner משכפל את הנתונים באופן סינכרוני בכמה אזורים. השכפול הזה מאפשר לבצע פעולות קריאה עם זמן טעינה קצר ממספר מיקומים. הפשרה היא חביון גבוה יותר לפעולות כתיבה, כי העותקים של הקוורום מפוזרים על פני כמה אזורים. כדי לצמצם את זמן האחזור של טרנזקציות קריאה-כתיבה בהגדרה של כמה אזורים, Spanner משתמש בניתוב שמודע ל-leader (מופעל כברירת מחדל).

המלצות לאופטימיזציה של הביצועים של מופע ומסדי נתונים של Spanner מופיעות במסמכים הבאים:

שמירה במטמון

אם האפליקציה שלכם מציגה נכסי אתר סטטיים והארכיטקטורה שלכם כוללת מאזן עומסים חיצוני של אפליקציות (ALB), אתם יכולים להשתמש ב-Cloud CDN כדי לשמור במטמון תוכן סטטי שמתבצעת אליו גישה באופן קבוע, במיקום קרוב יותר למשתמשים. ‫Cloud CDN יכול לעזור לשפר את הביצועים עבור המשתמשים, לצמצם את השימוש במשאבי התשתית בקצה העורפי ולהפחית את עלויות המסירה ברשת. מידע נוסף זמין במאמר בנושא שיפור הביצועים של אתרים והגנה משופרת על אתרים לצורך איזון עומסים.

שיקולי ביצועים נוספים

כשיוצרים את הארכיטקטורה של עומס העבודה, כדאי לפעול לפי השיטות המומלצות וההמלצות הכלליות שמופיעות במאמר Google Cloud Well-Architected Framework: Performance optimization.

המאמרים הבאים

שותפים ביצירת התוכן

מחברים:

תורמי תוכן אחרים: