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Escalabilidade baseada no Amazon SQS

Esta seção mostra como dimensionar o grupo do Auto Scaling em resposta às alterações na carga do sistema em uma fila do Amazon Simple Queue Service (Amazon SQS). Para saber mais sobre como você pode usar o Amazon SQS, consulte o Guia do desenvolvedor do Amazon Simple Queue Service.

Há alguns cenários em que se pode cogitar a escalabilidade em resposta à atividade em uma fila do Amazon SQS. Por exemplo, suponha que você tenha uma aplicação Web que permita aos usuários fazer upload de imagens e usá-las online. Nesse cenário, cada imagem requer redimensionamento e codificação antes de poder ser publicada. A aplicação é executada em instâncias do EC2 em um grupo do Auto Scaling e é configurada para lidar com as taxas típicas de upload. Instâncias não íntegras são encerradas e substituídas para manter os níveis de instância atuais em todos os momentos. A aplicação coloca os dados de bitmap brutos das imagens em uma fila do SQS para processamento. Ela processa as imagens e, em seguida, publica as imagens processadas onde possam ser visualizadas pelos usuários. A arquitetura desse cenário funcionará bem se o número de uploads de imagem não variar ao longo do tempo. No entanto, se o número de uploads mudar ao longo do tempo, você pode considerar o uso da escalabilidade dinâmica para dimensionar a capacidade do grupo do Auto Scaling.

Usar o monitoramento do objetivo com a métrica correta

Se você usar uma política de escalabilidade com monitoramento de objetivo baseada em uma métrica de fila do Amazon SQS personalizada, a escalabilidade dinâmica poderá se ajustar à curva de demanda da aplicação de forma mais eficaz. Para obter mais informações sobre como escolher métricas para rastreamento de destino, consulte Escolher métricas.

O problema com o uso de uma métrica do CloudWatch Amazon SQS, como ApproximateNumberOfMessagesVisible para rastreamento de metas, é que o número de mensagens na fila pode não mudar proporcionalmente ao tamanho do grupo de Auto Scaling que processa as mensagens da fila. Isso ocorre porque número de mensagens na fila do SQS não define exclusivamente o número de instâncias necessário. O número de instâncias no grupo do Auto Scaling pode ser determinado por vários fatores, incluindo o tempo necessário para processar uma mensagem e a quantidade de latência (atraso na fila) aceitável.

A solução é usar uma métrica backlog por instância com o valor de destino sendo o backlog aceitável por instância a ser mantido. Você pode calcular esses números da seguinte maneira:

Como exemplo, digamos que você tenha um grupo do Auto Scaling com 10 instâncias e o número de mensagens visíveis na fila (ApproximateNumberOfMessages) seja de 1.500. Se o tempo médio de processamento for de 0,1 segundo para cada mensagem e a latência mais longa aceitável for de 10 segundos, o backlog aceitável por instância será 10/0,1, o que equivale a 100 mensagens. Isso significa que 100 é o valor de destino da sua política de rastreamento de destino. O evento de aumento horizontal da escala ocorrerá quando o backlog por instância atingir o valor desejado. Como o backlog por instância já está em 150 mensagens (1.500 mensagens/10 instâncias), o grupo passa por um aumento da escala na horizontal com 5 instâncias para manter a proporção em relação ao valor do objetivo.

Os procedimentos a seguir demonstram como publicar a métrica personalizada e criar a política de escalabilidade com monitoramento do objetivo que configura o grupo do Auto Scaling para escalar com base nesses cálculos.

Existem três partes principais nessa configuração:

O diagrama a seguir ilustra a arquitetura dessa configuração.

Limitações e pré-requisitos

Para usar essa configuração, é necessário estar ciente das seguintes limitações:

As seções a seguir orientam você a usar o AWS CLI para as tarefas que você precisa realizar. Por exemplo, para obter dados de métrica que reflitam o uso atual da fila, use o comando get-queue-attributes do SQS. A CLI deve estar instalada e configurada.

Antes de começar, é necessário ter uma fila do Amazon SQS para usar. Nas seções a seguir, supõe-se que você já tenha uma fila (padrão ou FIFO), um grupo do Auto Scaling e instâncias do EC2 executando a aplicação que usa a fila. Para obter mais informações sobre o Amazon SQS, consulte o Guia do desenvolvedor do Amazon Simple Queue Service.

Configurar escalabilidade baseada no Amazon SQS

Etapa 1: criar uma métrica CloudWatch personalizada

Uma métrica personalizada é definida usando um nome de métrica e um namespace de sua escolha. Namespaces para métricas personalizadas não podem começar com AWS/. Para obter mais informações sobre a publicação de métricas personalizadas, consulte o tópico Publicar métricas personalizadas no Guia CloudWatch do usuário da Amazon.

Siga este procedimento para criar a métrica personalizada lendo primeiro as informações da sua AWS conta. Depois, calcule a métrica de backlog por instância, conforme recomendado em uma seção anterior. Por fim, publique esse número com uma CloudWatch granularidade de 1 minuto. Sempre que possível, é altamente recomendável que você escale as métricas com uma granularidade de um minuto para garantir uma resposta mais rápida às alterações na carga do sistema.

Depois que seu aplicativo estiver emitindo a métrica desejada, os dados serão enviados para CloudWatch. A métrica é visível no CloudWatch console. Você pode acessá-lo fazendo login AWS Management Console e navegando até a CloudWatch página. Depois, visualize a métrica navegando até a página de métricas ou procurando-a usando a caixa de pesquisa. Para obter informações sobre métricas de visualização, consulte Visualizar métricas disponíveis no Guia CloudWatch do usuário da Amazon.

Etapa 2: Criar uma política de escalabilidade com monitoramento do objetivo

A métrica que você criou agora pode ser adicionada a uma política de escalabilidade com rastreamento de destino.

Etapa 3: Testar sua política de escalabilidade

Depois que a configuração estiver concluída, verifique se a sua política de escalabilidade está funcionando. É possível testá-la aumentando o número de mensagens na fila do SQS e verificando se o grupo do Auto Scaling iniciou uma instância do EC2 adicional. Também é possível testá-la diminuindo o número de mensagens na fila do SQS e verificando se o grupo do Auto Scaling terminou uma instância do EC2.

Amazon SQS e proteção contra redução de escala na horizontal de instâncias

As mensagens que não foram processadas no momento em que uma instância foi terminada são devolvidas para a fila do SQS na qual elas podem ser processadas por uma outra instância que ainda esteja em execução. Para aplicações em que tarefas de execução longa são executadas, você pode, opcionalmente, usar a proteção de redução de escala na horizontal de instâncias para ter controle sobre quais trabalhadores de fila são terminados quando o grupo do Auto Scaling sofre redução de escala na horizontal.

O pseudocódigo a seguir mostra uma maneira de proteger processos de trabalho orientados por fila de longa execução contra o término da redução de escala na horizontal.

while (true)
{
  SetInstanceProtection(False);
  Work = GetNextWorkUnit();
  SetInstanceProtection(True);
  ProcessWorkUnit(Work);
  SetInstanceProtection(False);
}

Para ter mais informações, consulte Crie seus aplicativos no Amazon EC2 Auto Scaling para lidar com o encerramento de instâncias sem problemas.