Creación de cargas de trabajo en máquinas virtuales puntuales

En este artículo, se describen los procedimientos recomendados para compilar en máquinas virtuales (VM) de acceso puntual de Azure e incluir un escenario de ejemplo implementable. Las máquinas virtuales de spot proporcionan acceso a la capacidad de proceso con importantes descuentos en las máquinas virtuales normales. Este descuento les hace una solución atractiva para las organizaciones que buscan optimizar los costos, pero el ahorro viene con una condición. Las máquinas virtuales de acceso puntual pueden perder el acceso al proceso en cualquier momento. Llamamos a este proceso una expulsión. Las cargas de trabajo que se ejecutan en máquinas virtuales puntuales deben poder controlar estas interrupciones en el proceso. La carga de trabajo adecuada y un mecanismo de orquestación flexible son las claves para el éxito. Estas son nuestras recomendaciones para crear máquinas virtuales puntuales.

Descripción de las máquinas virtuales de acceso puntual

En un nivel técnico, las máquinas virtuales puntuales son las mismas que las máquinas virtuales normales. Usan las mismas imágenes, hardware y discos que se traducen en el mismo rendimiento. La diferencia entre las máquinas virtuales puntuales y normales se reduce a la prioridad y la disponibilidad. Las máquinas virtuales de spot no tienen prioridad para acceder a la capacidad de proceso y no tienen garantías de disponibilidad después de acceder a esa capacidad de proceso. Analicemos con más detalle la prioridad y la disponibilidad.

Sin acceso prioritario. Las máquinas virtuales normales tienen acceso prioritario a la capacidad de proceso. Acceden a la capacidad de proceso cada vez que lo solicitan. Por otro lado, las máquinas virtuales de acceso puntual solo se implementan cuando hay capacidad de proceso de reserva y solo permanecen en ejecución cuando una máquina virtual normal no necesita el hardware subyacente.

Sin garantía de disponibilidad. Las máquinas virtuales de spot no tienen ninguna garantía de disponibilidad. No tienen acuerdos de nivel de servicio (SLA). Las máquinas virtuales de acceso puntual pueden perder el acceso a la capacidad de proceso inmediatamente o en cualquier momento después de la implementación (expulsión). Las máquinas virtuales de spot son más baratas debido a la posibilidad de expulsión. Siempre que Azure necesite la capacidad de proceso, se envía un aviso de expulsión y se expulsa la máquina virtual de acceso puntual. Azure proporciona un aviso de 30 segundos de antelación como mínimo antes de que se produzca la expulsión real. Para obtener más información, consulte Supervisión continua de la expulsión en este artículo.

Descripción de los precios de las máquinas virtuales de acceso puntual

Las máquinas virtuales de spot pueden ser hasta un 90 % más baratas que las máquinas virtuales normales (de pago por uso). El descuento varía en función de la demanda, el tamaño de la máquina virtual, la región de implementación y el sistema operativo. Se recomienda usar la herramienta de precios de vm de Acceso puntual de Azure para obtener una estimación del ahorro de costos. Para obtener más información, consulte:

• herramienta de precios de máquinas virtuales de Acceso puntual de Azure
• Introducción a los precios de las máquinas virtuales de Acceso puntual de

También puede consultar la API precios minoristas de Azure para obtener mediante programación los precios puntuales de cualquier SKU de interés.

Descripción de las cargas de trabajo interrumpibles

Las cargas de trabajo interrumpibles son el mejor caso de uso para las máquinas virtuales puntuales. Las cargas de trabajo interrumpibles tienen algunas características comunes. Tienen unas restricciones de tiempo mínimas, una prioridad organizativa baja y tiempos de procesamiento cortos. Ejecutan procesos que pueden detenerse repentinamente y reanudarse más adelante sin dañar los procesos de la organización esenciales. Algunos ejemplos de cargas de trabajo interrumpibles son aplicaciones de procesamiento por lotes, análisis de datos y cargas de trabajo que crean un agente de implementación continua de integración continua para un entorno que no es de producción. Estas características contrastan con las cargas de trabajo normales o críticas que tienen acuerdos de nivel de servicio (SLA), sesiones permanentes y datos con estado. En la tabla se proporcionan ejemplos para ambos tipos de carga de trabajo.

Puede usar la máquina virtual puntual en cargas de trabajo no interrumpibles, pero no deben ser el único origen de la capacidad de proceso. Use tantas máquinas virtuales normales como necesite para cumplir los requisitos de tiempo de actividad.

Descripción de la expulsión

Las máquinas virtuales de spot no tienen contratos de nivel de servicio (SLA) después de crearlas y pueden perder el acceso al proceso en cualquier momento. Llamamos a esta pérdida de proceso una expulsión. La oferta de proceso y la demanda impulsan la expulsión. Cuando la demanda de un tamaño de máquina virtual específico supera un determinado nivel, Azure expulsa las máquinas virtuales puntuales para que el proceso esté disponible para las máquinas virtuales normales. La demanda es específica de la ubicación. Un aumento de la demanda en la región A no afecta a las máquinas virtuales puntuales de la región B.

Las máquinas virtuales de spot tienen dos opciones de configuración que afectan a la expulsión. Estas configuraciones son el "tipo de expulsión" y la "directiva de expulsión" de la máquina virtual de acceso puntual. Estas configuraciones se establecen al crear la máquina virtual de acceso puntual. El "tipo de expulsión" define las condiciones de una expulsión. La "directiva de expulsión" determina qué expulsión hace la máquina virtual de acceso puntual. Vamos a abordar ambas opciones de configuración.

Tipo de expulsión

Los cambios de capacidad o los cambios de precio provocan expulsiones. La forma en que los cambios en la capacidad y el precio afectan a las máquinas virtuales puntuales dependen del tipo de expulsión elegido al crear la máquina virtual. El tipo de expulsión define las condiciones de una expulsión. Los tipos de expulsión son "solo expulsión de capacidad" y "precio o expulsión de capacidad".

Soloexpulsión de capacidad: este tipo de expulsión desencadena una expulsión cuando desaparece el exceso de capacidad de proceso. De forma predeterminada, el precio se limita a la tarifa de pago por uso. Use este tipo de expulsión cuando esté dispuesto a pagar el precio de la máquina virtual de pago por uso.

de expulsión de precio o capacidad: este tipo de expulsión tiene dos desencadenadores. Azure expulsa una máquina virtual puntual cuando desaparece el exceso de capacidad de proceso o el costo de la máquina virtual supera el precio máximo establecido. Este tipo de expulsión le permite establecer un precio máximo muy por debajo del precio de pago por uso. Use este tipo de expulsión para establecer su propio límite de precios.

Directiva de expulsión

La directiva de expulsión elegida para una máquina virtual de acceso puntual afecta a su orquestación. Por orquestación, significamos el proceso de control de una expulsión. Tratamos la orquestación en detalle más adelante. Las directivas de expulsión son la "Directiva de detención y desasignación" y "Eliminar directiva".

directiva Stop/Deallocate: la directiva de expulsión Stop/Deallocate es la mejor cuando la carga de trabajo puede esperar la capacidad de lanzamiento dentro de la misma ubicación y tipo de máquina virtual. La directiva Stop/Deallocate detiene la máquina virtual y finaliza su concesión con el hardware subyacente. La detención y desasignación de una máquina virtual de acceso puntual es la misma que la detención y desasignación de una máquina virtual normal. La máquina virtual sigue siendo accesible en Azure y puede reiniciar la misma máquina virtual más adelante. Con la directiva Stop/Deallocate, la máquina virtual pierde la capacidad de proceso y las direcciones IP no estáticas. Sin embargo, los discos de datos de la máquina virtual permanecen y siguen incurr en cargos. La máquina virtual también ocupa núcleos en la suscripción. Las máquinas virtuales no se pueden mover desde su región o zona incluso cuando se detiene o desasigna. Para más información, consulte estado de energía de máquina virtual yde facturación.

Eliminar directiva: use la "Directiva de eliminación" si la carga de trabajo puede cambiar el tamaño de la máquina virtual o la ubicación. Cambiar la ubicación o el tamaño de máquina virtual permite que la máquina virtual vuelva a implementarse más rápido. La directiva Delete elimina la máquina virtual y cualquier disco de datos. La máquina virtual no ocupa núcleos en suscripciones. Para obtener más información sobre las directivas de expulsión, consulte directiva de expulsión.

Diseño para orquestación flexible

La orquestación es el proceso de reemplazar una máquina virtual de acceso puntual después de una expulsión. Es la base de la creación de una carga de trabajo interrumpible de forma confiable. Un buen sistema de orquestación tiene flexibilidad integrada. Por flexibilidad, significamos diseñar la orquestación para tener opciones, usar varios tamaños de máquina virtual, implementar en diferentes regiones, tener en cuenta la expulsión y tener en cuenta diferentes escenarios de expulsión para mejorar la confiabilidad y la velocidad de la carga de trabajo.

Diseño para velocidad

Para una carga de trabajo que se ejecuta en máquinas virtuales puntuales, la capacidad de proceso es un tesoro. El potencial inminente de expulsión debe elevar la apreciación del tiempo de proceso asignado y debe traducirse a decisiones de diseño significativas que priorizan la velocidad de la carga de trabajo. En general, debe optimizar el tiempo de proceso que tiene. Debe compilar una imagen de máquina virtual con todo el software necesario preinstalado. El software preinstalado ayuda a minimizar el tiempo entre la expulsión y una aplicación totalmente en ejecución. Quiere evitar el uso del tiempo de proceso en los procesos que no contribuyen a la finalidad de la carga de trabajo. Una carga de trabajo para el análisis de datos, por ejemplo, debe centrarse en la mayoría del tiempo de proceso en el procesamiento de datos y lo menos posible en la recopilación de metadatos de expulsión. Elimine los procesos no esenciales de la aplicación.

Uso de varios tamaños y ubicaciones de máquina virtual

Se recomienda crear una orquestación para usar varios tipos y tamaños de máquina virtual para aumentar la flexibilidad. El objetivo es proporcionar las opciones de orquestación para reemplazar una máquina virtual expulsada. Azure tiene diferentes tipos y tamaños de máquina virtual que proporcionan funcionalidades similares para alrededor del mismo precio. Debe filtrar las máquinas virtuales mínimas vCPU/Cores o ram mínimas, y el precio máximo para encontrar varias máquinas virtuales que tengan la capacidad de ejecutar la carga de trabajo y ajustarse a su presupuesto.

Cada tipo de máquina virtual tiene una tasa de expulsión expresada como un intervalo porcentual (0-5%, 5-10%, 10-15%, 15-20%, 20+%). Las tasas de expulsión pueden variar entre regiones. Es posible que encuentre una mejor tasa de expulsión para el mismo tipo de máquina virtual en otra región. Puede encontrar las tasas de expulsión de cada tipo de máquina virtual en el portal en la pestaña "Aspectos básicos". Seleccione los vínculos "Tamaño" ("Ver historial de precios" o "Ver todos los tamaños"). También puede obtener datos de máquina virtual de acceso puntual mediante programación mediante Azure Resource Graph.

Además, considere la posibilidad de usar la característica Puntuación de selección de ubicación de spot para evaluar la probabilidad de éxito de las implementaciones de Spot individuales como parte del sistema de orquestación. Para obtener más información, consulte:

• tasas de expulsión
• de Azure Resource Graph
• puntuación de selección de ubicación de spot (versión preliminar)

Uso de la directiva de expulsión más flexible

La directiva de expulsión de la máquina virtual de acceso puntual expulsada afecta al proceso de reemplazo. Una directiva de expulsión de eliminación es más flexible que una directiva de expulsión detenida o desasignada.

Considere primero la directiva de eliminación: se recomienda usar una directiva de expulsión de eliminación si la carga de trabajo puede controlarla. La eliminación permite que la orquestación implemente máquinas virtuales de spot de reemplazo en nuevas zonas y regiones. Esta flexibilidad de implementación podría ayudar a la carga de trabajo a encontrar capacidad de proceso de reserva más rápido que una máquina virtual detenida o desasignada. Las máquinas virtuales detenidas o desasignadas tienen que esperar a la capacidad de proceso de reserva en la misma zona en la que se creó. Para la directiva de eliminación, necesita un proceso para supervisar las expulsiones externas a la aplicación y orquesta las implementaciones en regiones diferentes o con diferentes SKU de máquina virtual.

Comprender la directiva detenida o desasignada: la directiva detenida o desasignada tiene menos flexibilidad que la directiva de eliminación. Las máquinas virtuales de spot deben permanecer en la misma región y zona. No se puede mover una máquina virtual detenida o desasignada a otra ubicación. Dado que las máquinas virtuales tienen una ubicación fija, necesita algo en su lugar para reasignar la máquina virtual cuando la capacidad de proceso esté disponible. No hay ninguna manera de predecir la disponibilidad de la capacidad de proceso. Por lo tanto, debe usar una canalización de programación automatizada para intentar una reimplementación después de una expulsión. Una expulsión debe desencadenar la canalización de programación y los intentos de reimplementación deben comprobar continuamente la capacidad de proceso hasta que esté disponible.

Supervisión continua de la expulsión

La supervisión es la clave para la confiabilidad de la carga de trabajo en máquinas virtuales puntuales. Las máquinas virtuales de spot no tienen ningún Acuerdo de Nivel de Servicio después de la creación y se pueden expulsar en cualquier momento. La mejor manera de mejorar la confiabilidad de la carga de trabajo en las máquinas virtuales puntuales es prever cuándo se van a expulsar. Con esta información, podría intentar un apagado correcto de la carga de trabajo y desencadenar la automatización que orquesta el reemplazo.

Usar eventos programados: use el servicio Scheduled Events para cada máquina virtual. Azure envía señales a las máquinas virtuales cuando el mantenimiento de la infraestructura los afectará. Las expulsiones se califican como mantenimiento de infraestructura. Azure envía la señal de Preempt a todas las máquinas virtuales como mínimo 30 segundos antes de expulsarlas. Un servicio denominado Schedule Events permite capturar esta señal de Preempt consultando un punto de conexión en una dirección IP estática y no enrutable 169.254.169.254.

Usar consultas frecuentes: consultar el punto de conexión Programar eventos a menudo para orquestar un apagado correcto. Puede consultar el punto de conexión De eventos programados hasta cada segundo, pero es posible que no sea necesario una frecuencia de un segundo para todos los casos de uso. Estas consultas deben proceder de una aplicación que se ejecuta en la máquina virtual de acceso puntual. La consulta no puede proceder de un origen externo. Como resultado, las consultas consumen capacidad de proceso de máquina virtual y roban la capacidad de procesamiento de la carga de trabajo principal. Debe equilibrar esas prioridades de competencia para satisfacer su situación específica.

Automatizar la orquestación: una vez que recopile la señal de Preempt, la orquestación debe actuar en esa señal. Dadas las restricciones de tiempo, la señal de Preempt debe intentar un apagado correcto de la carga de trabajo e iniciar un proceso automatizado que reemplace la máquina virtual de acceso puntual. Para obtener más información, consulte:

• eventos programados
• tipos de eventos programados
• frecuencia de consulta del punto de conexión

Creación de un sistema de implementación

La orquestación necesita una canalización automatizada para implementar nuevas máquinas virtuales de acceso puntual cuando se expulsan. La canalización debe ejecutarse fuera de la propia carga de trabajo interrumpible para garantizar la permanencia. La forma en que la canalización de implementación debe funcionar depende de la directiva de expulsión que seleccione para las máquinas virtuales de acceso puntual.

Para una directiva de eliminación, se recomienda compilar una canalización que use diferentes tamaños de máquina virtual e implemente en regiones diferentes. Para una directiva stop/desasignada, la canalización de implementación necesita dos acciones distintas. Para la creación inicial de una máquina virtual, la canalización debe implementar las máquinas virtuales de tamaño correcto en la ubicación correcta. Para una máquina virtual expulsada, la canalización debe intentar reiniciar la máquina virtual hasta que funcione. Una combinación de alertas de Azure Monitor y Azure Functions es una de las varias maneras de automatizar un sistema de implementación. La canalización podría usar plantillas de bicep. Son declarativos e idempotentes y representan un procedimiento recomendado para la implementación de infraestructura.

Preparación para la expulsión inmediata

Es posible que Azure desaloje una máquina virtual de acceso puntual tan pronto como la cree y antes de que se ejecute la carga de trabajo. Solo porque había capacidad para crear una máquina virtual de acceso puntual, no significa que persista. Las máquinas virtuales de spot no tienen garantías de disponibilidad (SLA) después de la creación. La orquestación debe tener en cuenta las expulsiones inmediatas. La señal Preempt proporciona un aviso de 30 segundos de antelación como mínimo de la expulsión.

Incorpore las comprobaciones de estado de la máquina virtual en la orquestación para prepararse para las expulsiones inmediatas. La orquestación para las expulsiones inmediatas no puede depender de la señal Schedule Events Preempt. Solo la máquina virtual puede consultar la señal de Preempt y no hay tiempo suficiente para iniciar una aplicación, consultar el punto de conexión Programar eventos y apagar correctamente. Por lo tanto, la comprobación de estado debe residir fuera del entorno de carga de trabajo. Las comprobaciones de estado deben observar el estado de la máquina virtual de acceso puntual e iniciar la canalización de implementación para reemplazar la máquina virtual de acceso puntual cuando el estado cambia a la desasignación o detención.

Planear varias expulsiones simultáneas

Si ejecuta un clúster de máquinas virtuales puntuales, debe diseñar la carga de trabajo para soportar varias expulsiones simultáneas. Se podrían expulsar varias máquinas virtuales de acceso puntual en la carga de trabajo al mismo tiempo. Una expulsión simultánea de varias máquinas virtuales podría afectar al rendimiento de la aplicación. Para evitar esta situación, la canalización de implementación debe poder recopilar señales de varias máquinas virtuales e implementar varias máquinas virtuales de reemplazo simultáneamente.

Diseño para un apagado correcto

Los procesos de apagado de la máquina virtual deben ser inferiores a 30 segundos y permitir que la máquina virtual se apague antes de una expulsión. La cantidad de tiempo que debe tardar el apagado depende de la frecuencia con la que la carga de trabajo consulta el punto de conexión De eventos programados. Cuanto más a menudo consulte el punto de conexión, más tiempo puede ser el proceso de apagado. El proceso de apagado debe liberar recursos, purgar conexiones y vaciar registros de eventos. Debe crear y guardar los puntos de control con regularidad para guardar el contexto y crear una estrategia de recuperación más eficaz. El punto de control es simplemente información sobre los procesos o transacciones en los que debe iniciarse la siguiente máquina virtual. Deben indicar si la máquina virtual debe reanudarse donde se dejó la máquina virtual anterior o si la nueva máquina virtual debe revertir los cambios e iniciar de nuevo todo el proceso. Debe almacenar los puntos de control fuera del entorno de máquina virtual de acceso puntual. Una cuenta de almacenamiento funcionaría.

Prueba de la orquestación

Se recomienda simular eventos de expulsión para probar la orquestación en entornos de desarrollo y pruebas. Para obtener más información, consulte simular expulsión.

Diseño de una carga de trabajo idempotente

Se recomienda diseñar una carga de trabajo idempotente. El resultado del procesamiento de un evento más de una vez debe ser el mismo que procesarlo una vez. Las expulsiones pueden provocar apagados forzados a pesar de los esfuerzos para garantizar apagados correctos. Los apagados forzados pueden finalizar los procesos antes de la finalización. Las cargas de trabajo idempotentes pueden recibir el mismo mensaje más de una vez y el resultado sigue siendo el mismo. Para obtener más información, consulte idempotency.

Uso de un período de preparación de la aplicación

La mayoría de las cargas de trabajo interrumpibles ejecutan aplicaciones. Las aplicaciones necesitan tiempo de instalación y tiempo de arranque. Necesitan tiempo para conectarse al almacenamiento externo y recopilar información de los puntos de control. Se recomienda tener un período de preparación de la aplicación antes de permitirle iniciar el procesamiento. Durante el período de preparación, la aplicación debe arrancar, conectarse y prepararse para contribuir. Solo debe permitir que una aplicación inicie el procesamiento de datos después de validar el estado de la aplicación.

Configuración de identidades administradas asignadas por el usuario

Se recomienda usar identidades administradas asignadas por el usuario para simplificar el proceso de autenticación y autorización. Las identidades administradas asignadas por el usuario permiten evitar colocar credenciales en código y no están vinculadas a un único recurso, como las identidades administradas asignadas por el sistema. Las identidades administradas asignadas por el usuario contienen permisos y tokens de acceso del identificador de Microsoft Entra que se pueden reutilizar y asignar a máquinas virtuales de acceso puntual durante la orquestación. La coherencia de tokens entre máquinas virtuales de acceso puntual ayuda a simplificar la orquestación y el acceso a los recursos de carga de trabajo que tienen las máquinas virtuales de acceso puntual.

Con las identidades administradas asignadas por el sistema, una nueva máquina virtual de acceso puntual podría obtener un token de acceso diferente del identificador de Microsoft Entra. Si necesita usar identidades administradas asignadas por el sistema, se recomienda que las cargas de trabajo sean resistentes a 403 Forbidden Error respuestas. La orquestación debe obtener tokens de Microsoft Entra ID con los permisos adecuados. Para obtener más información, consulte identidades administradas.

Escenario de ejemplo

En el escenario de ejemplo se implementa una aplicación de procesamiento de colas que se califica como una carga de trabajo interrumpible. Los scripts del escenario son ilustrativos. El escenario le guía a través de una inserción manual única para implementar recursos. No hay ninguna canalización de implementación con esta implementación. Pero una canalización de implementación es esencial para automatizar el proceso de orquestación. En el diagrama se muestra la arquitectura del escenario de ejemplo.

En las notas siguientes se explican los aspectos clave de la arquitectura:

1. definición de aplicación de máquina virtual: La definición de la aplicación de máquina virtual se crea en Azure Compute Gallery. Define el nombre de la aplicación, la ubicación, el sistema operativo y los metadatos. La versión de la aplicación es una versión numerada de la definición de la aplicación de máquina virtual. La versión de la aplicación es una creación de instancias de la aplicación de máquina virtual. Debe estar en la misma región que la máquina virtual de acceso puntual. La versión de la aplicación se vincula al paquete de aplicación de origen en la cuenta de almacenamiento.
2. cuenta de almacenamiento: La cuenta de almacenamiento almacena el paquete de aplicación de origen. En esta arquitectura, es un archivo tar comprimido denominado worker-0.1.0.tar.gz. Contiene dos archivos. Un archivo es el script de bash orchestrate.sh que instala la aplicación de trabajo de .NET.
3. máquina virtual de acceso puntual: implementa la máquina virtual de acceso puntual. Debe estar en la misma región que la versión de la aplicación. Descarga worker-0.1.0.tar.gz en la máquina virtual después de la implementación. La plantilla de bicep implementa una imagen de Ubuntu en una máquina virtual de la familia Standard. Estas configuraciones satisfacen las necesidades de esta aplicación y no son recomendaciones generales para las aplicaciones.
4. Cola de Storage: El otro servicio que se ejecuta en el trabajo de .NET contiene lógica de cola de mensajes. Microsoft Entra ID concede acceso de máquina virtual puntual a la cola de almacenamiento con una identidad asignada por el usuario mediante RBAC.
5. aplicación de trabajo de .Net: El script de orchestrate.sh instala una aplicación de trabajo de .NET que ejecuta dos servicios en segundo plano. El primer servicio consulta el punto de conexión Programar eventos y busca la señal de Preempt y envía esta señal al segundo servicio. El segundo servicio procesa los mensajes de la cola de almacenamiento y escucha la señal de Preempt desde el primer servicio. Cuando el segundo servicio recibe la señal, interrumpe el procesamiento de la cola de almacenamiento y comienza a apagarse.
6. punto de conexión eventos programados de consulta: Se envía una solicitud de API a una dirección IP estática no enrutable 169.254.169.254. La solicitud de API consulta el punto de conexión de evento programado para las señales de mantenimiento de la infraestructura.
7. Application Insights: La arquitectura usa Application Insights solo con fines de aprendizaje. No es un componente esencial de la orquestación de cargas de trabajo interrumpibles. Es como una manera de validar la telemetría de la aplicación de trabajo de .NET. La aplicación de trabajo de .NET envía telemetría a Application Insights. Para obtener más información, consulte habilitar las métricas dinámicas desde la aplicación .NET.

Implementación de este escenario

Hay un repositorio de GitHub denominado carga de trabajo interrumpible en puntual con plantillas, scripts e instrucciones paso a paso para implementar esta arquitectura.

Paso siguiente

Para más información sobre las máquinas virtuales de acceso puntual, consulte Máquinas virtuales de acceso puntual de Azure.

Recursos relacionados

• enfoques arquitectónicos para la administración de costos y la asignación en una solución multiinquilino
• Ejecución de una máquina virtual Windows en Azure
• Ejecución de una máquina virtual Linux en Azure