Azure Service Fabric の容量計画とスケーリング

[アーティクル]
10/15/2024

Azure Service Fabric クラスターの作成前、またはクラスターをホストするコンピューティングリソースをスケールする前に、容量についての計画を立てることが重要です。容量の計画に関する詳細については、Service Fabric クラスターの容量計画に関するページを参照してください。クラスタースケーラビリティのベストプラクティスへの詳細な手引きについては、Service Fabric のスケーラビリティに関する考慮事項に関するページを参照してください。

ノードの種類とクラスターの特性を考慮することに加えて、運用環境でのスケーリング操作が完了するまでに 1 時間以上かかることを考慮する必要があります。この考慮事項は、追加する VM の数に関係なく当てはまります。

自動スケール

スケーリング操作は、Azure Resource Manager テンプレートを介して実行する必要があります。これは、リソース構成をコードとして扱うことがベストプラクティスであるためです。

仮想マシンスケールセットを介した自動スケーリングを使用すると、バージョン管理される Resource Manager テンプレートで、仮想マシンスケールセットのインスタンス数の定義が不正確になります。不正確な定義により、今後のデプロイで意図しないスケーリング操作が発生するリスクが高まります。一般的に、自動スケーリングは次の場合に使用してください。

適切な容量が宣言されている Resource Manager テンプレートをデプロイしても、実際のユースケースがサポートされない。

手動スケーリングに加えて、Azure リソースグループのデプロイプロジェクトを使用することで、Azure DevOps Services で継続的インテグレーションと配信パイプラインを構成できます。このパイプラインは、通常、Azure Monitor REST API からクエリされる仮想マシンのパフォーマンスメトリックを使用するロジックアプリによってトリガーされます。パイプラインでは、Resource Manager テンプレート用に最適化しながら、任意の必要なメトリックに基づいた効果的な自動スケーリングが行われます。
一度に 1 つの仮想マシンスケールセットノードのみを水平方向にスケールする必要がある。

一度に 3 つ以上のノードをスケールアウトするには、仮想マシンスケールセットを追加することで、Service Fabric クラスターをスケールアウトする必要があります。仮想マシンスケールセットを水平方向に、一度に 1 ノードずつスケールインおよびスケールアウトするのが最も安全です。
Service Fabric クラスターの信頼性が Silver 以上で、自動スケーリングルールを構成する任意のスケールの持続性が Silver 以上である。

自動スケーリングルールの最小容量は、仮想マシンインスタンス 5 つ以上である必要があります。また、ノードの種類がプライマリの場合、信頼性レベルが "最小" 以上である必要があります。

Note

Service Fabric のステートフルサービス fabric:/System/InfrastructureService/<NODE_TYPE_NAME> は、持続性が Silver 以上であるすべてのノードの種類で実行されます。これは、クラスターノードの種類がどれであっても Azure での実行がサポートされる唯一のシステムサービスです。

重要

Service Fabric オートスケーリングは Default および NewestVM の仮想マシンスケールセットのスケールイン構成をサポートしています。

垂直方向のスケーリングに関する考慮事項

Azure Service Fabric で特定のノードの種類を垂直方向にスケールするには、いくつかの手順が必要であり、考慮すべきことがあります。次に例を示します。

クラスターは、スケーリングの前に正常になっている必要があります。そうでない場合、クラスターがさらに不安定になってしまいます。
ステートフルサービスをホストするすべての Service Fabric クラスターノードの種類は、持続性が Silver レベル以上であることが必要です。

Note

ステートフルな Service Fabric システムサービスをホストするプライマリノードの種類の持続性は、Silver レベル以上である必要があります。 Silver の持続性を有効にすると、アップグレード、ノードの追加や削除などのクラスター操作はより低速になります。これは、システムが、操作の速度よりもデータの安全性に向けて最適化を行うためです。

仮想マシンスケールセットをそのリソース SKU を変更するだけで垂直スケーリングすることは、破壊的な操作です。それによってホストが再イメージ化されることで、ローカルで永続化されていた状態がすべて削除されるためです。代わりに、必要な SKU を使用して新しいスケールセットを追加することでクラスターを水平方向にスケーリングし、その新しいスケールセットにサービスを移行して、安全な垂直方向のスケーリング操作を完了できます。

アプリケーションのサービスをホストする場所を決定するために、クラスターで Service Fabric のノードプロパティと配置の制約が使用されます。プライマリノードタイプを垂直方向にスケーリングする場合は、2 つ目のプライマリノードタイプをデプロイしてから、元のプライマリノードタイプで ("isPrimary": false) を設定し、そのノードを無効にしてそのスケールセットと関連リソースを削除します。詳細については、Service Fabric クラスターのプライマリノードタイプのスケールアップに関するページを参照してください。

Note

運用環境に対する変更を試行する前に、必ずテスト環境で操作を検証してください。既定では、Service Fabric クラスターのシステムサービスには、ターゲットのプライマリノードの種類に対してのみ配置の制約があります。

ノードのプロパティと、宣言されている配置の制約を使用し、一度に VM インスタンス 1 つずつ、以下の手順を実行します。これにより、他の場所に新しいレプリカを作成するときに、削除する VM インスタンスでシステムサービス (およびステートフルサービス) を正常にシャットダウンできます。

削除しようとしているノードを無効にする意図 RemoveNode を指定して、PowerShell から Disable-ServiceFabricNode を実行します。最も数が多いノードの種類を削除します。たとえば、6 個のノードを含むクラスターがある場合は、仮想マシンインスタンス "MyNodeType_5" を削除します。
Get-ServiceFabricNode を実行し、ノードが無効に移行したことを確認します。無効になっていない場合は、無効になるまで待ちます。これはノードごとに数時間かかる場合があります。ノードが無効に移行するまで作業を進めないでください。
そのノードの種類で VM の数を 1 つ減らします。これで最上位の VM インスタンスが削除されます。
必要に応じて手順 1.～3. を繰り返します。ただし、プライマリノードの種類のインスタンス数を、信頼性レベルで保証されるよりも少ない数にスケールインしないでください。推奨されるインスタンスの一覧については、「Service Fabric クラスターの容量計画」を参照してください。
すべての VM が削除されると ("ダウン" と示されます)、fabric:/System/InfrastructureService/[ノード名] でエラー状態が示されます。その後、クラスターリソースを更新してノードの種類を削除できます。 ARM テンプレートデプロイを使用するか、Azure Resource Manager によってクラスターリソースを編集することができます。これにより、クラスターのアップグレードが開始され、エラー状態の fabric:/System/InfrastructureService/[ノードの種類] サービスが削除されます。
その後、必要に応じて VMScaleSet を削除できますが、Service Fabric Explorer ビューではノードが "ダウン" と表示されます。最後の手順は、Remove-ServiceFabricNodeState コマンドを使用してこれらをクリーンアップすることです。

水平スケーリング

手動またはプログラムで水平スケーリングを実行できます。

Note

持続性が Silver または Gold であるノードの種類をスケールする場合、スケーリングは低速になります。

スケールアウト

特定の仮想マシンスケールセットのインスタンス数を増やすことで、Service Fabric クラスターをスケールアウトします。 AzureClient と目的のスケールセットの ID を使用することでプログラムでスケールアウトし、容量を増やすことができます。

var scaleSet = AzureClient.VirtualMachineScaleSets.GetById(ScaleSetId);
var newCapacity = (int)Math.Min(MaximumNodeCount, scaleSet.Capacity + 1);
scaleSet.Update().WithCapacity(newCapacity).Apply();

手動でスケールアウトするには、目的の仮想マシンスケールセットリソースの SKU プロパティで容量を更新します。

"sku": {
    "name": "[parameters('vmNodeType0Size')]",
    "capacity": "[parameters('nt0InstanceCount')]",
    "tier": "Standard"
}

スケールイン

スケールインでは、スケールアウトよりも多くのことを考慮する必要があります。次に例を示します。

Service Fabric システムサービスは、クラスター内のプライマリノードの種類で実行されます。信頼性レベルでの保証内容よりもインスタンス数が少なくならないように、シャットダウンしたり、そのノードの種類のインスタンス数をスケールインしたりしないでください。
ステートフルサービスについては、可用性を保ち、サービスの状態を維持するために、一定数のノードが常に稼働している必要があります。少なくとも、パーティションまたはサービスのターゲットレプリカセットと同数のノードが必要です。

手動でスケールインするには、次の手順に従います。

削除しようとしているノードを無効にする意図 RemoveNode を指定して、PowerShell から Disable-ServiceFabricNode を実行します。最も数が多いノードの種類を削除します。たとえば、6 個のノードを含むクラスターがある場合は、仮想マシンインスタンス "MyNodeType_5" を削除します。
Get-ServiceFabricNode を実行し、ノードが無効に移行したことを確認します。無効になっていない場合は、無効になるまで待ちます。これはノードごとに数時間かかる場合があります。ノードが無効に移行するまで作業を進めないでください。
そのノードの種類で VM の数を 1 つ減らします。これで最上位の VM インスタンスが削除されます。
必要に応じて、手順 1 から 3 を繰り返して、必要な容量をプロビジョニングします。プライマリのノードの種類のインスタンス数は、信頼性レベルの保証を下回るまでスケールインしないでください。推奨されるインスタンスの一覧については、「Service Fabric クラスターの容量計画」を参照してください。

手動でスケールインするには、目的の仮想マシンスケールセットリソースの SKU プロパティで容量を更新します。

"sku": {
    "name": "[parameters('vmNodeType0Size')]",
    "capacity": "[parameters('nt0InstanceCount')]",
    "tier": "Standard"
}

プログラムでのスケーリングのためには、シャットダウンのためにノードを準備する必要があります。削除するノード (最上位のインスタンスノード) を見つけます。次に例を示します。

using (var client = new FabricClient())
{
    var mostRecentLiveNode = (await client.QueryManager.GetNodeListAsync())
        .Where(n => n.NodeType.Equals(NodeTypeToScale, StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
        .Where(n => n.NodeStatus == System.Fabric.Query.NodeStatus.Up)
        .OrderByDescending(n =>
        {
            var instanceIdIndex = n.NodeName.LastIndexOf("_");
            var instanceIdString = n.NodeName.Substring(instanceIdIndex + 1);
            return int.Parse(instanceIdString);
        })
        .FirstOrDefault();

上記のコードで使用したのと同じ FabricClient インスタンス (この場合は client) とノードインスタンス (この場合は instanceIdString) を使用して、ノードを非アクティブ化し、削除します。

var scaleSet = AzureClient.VirtualMachineScaleSets.GetById(ScaleSetId);

// Remove the node from the Service Fabric cluster
ServiceEventSource.Current.ServiceMessage(Context, $"Disabling node {mostRecentLiveNode.NodeName}");
await client.ClusterManager.DeactivateNodeAsync(mostRecentLiveNode.NodeName, NodeDeactivationIntent.RemoveNode);

// Wait (up to a timeout) for the node to gracefully shut down
var timeout = TimeSpan.FromMinutes(5);
var waitStart = DateTime.Now;
while ((mostRecentLiveNode.NodeStatus == System.Fabric.Query.NodeStatus.Up || mostRecentLiveNode.NodeStatus == System.Fabric.Query.NodeStatus.Disabling) &&
        DateTime.Now - waitStart < timeout)
{
    mostRecentLiveNode = (await client.QueryManager.GetNodeListAsync()).FirstOrDefault(n => n.NodeName == mostRecentLiveNode.NodeName);
    await Task.Delay(10 * 1000);
}

// Decrement virtual machine scale set capacity
var newCapacity = (int)Math.Max(MinimumNodeCount, scaleSet.Capacity - 1); // Check min count 

scaleSet.Update().WithCapacity(newCapacity).Apply();

Note

クラスターをスケールインすると、削除されたノード/VM のインスタンスが Service Fabric Explorer に異常状態で表示されます。この動作の説明については、「Service Fabric Explorer で確認できる動作」をご覧ください。次のようにすることができます。

適切なノード名で Remove-ServiceFabricNodeState コマンドを呼び出します。
クラスターに Service Fabric 自動スケーリングヘルパーアプリケーションをデプロイします。このアプリケーションにより、スケールダウンされたノードが Service Fabric Explorer から確実にクリアされます。

信頼性レベル

信頼性レベルは、Service Fabric クラスターリソースのプロパティです。ノードの種類ごとに異なる構成はできません。これが、クラスターのシステムサービスのレプリケーション係数を制御しており、クラスターリソースレベルでの設定となっています。

信頼性レベルによって、プライマリのノードの種類に必要な最小限のノード数が決まります。信頼性レベルは、以下のプランから選ぶことができます。

Platinum:ターゲットのレプリカセット数が 7、シードノード数が 9 でシステムサービスを実行します。
Gold:ターゲットのレプリカセット数が 7、シードノード数が 7 でシステムサービスを実行します。
Silver:ターゲットのレプリカセット数が 5、シードノード数が 5 でシステムサービスを実行します。
Bronze:ターゲットのレプリカセット数が 3、シードノード数が 3 でシステムサービスを実行します。

推奨される最小限の信頼性レベルは Silver です。

信頼性レベルは、Microsoft.ServiceFabric/clusters resource のプロパティセクションで、次のように設定されています。

"properties":{
    "reliabilityLevel": "Silver"
}

持続性レベル

警告

Bronze の持続性で実行されているノードタイプには "特権が与えられません"。ステートレスワークロードに影響するインフラストラクチャジョブは停止または延期されません。これはワークロードに影響する可能性があります。

Bronze の持続性は、ステートレスワークロードを実行するノードの種類に対してのみ使用します。運用環境のワークロードについては、状態の一貫性を確保するために Silver 以上を実行します。容量計画に関するドキュメントのガイダンスに基づいて、適切な信頼性を選択してください。

持続性レベルは 2 つのリソースで設定する必要があります。 1 つは、仮想マシンスケールセットリソースの拡張機能プロファイルです。

"extensionProfile": {
    "extensions":          {
        "name": "[concat('ServiceFabricNodeVmExt','_vmNodeType0Name')]",
        "properties": {
            "settings": {
                "durabilityLevel": "Bronze"
            }
        }
    }
}

もう 1 つのリソースは、Microsoft.ServiceFabric/clusters リソースの nodeTypes の下です。

"nodeTypes": [
    {
        "name": "[variables('vmNodeType0Name')]",
        "durabilityLevel": "Bronze"
    }
]

次のステップ

Windows Server を実行している VM またはコンピューター上にクラスターを作成する:Windows Server 用の Service Fabric クラスターの作成。
Linux を実行している VM またはコンピューター上にクラスターを作成する:Linux クラスターの作成。
Service Fabric のサポートオプションについて学びます。

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