第 12 屆 iThome 鐵人賽

DAY 1

自我挑戰組

AWS架構應用系列第 16 篇

ASG 簡單縮放政策 Simple scaling policies - Day16

12th鐵人賽 auto scaling group simple scaling policy 簡單擴展步進擴展

yehchitsai

2020-09-16 11:02:28

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ASG 簡單縮放政策 Simple scaling policies - Day16

今天詳細介紹 Auto Scaling Group 的 Simple scaling policies，下圖為我們要實作的環境，為安全考量我們將 Auto Scaling Group 放到私有子網，而 ELB 則是需要對外開放所以放在公有子網，考慮容錯，所以跨兩個可用區。

圖一、具有自動擴展功能的應用程式架構

Aoto Scaling Group 建置

接下來的操作其實跟 ASG 步驟縮放政策 Step scaling policies - Day15 類似，可以參照該網址，但為方便起見我們還是操作一遍

建置 VPC 與相關的子網 - 請參閱 Amazon VPC 練習 - Day07。
新增 EC2 實例 - 請參閱 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) - Day08。
新增 AMI - 建置一個 AMI 範本供後續的 Launch Configuration 使用

根據以上所建立的 EC2 實例，我們必須在該實例上進行一些雛型系統配置，作為將來檢驗之用

系統設定

# 安裝套件 httpd php  
sudo yum -y install httpd php 
# 啟動 Web Server
sudo systemctl start httpd
# 設定 Web Server 為系統服務，可在下次重開機時自動啟動
sudo systemctl enable httpd

應用程式設定
首頁程式 index.php，可以增加主機CPU負載的鏈結

<center>
<p>
<a href="put-cpu-load.php" target="_blank">Increase CPU Load</a>
</p>
<table class='table table-bordered'>
<tr><th>Meta-Data</th><th>Value</th></tr>
<?php
  #The URL root is the AWS meta data service URL where metadata
  # requests regarding the running instance can be made
  $urlRoot="http://169.254.169.254/latest/meta-data/";
  $instanceId = file_get_contents($urlRoot . 'instance-id');
  $availabilityZone = file_get_contents($urlRoot . 'placement/availability-zone');
  # Get the instance ID from meta-data and print to the screen
  echo "<tr><td>InstanceId</td><td><i>" . $instanceId . "</i></td><tr>";
  # Availability Zone
  echo "<tr><td>Availability Zone</td><td><i>" . $availabilityZone . "</i></td><tr>";
?>
</table>
</center>

產生 CPU 負載的程式 put-cpu-load.php

<?php
  # Start PHP Session to keep track of whether or not load is getting generated
  session_start();
  
  echo "<meta http-equiv=\"refresh\" content=\"5,URL=./put-cpu-load.php\" />";

  $idleCpu = exec('vmstat 1 2 | awk \'{ for (i=1; i<=NF; i++) if ($i=="id") { getline; getline; print $i }}\'');

  if ($idleCpu > 50) {

    echo exec('dd if=/dev/zero bs=100M count=500 | gzip | gzip -d  > /dev/null &');
    echo "Generating CPU Load! (auto refresh in 5 seconds)";
  }
  else {
    echo "Under High CPU Load! (auto refresh in 5 seconds)";
  }
  echo "<br /><p>Current CPU Load: <b>"; 
  echo 100-$idleCpu;
  echo "%</b></p>";
?>

透過瀏覽器確認功能無誤，確認首頁以及產生 CPU 負載測試頁均可正常運行，如下圖顯示

圖二、確認 EC2 實例的功能符合要求

到 EC2 主控台，選擇左邊選單中的 執行個體，再選擇剛剛建立的 EC2 實例，按滑鼠右建，選擇 Image > Create Image，接著輸入以下內容建可以建立一個 AMI Image

Image name : ithomeAMI
Image description : ithome Web Server AMI

圖三、新增 AMI

圖四、輸入 AMI 資訊

新增 Application Load Balancer (ALB) - 主要就是完成負載平衡的工作，可以分擔流量以及容錯。

進入 EC2 主控台，在左手選單下方選擇負載平衡器，並在右邊按下 Create Load Balancer

圖五、新增負載平衡器

我們選擇 Application Load Balancer (ALB)

圖六、選擇 Application Load Balancer

接下來需要六個步驟來設定 ALB
步驟 1. Configure Load Balancer : 建議先看一下圖一，可以發現負載平衡器會跨越兩個可用區，因為唯有如此才能完成高可用性的設定，所以除了設定名字外，記得選擇 VPC (PS:一個區域可以有多個 VPC )以及可用區

Name : ithomeALB
Availability Zones
VPC : vpc-0bb7004b67556d0da (172.16.0.0/16) | ithomeVPC
Availability Zones
ap-southeast-1a: subnet-0f1df807467b642f6 (ithome public subnet 1)
ap-southeast-1b: subnet-06f56dccb2a9cfcf0 (ithome public subnet 2)

圖七、設定負載平衡器的涵蓋範圍

步驟 2. Configure Security Settings : 沒有設定

步驟 3. Configure Security Groups : 設定安全組，選擇先前設定的安全組，跟原來的 EC2 實例一樣

Assign a security group: Select an existing security group
_ithome_web_SG _

圖八、設定負載平衡器安全組

步驟 4. Configure Routing : 設定要將收到的流量轉給哪個對象，因為 AWS 會將這些對象設定成一個目標群 (Traget Group) ，所以我們先指定一個目標群，到後面再來設定這個目標群的內容

Target group : New target group
Name : ithomeTargetGroup

圖九、指定負載平衡器目標群

步驟 5. Register Targets : 不要指定目標群的內容，因為目標群的實例將會由 Auto Scaling Group 靜態或動態產生，如下圖

圖十、負載平衡器目標群內容不指定

步驟 6. Review

完成設定後，記得在回到負載平衡器得主畫面，這時候就可以看到剛剛建立的負載平衡器，這時候就可以直接複製 DNS Name 的欄位，如下圖，當作是網址，直接讀取網頁，但請注意，要等一段時間，因為 DNS 註冊需要一段時間，所以可能要等五分鐘後， DNS 的 TTL 到期後會再去抓取的時候，這時候網頁才會正常。

圖十一、負載平衡器的內容

新增 Launch Configuration - 主要是提供 Auto Scaling Group 啟動實例的範本，用來設定目標群內的 EC2 實例的啟動組態

到 EC2 主控台，選擇左邊選單中的 Launch Configuration，按下右邊的建立啟動組態按鈕

圖十二、建立啟動組態

完成啟動組態設定

名稱 : ithomeLC
AMI : ithomeAMI
執行個體類型 : t2.micro (1 vCPU, 1 GiB, 僅 EBS)
監控 (Monitoring) : 在 CloudWatch 中啟用 EC2 執行個體詳細監控 #重要！!!啟用詳細監控之後，當您使用此啟動組態時，Auto Scaling 群組可以具備相關擴展政策，以 1 分鐘的頻率在 Amazon EC2 執行個體指標上擴展。
指派安全群組 :
選取現有的安全群組
ithome_web_SG
金鑰對選項 :
選擇現有的金鑰對
ithome

圖十三、啟動組態設定畫面

新增 Auto Scaling Group

到 EC2 主控台，選擇左邊選單中的 Auto Scaling 群組，按下右邊的建立 Auto Scaling 群組按鈕，接下來需要完成七個步驟來完成Auto Scaling 群組的設定

步驟 1. 選擇啟動範本或組態

Auto Scaling 群組名稱 : ithomeACG
啟動組態 : ithomeLC (記得一定要先按下轉換至啟動組態，才會切換到選擇啟動組態)

圖十四、選擇啟動組態

步驟 2. 進行設定
選擇私有子網

VPC : vpc-0bb7004b67556d0da (172.16.0.0/16) | ithomeVPC
子網路 :
ap-southeast-1a | subnet-0c60019adc4bec5f6 (ithome private subnet 1) 172.16.1.0/24
ap-southeast-1b | subnet-0b047b309432d952c (ithome private subnet 2) 172.16.2.0/24

圖十五、網路組態設定

步驟 3 (選用) 設定進階選項

負載平衡
勾選 啟用負載平衡
_Application Load Balancer _
為您的負載平衡器選擇目標群組 : ithomeTargetGroup
運作狀態檢查 - 選用
運作狀態檢查類型 : 勾選 EC2 和 ELB
運作狀態檢查寬限期 : 150 秒
其他設定 - 選用
監控 : 勾選 在 CloudWatch 中啟用群組指標集合

圖十六、負載平衡設定

步驟 4 (選用) 設定群組大小和擴展政策

群組大小 - 選用
變更所需的容量，以指定 Auto Scaling 群組的大小。您也可以指定最小和最大容量限制。所需的容量必須在限制範圍內。
所需容量 : 2 # 指的是一開始啟動 Auto Scaling Group 會啟動的 EC2 實例數量
容量下限 : 1 # 指的是 Auto Scaling Group 最少正在執行的 EC2 實例數量
容量上限 : 10 # 指的是 Auto Scaling Group 最多正在正常執行的 EC2 實例數量

擴展政策 - 選用
選擇無

等一下自行設定步驟縮放政策 Simple scaling policies，所以現在先選無

圖十七、設定群組大小和暫不設定擴展政策

步驟 5 (選用) 新增通知

沒有設定

步驟 6 (選用) 新增標籤

標籤
金鑰 : Name # 注意大小寫是不同的
數值 : itHomeWebServer

圖十八、設定新啟動的 EC2 實例的名稱

步驟 7. 檢閱

再次確認上述資料有無錯誤後，確認新增

設定步驟縮放政策 Simple scaling policies

建立 CloudWatch Dashboard 儀表板
按下上方的服務按鈕，選擇 CloudWatch ，進入 CloudWatch 主控台後，按下右方功能選單儀表板，按下建立儀表板後，輸入要觀察的衡量指標值－服務的實體總數 (GroupInServiceInstances), CPU 使用率 (CPUUtilization)。

儀表板名稱： ithomeSimplePolicyDashboard

圖十九、建立 CloudWatch 儀表板畫面

圖二十、設定 CloudWatch 儀表板中 Widget 類型

Widget 的資料來源選擇指標值 (Metrics)

圖二十一、設定 Widget 的資料來源

指標值設定為 Singapore > 全部 > Auto Scaling > GroupInServiceInstances，要注意要確定看到上面的圖型有資料才能確定已經正確找到指標值

設定哪一個指標值
圖二十二、設定 GroupInServiceInstances 指標值

指標值設定為 Singapore > 全部 > EC2 > 依照 Auto Scaling 群組 > CPUUtilization

設定哪一個指標值
圖二十三、設定 CPUUtilization 指標值

設定完畢後，務必記得儲存 CloudWatch 儀表板。

圖二十四、完成 CloudWatch 儀表板設定

建立 CloudWatch Alerm 警示

在 CloudWatch 主控台，按下右方功能選單警示，按下建立警示後，我們建立兩個警示一個是新增實例 (Scale out)，閾值是 CPU 使用率 > 60%，一個是減少實例 (Scale In)，閾值是 CPU 使用率 < 30%。建立指標有四個步驟，分別如下：

步驟 1. 指定指標和條件
指定指標的設定方式跟內容跟儀表板一樣，唯一需要注意的是期間預設是5分鐘，記得改成 1 分鐘。

圖二十五、CloudWatch Alerm 指定指標

條件
閾值類型 : 靜態
每當 CPUUtilization 為 : 大於 > 閾值
定義閾值 : 60
要發出警示的資料點 : 1 出於 1 # 這個意思是第一個 1 是得到的資料數，第二個 1 是採樣資料的次數，舉例來說，如果設定 1 出於 2，表示採樣 2 次，只要有一次的 CPUUtilization > 60%，就會發出警示

圖二十六、CloudWatch Alerm 指定條件

步驟 2. 設定動作
記得移除預設的通知動作，不移除的話也可以，要指定 email 以及到指定的 email 去訂閱 SNS (Simple Notification Service) 主題。

圖二十七、移除 CloudWatch Alerm 預設通知動作

步驟 3. 新增名稱和描述

警示名稱: ithomeStepScalingOutAlerm
警示描述 - 選用: ithome Step ScalingOut policy Alerm

步驟 4. 預覽並建立
再次確認資料是否正確

相同方法在建立另一個警示

閾值是 CPU 使用率 < 30%
警示名稱: ithomeStepScalingInAlerm
警示描述 - 選用: ithome Step ScalingIn policy Alerm

建立 Auto Scaling Group 擴展政策
按下上方的服務按鈕，選擇 EC2 ，進入 EC2 主控台後，按下右方功能選單Auto Scaling Groups，按下剛剛建立的ithomeACG，按下方頁簽的自動調整規模後，在擴展政策中選擇新增政策

圖二十八、新增Auto Scaling Group的擴展政策

建立擴展政策

a. 擴展設定
政策類型: 簡單的擴展
擴展政策名稱: ithomeSimpleOutPolicy
CloudWatch 警示: ithomeStepScalingOutAlerm
採取行動: 新增
200 群組百分比
然後等待: 120 允許另一個擴展活動之前等待秒數

b. 縮減設定
政策類型: 簡單的擴展
擴展政策名稱: ithomeSimpleInPolicy
CloudWatch 警示: ithomeStepScalingInAlerm
採取行動: 移除
50 群組百分比
然後等待: 120 允許另一個擴展活動之前等待秒數

圖二十九、簡單的擴展政策擴展與縮減設定

觀察目標追蹤擴展政策的運作

我們列出目前的設定

在 Auto Scaling Group 中－冷卻時間: 300 秒、運作狀態檢查寬限期: 150 秒；
在簡單的擴展政策中－等待時間: 120 秒
簡單的擴展政策擴展設定－ CPUUtilization > 60%，新增 200% 的目前容量，舉例說目前有 1 台實例，那會再啟動 2 台實例
簡單的擴展政策縮減設定－ CPUUtilization < 30%，移除 50% 的目前容量，舉例說目前有 10 台實例，那會移除 5 台實例
CloudWatch 警示設定為適用於 1 分鐘內的 1 資料點，也就是只要檢查到 1 次就立刻觸發擴縮政策
CloudWatch －監控週期: 60 秒
Target groups － Deregistration delay: 120 seconds
實例啟動時間－變動的

於是在 20:29 分拉高 CPU 使用率，預期應該會在 1~2 分鐘左右，約 20:31 ，發出 CloudWatch 警示。我們來實際驗證一下，到 EC2 主控台，選擇左邊選單中的 Auto Scaling Groups，選擇指定的自動縮放群 ithomeASG ，按下下方的 活動(Activation) 頁簽，在這個頁簽會找到活動歷史記錄。如下圖所示

圖三十、Auto Scaling Group 活動歷史記錄－擴展

相同的資訊也可以在 CloudWatch 中看到，根據 CloudWatch 警示的觀察，整個 CPU 使用率在 12:31:31 (20:31:31) 分達到 ithomeStepScalingOutAlerm 警示的要求， CPU 使用率達到 60% 以上，而在 12:45:31 (20:45:31) 警示恢復為好，意思是說 CPU 使用率已經降到達到 60% 以下。這裡大家可能會發現時間不太一樣，整整差了 8 個小時，只要是因為時區計算的關係， AWS 預設的時間是世界協調時間 (Coordinated Universal Time, UTC)，而 Auto Scaling Group 活動歷史記錄時間則被設定為本地時間 (Taiper timezone, UTC+8)

圖三十一、CloudWatch CloudWatch 擴展警示