Conjuntos de escalado de máquinas virtuales

Administrar manualmente un conjunto de VM idénticas —añadir servidores durante los picos de demanda y eliminarlos cuando esta disminuye— es tedioso, propenso a errores y lento. Los Virtual Machine Scale Sets (VMSS) automatizan este proceso al administrar como un único recurso un grupo de VM idénticas y equilibradas mediante un balanceador de carga. Cuando aumenta la demanda, VMSS añade automáticamente nuevas instancias de VM. Cuando disminuye, elimina instancias. Así se elimina la necesidad de intervención manual y se garantiza que solo pague por la capacidad que necesita en cada momento.

Un conjunto de escalado se define mediante un perfil de VM (imagen, tamaño, configuración de discos y extensiones) que comparten todas las instancias del conjunto. Al crear un conjunto de escalado, especifica el número mínimo y máximo de instancias, así como la capacidad inicial. Todas las instancias se crean a partir de la misma imagen, lo que garantiza la coherencia en todo el conjunto. Puede implementar un conjunto de escalado en varias zonas de disponibilidad, y Azure distribuye automáticamente las instancias de forma equilibrada entre las zonas para ofrecer alta disponibilidad.

Las reglas de escalado automático de VMSS definen cuándo añadir o quitar instancias en función de métricas. Una regla habitual sería: «Cuando el uso medio de CPU supere el 70 % durante 5 minutos, añada 2 instancias. Cuando el uso medio de CPU baje del 30 % durante 10 minutos, quite 1 instancia». También puede crear reglas basadas en métricas personalizadas de Azure Monitor (por ejemplo, la profundidad de una cola o la tasa de solicitudes HTTP) o en una programación (por ejemplo, escalar a 20 instancias cada mañana laborable y volver a 5 durante la noche). Combinar reglas basadas en métricas y en programaciones le proporciona un control preciso de la capacidad.

Los conjuntos de escalado casi siempre se combinan con un balanceador de carga para distribuir las solicitudes entrantes entre todas las instancias en buen estado. Azure ofrece dos opciones: Azure Load Balancer (capa 4, TCP/UDP) para escenarios de baja latencia y alto rendimiento, y Azure Application Gateway (capa 7, HTTP/HTTPS) para aplicaciones web que necesitan enrutamiento basado en URL, terminación SSL y protección WAF. El balanceador de carga utiliza sondeos de estado para detectar instancias en mal estado y deja de dirigirles tráfico automáticamente hasta que se recuperan.

VMSS se puede configurar con reparación automática de instancias: si un sondeo de estado determina que una instancia no está en buen estado (por ejemplo, la aplicación no responde en el puerto 80), el conjunto de escalado puede eliminar y reemplazar automáticamente esa instancia por otra nueva y en buen estado. Esto se configura mediante el ajuste automaticRepairsPolicy. Un período de gracia (por ejemplo, 10 minutos después del inicio) evita que las instancias se reemplacen antes de que hayan tenido tiempo de iniciar su aplicación y superar su primera comprobación de estado.

Azure VMSS admite dos modos de orquestación: modo uniforme: todas las instancias son idénticas y se administran como un grupo; es ideal para cargas de trabajo sin estado, como servidores web y colas de trabajadores. Modo flexible: las instancias pueden tener distintos tamaños y configuraciones, y las VM individuales se pueden administrar de forma independiente, sin dejar de beneficiarse de la distribución por zonas y del modelo de estado del conjunto de escalado. La orquestación flexible es más adecuada para cargas de trabajo heterogéneas o cuando necesita reemplazar instancias específicas sin afectar a las demás.

Cuando actualiza la imagen o la configuración de las VM de un conjunto de escalado, debe propagar el cambio a todas las instancias. VMSS admite actualizaciones graduales, que actualizan las instancias en pequeños lotes (por ejemplo, un 20 % cada vez) en lugar de hacerlo todo a la vez. Esto garantiza que la mayoría de las instancias sigan prestando servicio mientras se aplican las actualizaciones. La directiva de actualización gradual le permite configurar el tamaño máximo del lote y el tiempo de pausa entre lotes, lo que proporciona un control detallado de la velocidad de actualización y minimiza el impacto en los usuarios.

VMSS puede utilizar instancias Spot (también llamadas Azure Spot VMs) para lograr un ahorro considerable, de hasta un 90 % con respecto a los precios de pago por uso, al ejecutarse en capacidad de Azure que no se está utilizando. La contrapartida es que las instancias Spot pueden ser expulsadas con solo 30 segundos de aviso cuando Azure necesita recuperar la capacidad. Por este motivo, las instancias Spot de VMSS son adecuadas para cargas de trabajo sin estado y tolerantes a errores, como trabajos de procesamiento por lotes, codificación multimedia y agentes de compilación de CI/CD que pueden tolerar interrupciones y reanudarse desde puntos de control.

De forma predeterminada, un VMSS puede contener hasta 1.000 instancias de VM cuando utiliza imágenes de Azure Marketplace, o hasta 600 instancias para imágenes personalizadas. Las suscripciones de Azure también tienen cuotas de vCPU por región que limitan cuántas vCPU puede utilizar entre todos los recursos. Si necesita escalar más allá de los límites predeterminados, puede solicitar un aumento de cuota mediante Azure Portal. Planificar estos límites con antelación es importante para las implementaciones de producción a gran escala que podrían necesitar escalar a miles de instancias durante eventos de máxima demanda.

Aunque VMSS está diseñado principalmente para cargas de trabajo sin estado, también puede administrar aplicaciones con estado mediante discos persistentes del sistema operativo. En esta configuración, cada instancia conserva su disco del sistema operativo cuando se desasigna durante el escalado horizontal hacia dentro, por lo que se conserva el estado específico de la instancia (como una configuración única o datos de sesión). Esto se utiliza en aplicaciones como servidores de juegos, donde cada instancia tiene una identidad diferenciada. Sin embargo, para la mayoría de los escenarios con estado (bases de datos y cachés), los servicios administrados de Azure especializados, como Azure SQL o Azure Cache for Redis, son más adecuados que las VM de un conjunto de escalado.

Supervisar un VMSS requiere visibilidad tanto del nivel del conjunto de escalado (recuento de instancias a lo largo del tiempo y eventos de escalado automático) como del nivel de cada instancia (CPU, memoria, disco y registros de la aplicación). Azure Monitor recopila automáticamente las métricas de la plataforma del conjunto de escalado. Para las métricas y los registros de nivel de aplicación, instale la extensión del agente de Azure Monitor en las instancias mediante el perfil de VM del conjunto de escalado, de modo que cada instancia nueva empiece a enviar informes automáticamente a su área de trabajo de Log Analytics. Así obtiene una observabilidad unificada de todo el conjunto desde un único panel.

Compruebe sus conocimientos sobre los conceptos de Microsoft Azure Fundamentals (AZ-900) tratados en esta lección.

En esta lección ha aprendido que: VM Scale Sets administra un grupo de VM idénticas y equilibradas mediante un balanceador de carga, y aplica el escalado automático según métricas o programaciones; los sondeos de estado y la reparación automática de instancias mantienen el conjunto en buen estado sin intervención manual; y las actualizaciones graduales permiten actualizar sin tiempo de inactividad al reemplazar las instancias en pequeños lotes. A continuación, exploraremos Azure Virtual Desktop como solución de escritorio hospedada en la nube.