Die Skalierung von Containern erfordert mehr, als einfach einen Proxy vor einen Dienst zu schalten und es dabei zu belassen. Skalierung umfasst mehr als nur die Verteilung, und in der schnelllebigen Welt der Container sind fünf verschiedene Funktionen erforderlich, um Skalierbarkeit zu gewährleisten: Wiederholungsversuche, Leistungsschalter, Erkennung, Verteilung und Überwachung.
In diesem zweiten Beitrag über die Kunst der Skalierung von Containern befassen wir uns eingehender mit Circuit Breakern.
Leistungsschalter
Thomas Edison, der bekanntlich Tausende von Geräten erfand, die nicht funktionierten, und einige berühmte, die es taten, stellte bereits 1879 in einer Patentanmeldung das Konzept eines Schutzschalters vor. Ja, Patente gab es schon damals. Während Edisons Version Schmelzsicherungen verwendete, die ausgetauscht werden müssen (manche von uns erinnern sich vielleicht noch daran, wie sie in ihren alten Autos hektisch danach suchten), sind modernere Ausführungen so konstruiert, dass sie „auslösen“ und den Stromfluss unterbrechen. Anschließend können sie zurückgesetzt werden, sodass Stromfluss und Betrieb wieder normal funktionieren.
Im Kontext der Skalierung funktionieren Circuit Breaker nach demselben Prinzip. Sie erkennen eine „Überlastung“ und unterbrechen die Verbindung gezielt, um eine Überlastung der Dienste am anderen Ende zu vermeiden. Anschließend können sie zurückgesetzt werden, sodass Anfragen und Antworten wieder normal fließen.
Schutzschalter sind schon seit geraumer Zeit Bestandteil von Load-Balancing-Proxys. Dabei gilt die Annahme, dass ein bestimmter Dienst außer Betrieb ist, wenn er auch nach X Versuchen nicht erreichbar ist. Es gibt keinen Grund, weiterhin etwas von ihm anzufordern, das er nicht liefern kann, denn dadurch werden lediglich Ressourcen des Proxys und des Netzwerks verschwendet. Nach einer (in der Regel) konfigurierbaren Anzahl von Fehlversuchen unterbricht ein Proxy daher den „Stromkreis“ und lehnt weitere Verbindungsversuche ab.
Dies ist nicht dasselbe wie ein erneuter Versuch, auch wenn der Vorgang ähnlich erscheint. Erneute Versuche beruhen auf der Annahme, dass die Anfrage letztlich erfolgreich sein wird. Ein Circuit Breaker hingegen geht davon aus, dass die Anfrage fehlschlagen wird und daher keine Zeit und Ressourcen für weitere Versuche verschwendet werden sollten.
Sobald das Problem behoben ist, kann der Circuit Breaker „zurückgesetzt“ und der normale Ablauf wieder aufgenommen werden.
In der Anfangszeit wurde dieser Vorgang manuell durchgeführt. Ein Bediener musste den Circuit Breaker zurücksetzen, nachdem er sich vergewissert hatte, dass der Zieldienst tatsächlich wieder verfügbar war. In den letzten Jahren wurde dieser Vorgang mithilfe einer Zustandsüberwachung automatisiert. Dabei wird in der Regel regelmäßig versucht, den Dienst zu erreichen. Sobald dies erfolgreich ist, wird der Circuit Breaker zurückgesetzt, sodass der normale Betrieb wieder aufgenommen werden kann.
Circuit Breaker sind in einer containerisierten Microservices-Umgebung besonders wichtig, da ein hohes Datenverkehrsaufkommen zu und von Diensten sowie zwischen ihnen besteht. Manche Ausfälle werden zwar schnell erkannt, andere jedoch aufgrund von Problemen im Netzwerk-Stack erst nach einem langen TCP-Timeout. Timeouts führen zu unerwünschten Latenzen. Daher sollten beim Circuit Breaking und bei Wiederholungsversuchen die Latenztoleranzen der gesamten Anwendung berücksichtigt werden – beziehungsweise deren fehlende Toleranz. Bei der Konfiguration entsprechender Werte müssen die Timeout-Werte und die geschäftlichen Erwartungen an die Performance einbezogen werden. Eine geringe Latenztoleranz kann weniger Wiederholungsversuche und ein schnelleres Auslösen des Circuit Breakers erfordern.
Über den Autor
Lori MacVittie ist Distinguished Engineer und Chief Evangelist im Office of the CTO von F5 und verfügt über umfassende Expertise in den Bereichen Anwendungsbereitstellung, Automatisierungsstrategie und Infrastruktur. Sie ist dafür bekannt, Komplexität verständlich zu machen – ob sie Leitplanken für KI-Agenten definiert, fragile Multicloud-Architekturen analysiert oder die Grenzen skalierbarer Systeme auslotet. Sie verfügt über mehr als dreißig Jahre Branchenerfahrung in der Anwendungsentwicklung, IT-Architektur sowie im Netzwerk- und Systembetrieb. Bevor sie zu F5 kam, war sie als mehrfach ausgezeichnete Technologie-Redakteurin tätig. MacVittie hat einen Masterabschluss in Informatik und ist eine produktive Autorin, deren Veröffentlichungen die Bereiche Sicherheit, Cloud und Unternehmensarchitektur abdecken. Außerdem spielt sie leidenschaftlich gern Brett- und Videospiele und vertritt mit voller Überzeugung klare Ansichten zum Thema Käse.
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