Azure Spot 虚拟机

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Azure Spot 虚拟机

Azure Spot 虚拟机是一种利用 Azure 云计算平台中未使用的计算容量的经济高效的方式。对于对成本敏感的 workloads 以及可以容忍中断的工作负载，Spot 虚拟机提供显著的折扣。本文旨在为初学者提供关于 Azure Spot 虚拟机的全面指南，涵盖其原理、使用场景、配置、风险管理和最佳实践。虽然本文关注 Azure Spot 虚拟机，但其原理与二元期权的风险回报机制存在一些相似之处，即以较低成本换取潜在的中断风险。

什么是 Azure Spot 虚拟机？

传统意义上，Azure 虚拟机按照预定价格和容量提供。然而，Azure 数据中心总会有一些未使用的计算容量。为了有效利用这些资源，Azure 引入了 Spot 虚拟机。Spot 虚拟机允许用户以大幅折扣的价格（通常高达 90%）竞标这些未使用的容量。

这种折扣的代价是：Azure 可以在容量需求增加时随时收回 Spot 虚拟机。通常，Azure 会提前 30 秒发出通知，以便用户可以保存其工作并安全地关闭虚拟机。这类似于期权合约，价格便宜，但存在失效的风险。

Spot 虚拟机的适用场景

Spot 虚拟机非常适合以下类型的 workloads：

**批处理任务:** 例如，视频编码、基因组测序、数据分析等，这些任务可以被中断并从中断处恢复。
**测试和开发环境:** 临时性的测试和开发环境通常不需要长时间的运行，因此可以使用 Spot 虚拟机降低成本。
**非关键型应用程序:** 对可用性要求不高的应用程序，例如，一些内部工具或辅助服务。
**大规模并行处理:** 需要大量计算资源，但可以容忍中断的任务。
**CI/CD 管道:** 用于持续集成和持续交付的构建和测试过程，可以利用 Spot 虚拟机加速构建过程并降低成本。
**机器学习训练:** 训练机器学习模型通常需要大量的计算资源，Spot 虚拟机可以显著降低训练成本。

如何获取 Spot 虚拟机？

可以通过多种方式获取 Spot 虚拟机：

**Azure 门户:** 在创建虚拟机时，可以选择“Spot”实例类型。
**Azure CLI:** 使用 `az vm create` 命令，并指定 `--spot` 参数。
**Azure PowerShell:** 使用 `New-AzVM` cmdlet，并指定 `-Spot` 参数。
**Azure Resource Manager (ARM) 模板:** 在 ARM 模板中，可以配置 Spot 实例的属性。
**Terraform:** 使用 Terraform 配置文件，可以创建和管理 Spot 虚拟机。

Spot 虚拟机的配置和竞标

在请求 Spot 虚拟机时，用户需要指定以下参数：

**虚拟机大小:** 例如，Standard_DS1_v2, Standard_E2s_v3 等。
**区域:** Azure 数据中心的地理位置。
**最大价格:** 用户愿意支付的每小时最高价格。如果当前 Spot 价格高于您设置的最大价格，则您的请求将被拒绝。
**驱逐策略:** 定义当 Spot 虚拟机被驱逐时如何处理。可以选择“停止/释放” (Stop/Deallocate，虚拟机停止并释放资源) 或“删除” (Delete，虚拟机被永久删除)。

竞标策略是关键。设置一个合理的最大价格非常重要。如果设置的价格太低，请求可能永远不会被满足。如果设置的价格太高，则折扣可能不明显。可以参考历史价格数据来选择合适的价格。

Spot 虚拟机配置参数
参数	说明	示例	虚拟机大小	指定虚拟机的计算资源	Standard_DS1_v2	区域	选择 Azure 数据中心的位置	East US	最大价格	用户愿意支付的每小时最高价格	0.50	驱逐策略	定义当 Spot 虚拟机被驱逐时如何处理	Stop/Deallocate

Spot 虚拟机的中断和处理

Spot 虚拟机最显著的特点是其潜在的中断风险。Azure 可以在容量需求增加时随时收回 Spot 虚拟机。为了最大限度地减少中断的影响，用户需要采取以下措施：

**使用驱逐通知:** Azure 会提前 30 秒发出通知，以便用户可以保存其工作并安全地关闭虚拟机。
**设计容错应用程序:** 应用程序应该能够优雅地处理中断，例如，定期保存状态、使用检查点机制等。
**使用虚拟机规模集:** 虚拟机规模集可以自动创建和管理多个虚拟机，并自动替换被驱逐的 Spot 虚拟机。
**混合使用 Spot 和标准虚拟机:** 对于关键任务，可以使用标准虚拟机提供高可用性，而对于非关键任务，可以使用 Spot 虚拟机降低成本。
**定期备份数据:** 确保定期备份重要数据，以防止数据丢失。
**监控 Spot 价格:** 实时监控 Spot 价格，以便及时调整竞标策略。

风险管理和最佳实践

使用 Azure Spot 虚拟机需要仔细的风险管理和遵循最佳实践：

**了解 Spot 价格历史:** 分析Spot 价格趋势，以便更好地了解不同区域和虚拟机大小的价格波动。
**设置合理的竞标价格:** 根据 Spot 价格历史和应用程序的容错能力，设置一个合理的竞标价格。
**使用虚拟机规模集:** 虚拟机规模集可以自动管理 Spot 虚拟机，并自动替换被驱逐的实例。
**实施自动恢复机制:** 设计应用程序，使其能够自动从中断处恢复。
**监控 Spot 虚拟机:** 使用 Azure Monitor 监控 Spot 虚拟机的状态和性能。
**使用 Azure Advisor:** Azure Advisor 可以提供关于 Spot 虚拟机使用的建议。
**定期审查 Spot 虚拟机配置:** 定期审查 Spot 虚拟机配置，以确保其仍然满足应用程序的需求。
**考虑使用 Azure 专用主机:** 对于对安全性有较高要求的 workloads，可以考虑使用 Azure 专用主机。
**理解 Azure 的 SLA:** 了解 Azure 对 Spot 虚拟机的服务级别协议（SLA）。
**使用 Azure 自动化:** Azure 自动化可以帮助自动化 Spot 虚拟机管理任务。

Spot 虚拟机与 Azure 预留实例的比较

Azure 预留实例提供了一种预先购买虚拟机容量的方式，以换取折扣。与 Spot 虚拟机不同，预留实例提供了一年的固定容量和价格。

| 特性 | Spot 虚拟机 | 预留实例 | |---|---|---| | 价格 | 极低，取决于供需 | 较低，固定价格 | | 可用性 | 不确定，可能被中断 | 有保障，固定容量 | | 适用场景 | 容错性高，对中断不敏感的工作负载 | 需要长期稳定运行的关键任务 | | 竞标 | 需要竞标 | 无需竞标 | | 续订 | 无续订 | 可续订 |

选择 Spot 虚拟机还是预留实例取决于应用程序的需求。如果应用程序可以容忍中断，并且对成本非常敏感，则 Spot 虚拟机是更好的选择。如果应用程序需要长期稳定运行，并且对可用性要求较高，则预留实例是更好的选择。