Umfassender Leitfaden: Azure Spot-Instanzen für maximale Kosteneinsparungen nutzen

Cloud Computing ist für Data-Science- und KI-Anwendungen enorm hilfreich. Es gibt viele Cloud-Anbieter, und die richtige Wahl ist entscheidend für unsere Anwendung. Eine der größten Herausforderungen in der Cloud ist jedoch das Kostenmanagement. Wenn wir Anwendungen und Workloads in die Cloud verlagern, müssen wir die Kosten im Blick behalten, denn die in der Cloud laufenden Maschinen können sehr teuer sein. 

In diesem Artikel schauen wir uns Azure Spot Virtual Machines (VMs) an, auch Azure Spot Instances genannt. Mit diesen Maschinen lassen sich bei der Bereitstellung auf Microsoft Azure Kosten sparen. Wenn du neu bei Microsoft Azure bist und eine Einführung brauchst, sieh dir unseren Kurs Introduction to Azure an. Für Fortgeschrittene ist unser Kurs Azure Architecture and Services hilfreich. Und wenn du einen schnellen Vergleich suchst, findest du hier unser übersichtliches Sheet zu den wichtigsten Cloud-Anbietern: AWS-, Azure- und GCP-Services im Vergleich für Data Science und KI.  

Lass uns in Azure Spot VMs eintauchen.

Was sind Azure Spot VMs?

Azure Spot VMs sind ungenutzte virtuelle Maschinen in Azures Rechenzentren zu einem bestimmten Zeitpunkt. Weil diese Maschinen aktuell nicht genutzt werden, bietet Azure sie zu deutlich reduzierten Preisen an, mitunter mit bis zu 90% Rabatt im Vergleich zum Standardpreis für Azure VMs. 

Diese Kostenersparnis kommt allerdings mit einer Unsicherheit. Steigt die Nachfrage nach VMs durch andere Nutzer, kann Azure diese Spot VMs jederzeit mit kurzer Vorwarnung zurückfordern. Spot VMs sind daher schwer vorhersehbar. Entsprechend sollten wir sie nur für Aufgaben einsetzen, die keine dauerhafte Verfügbarkeit benötigen und Unterbrechungen verkraften. Dazu zählen unter anderem:

Batch-Jobs

Batch-Jobs sind Aufgaben, die ohne manuelles Eingreifen auf einem Rechner laufen. Sie werden typischerweise in großen Gruppen oder „Batches“ verarbeitet, entweder nacheinander oder parallel. Solche Jobs haben oft flexible Start- und Endzeiten und können daher ohne große Auswirkungen pausiert und fortgesetzt werden. 

Beispiel: Eine Bank muss am Ende jedes Geschäftstags Transaktionen verarbeiten. Sie kann einen Batch-Job einrichten, der automatisch Tausende oder Millionen von Transaktionen aus verschiedenen Quellen lädt, validiert und anschließend die Kontostände aktualisiert. 

Test- und Entwicklungsumgebungen

Test- und Entwicklungsumgebungen sind Bereiche, in denen Softwareentwickler Anwendungen bauen und testen, ohne die Live-Produktivumgebung zu beeinflussen. Die Einrichtung ist oft kostspielig – hier kommen Spot VMs ins Spiel. 

Stell dir ein Team vor, das an einer E‑Commerce-Website arbeitet. Es möchte eine neue Funktion testen, die auf Basis des Browserverlaufs Produkte empfiehlt. Diese Funktion kann im Development-Umfeld entwickelt und anschließend in eine Testumgebung verschoben werden, um Bugs, Performance und User Experience gründlich zu prüfen. Das lässt sich mit Spot VMs in unterschiedlichen Setups umsetzen. Nach erfolgreichen Tests wird die Funktion in die Produktion ausgerollt und für Kundinnen und Kunden verfügbar gemacht.

Fehlertolerante Anwendungen

Fehlertolerante Anwendungen laufen auch dann weiter, wenn einzelne Komponenten ausfallen – etwa dank Redundanz und Failover-Mechanismen. Solche Anwendungen eignen sich gut für Spot VMs. Ein Beispiel: Mehrere Server verarbeiten Nutzeranfragen. Fällt einer aus, leitet das System die Anfragen automatisch an einen anderen Server weiter. Weil diese Systeme fehlertolerant sind, lassen sie sich auf Spot VMs betreiben, um Kosten zu sparen.

Vorteile von Azure Spot VMs

Der größte Vorteil von Azure Spot VMs sind die massiven Kosteneinsparungen – wie erwähnt, teils bis zu 90% im Vergleich zu On-Demand-VMs. Durch diesen Rabatt können wir Workloads abhängig von der verfügbaren Kapazität hoch- und runterskalieren und so groß angelegte Operationen fahren, die mit On-Demand-VMs sehr teuer wären. Außerdem können wir bei Spot VMs den maximalen Preis festlegen, den wir für die VM zu zahlen bereit sind. Das gibt uns Kontrolle über die Ausgaben. 

Wenn Azure die VM zurückfordert, können wir zudem eine Eviction-Policy festlegen – also was als Nächstes passieren soll: die VM deallozieren oder löschen. Wählen wir Deallocate, wird die VM angehalten, aber nicht gelöscht. So können wir sie wieder starten, sobald sie erneut verfügbar ist. In der Zwischenzeit zahlen wir nur für den Speicher. Wählen wir Delete, werden alle Daten und Workloads gelöscht. 

So stellst du eine Spot VM bereit

In diesem Abschnitt erklären wir, wie du eine Spot VM bereitstellst und die zugehörigen Optionen wie Preisgestaltung und Eviction-Policy festlegst. Du kannst entweder eine einzelne Spot VM oder eine Gruppe von Spot VMs – ein sogenanntes Spot VM Scale Set – deployen.

Einzelne Spot VMs 

Am einfachsten erstellst du eine VM über das Azure-Portal. 

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1. Wähle im Portal unter Services den Punkt Virtual Machines und klicke auf Create. 
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2. Fülle auf der Seite Create a virtual machine alle Details aus und aktiviere das Kontrollkästchen Run with Azure Spot discount. 
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3. Wähle anschließend Eviction type und Eviction Policy.  
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4. Beim Eviction type kannst du Capacity only oder Price or capacity auswählen. Capacity only beendet deine VM, wenn die Nachfrage nach Azure VMs hoch ist. Diese Option setzt automatisch den Maximalpreis, den du für die Spot VM zu zahlen bereit bist. Möchtest du stattdessen einen eigenen Maximalpreis festlegen, wähle Price or Capacity und trage den Maximalpreis ein. In diesem Fall beendet Azure die VM entweder bei hoher Gesamtnachfrage oder wenn die Kosten einer Spot VM deinen Maximalpreis überschreiten.
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5. Lege außerdem eine Eviction-Policy fest – also was passiert, wenn Azure die Maschine beendet. Du kannst Deallocate oder Delete wählen. Deallocate stoppt die VM, löscht aber keine Daten oder Anwendungen auf der VM. Für die gestoppte VM fallen keine Compute-Kosten an, wohl aber die zugehörigen Speicherkosten. Diese Option eignet sich, wenn du die VM bei verfügbarer Kapazität wieder starten möchtest. Wählst du Delete, werden die VM und alle zugehörigen temporären Speicher beim Zurückfordern durch Azure gelöscht. 
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Erstellen einer virtuellen Maschine. Quelle: Bild der Autorin/des Autors

Alternativ kannst du auch Azure CLI oder Azure PowerShell und weitere Methoden nutzen, um eine Spot VM zu starten. Details findest du in der Azure-Dokumentation zu Spot VMs. 

Spot Virtual Machine Scale Sets (VMSS) 

Du kannst auch Gruppen von Spot VMs erstellen, die als Spot Virtual Machine Scale Sets bezeichnet werden. Suche dazu im Azure-Portal nach Virtual Machine Scale Sets und erstelle eines. Mit VMSS automatisierst du Bereitstellung und Management mehrerer Spot VMs, sodass sich bei Bedarf leicht skalieren lässt. Du kannst Kriterien für das Skalieren definieren, etwa CPU-Auslastung oder Netzwerktraffic, und eine gewünschte Kapazität basierend auf deinem Maximalpreis und deinen Verfügbarkeitsanforderungen festlegen.

Best Practices für Azure Spot VMs

Diese Best Practices helfen dabei, Workloads auf Spot VMs robust und kosteneffizient zu betreiben.

Kapazität prüfen

Bevor ich Spot VMs bereitstelle, prüfe ich die verfügbare Kapazität in meiner Zielregion und für die geplanten VM-Größen. Die Azure-Kapazität schwankt je nach Nachfrage anderer Kunden. Eine Verfügbarkeitsprüfung hilft uns, fundierte Entscheidungen zur Bereitstellung zu treffen.

Maximalpreis festlegen

Ich setze den Maximalpreis pro Stunde fest, den ich für eine VM zu zahlen bereit bin. So behalte ich die Kosten im Griff.

Auf Unterbrechungen auslegen

Da Spot VMs kurzfristig beendet werden können, empfehle ich, Workloads von vornherein fehlertolerant zu gestalten. Nutze Strategien wie Checkpointing, um regelmäßig den Fortschritt zu sichern und bei einem Neustart am letzten Checkpoint weiterzumachen, statt von vorn zu beginnen. Bei verteilten Workloads sollte sichergestellt sein, dass Aufgaben bei Ausfällen auf verbleibende Instanzen umverteilt werden können, um den Durchsatz zu halten.

Monitoring einrichten

Effektives Monitoring ist entscheidend für das effiziente Management von Spot VMs. Azure bietet Tools, um Nutzung, Kosten und Eviction-Ereignisse zu verfolgen. Durch die Überwachung dieser Metriken gewinnen wir Einblicke in die Performance unserer Spot VMs und können unsere Strategie bei Bedarf anpassen. 

Azure Spot VMs vs. Reserved Instances

Je nach Anwendung kann es sinnvoller sein, eine reservierte VM statt einer Spot VM zu nutzen. Reserved VMs sind eine weitere Option, um Cloud-Kosten zu optimieren. In diesem Abschnitt erläutern wir die Unterschiede.

Spot VMs

Wie gesehen bieten Spot VMs erhebliche Einsparungen, teils bis zu 90% gegenüber On-Demand-Preisen. Allerdings können diese Instanzen je nach Kapazitätsnachfrage von Azure mit kurzer Vorwarnung zurückgefordert werden. Daher sollten wir Spot-Instanzen für Workloads nutzen, die zeitlich flexibel sind und Unterbrechungen verkraften – etwa Batch-Verarbeitung, Entwicklungs- und Testumgebungen sowie zustandslose Anwendungen, die sich leicht auf mehrere Instanzen verteilen lassen. 

Reserved Instances

Reserved Instances werden hingegen für einen Zeitraum von einem oder drei Jahren gekauft. Wir wählen einen spezifischen VM-Typ und erhalten im Gegenzug für die Nutzung über ein oder drei Jahre einen deutlichen Rabatt gegenüber On-Demand. Der Hauptvorteil von Reserved Instances: Es gibt kein Eviction-Risiko durch Azure. Hat ein Workload vorhersehbare Nutzungsmuster und benötigt durchgehende Verfügbarkeit, sind Reserved Instances meist die bessere Wahl.

Kurz gesagt: Die Entscheidung zwischen Azure Spot VMs und Reserved Instances hängt von deinem Bedarf an Kostenersparnis, Flexibilität und Zuverlässigkeit ab.

Fazit

Azure Spot VMs sind eine starke Option für kosteneffizientes Cloud Computing. Sie bieten teils massive Rabatte – mitunter bis zu 90% im Vergleich zu On-Demand-Preisen. 

Besonders geeignet sind Azure Spot VMs für Workloads, die flexibel sind und Unterbrechungen tolerieren: etwa Batch-Verarbeitung, Entwicklungs- und Testumgebungen oder Anwendungen, die keine permanente Verfügbarkeit brauchen. Für solche Szenarien helfen Spot VMs, die Kosten deutlich zu senken.

Wenn du mehr über Azure Spot VMs erfahren willst, schau dir diese Ressourcen an:

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• Azure-Dokumentation: Der offizielle Einstiegspunkt mit detaillierten Leitfäden, Best Practices und technischen Referenzen zu Spot VMs.
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• Community-Foren und Support: Die Azure-Community und Support-Kanäle sind wertvolle Anlaufstellen für konkrete Fragen und Erfahrungen anderer Azure-Nutzer.
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