Αυτόνομη κλιμάκωση εφαρμογών υπολογιστικού νέφους χωρίς διακομιστή

Abstract

Το μοντέλο της παροχής εφαρμογών υπολογιστικού νέφους χωρίς διακομιστή (serverless computing) επιτρέπει τη γρήγορη και απρόσκοπτη ανάπτυξη κώδικα στο υπολογιστικό νέφος με τη μορφή συναρτήσεων γλωσσών προγραμματισμού. Η υποδομή αποκρύπτεται από τον χρήστη και οι πόροι δεσμεύονται δυναμικά ανάλογα με τη ζήτηση. Αυτό το μοντέλο έχει πολλαπλά οφέλη για τον πάροχο υπηρεσιών υπολογιστικού νέφους και τον πελάτη αφού υπάρχουν χρεώσεις μόνο όσο χρησιμοποιούνται οι πόροι και δεσμεύονται μόνο όσοι πόροι χρειάζονται. Η δυναμική δέσμευση και αποδέσμευση των πόρων με βάση τη ζήτηση των υπηρεσιών ονομάζεται ελαστικότητα. Η ρύθμιση και διαχείριση των πόρων πραγματοποιείται από μια serverless πλατφόρμα που τρέχει πάνω από ένα ενορχηστρωτή υπηρεσιών (π.χ., Kubernetes). Η παρούσα εργασία εστιάζει στην καλύτερη διαχείριση της ελαστικότητας ώστε οι εφαρμογές να χρησιμοποιούν με βέλτιστο τρόπο τους διαθέσιμους πόρους και να ελαχιστοποιείται το κόστος χωρίς να υπάρξει πτώση στην απόδοση των εφαρμογών. Στο πλαίσιο της εργασίας χρησιμοποιήθηκε η serverless πλατφόρμα Kubeless και δημιουργήθηκαν ευφυείς πράκτορες ενισχυτικής μάθησης οι οποίοι διαχειρίζονται την κλιμάκωση των παρεχόμενων υπηρεσιών. Για την εκπαίδευση του πράκτορα στα πλαίσια της ενισχυτικής μάθησης αναπτύχθηκαν διάφορες μοντελοποιήσεις του περιβάλλοντος και εφαρμόστηκαν διαφορετικοί αλγόριθμοι ενισχυτικής μάθησης. Στις διακριτές μοντελοποιήσεις του περιβάλλοντος χρησιμοποιήθηκαν αλγόριθμοι όπως ο Q-learning και ο DynaQ+ ενώ στα συνεχή περιβάλλοντα αξιοποιήθηκαν νευρωνικά δίκτυα και εφαρμόστηκε ο αλγόριθμος Deep Q-learning. Η αξιολόγηση της επίδοσής τους έγινε με βάση την απόδοση της εφαρμογής και τη χρησιμοποίηση των πόρων.