Κατανομή Εφαρμογών σε Υπολογιστικά Συστήματα

Abstract

Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας ήταν η ανάπτυξη αλγορίθμων για την βελτιστοποίηση της διαδικασίας κατανομής εφαρμογών σε υπολογιστικά νέφη. Καθώς η χρήση του υπολογιστικού νέφους αυξάνεται, ταυτόχρονα αυξάνονται και οι απαιτήσεις υπολογιστικών πόρων για την διάθεση υπηρεσιών, όπως η εξυπηρέτηση εφαρμογών. Όμως, η παροχή υπολογιστικών πόρων αποτελεί σημαντικό κόστος και είναι φυσικά αδύνατο να έχουμε απεριόριστους πόρους. Συνεπώς είναι επιτακτική η υλοποίηση αλγοριθμικών τεχνικών που κατανέμουν εφαρμογές σε υπολογιστικά νέφη με τέτοιον τρόπο, ώστε αφενός να εξοικονομούμε τη διάθεση πόρων κατά το μέγιστο δυνατό και αφετέρου να διατηρούμε την εξυπηρέτηση των εφαρμογών στο απαιτούμενο επίπεδο. Για την κατανομή εφαρμογών σε υπολογιστικά συστήματα, χρησιμοποιείται ευρέως ένα σύστημα ενορχήστρωσης γνωστό ως Kubernetes. Το Kubernetes αξιοποιεί την χρήση των containers για την διαχείριση και κατανομή εφαρμογών. Μάλιστα ένα από τα main components του Kubernetes είναι ο Scheduler του, ο οποίος καθορίζει το πως και το πότε θα κατανεμηθούν οι εφαρμογές που καταφτάνουν στον cluster. Σε αυτό ακριβώς το σημείο προσπαθούμε να εισάγουμε αλγοριθμικές τεχνικές, οι οποίες επηρεάζουν την συμπεριφορά του Scheduler και καθορίζουν τον τρόπο που θα κατανεμηθούν οι εφαρμογές. Ως αποτέλεσμα, δημιουργούνται ζεύγη εφαρμογών, με σκοπό την καλύτερη εξοικονόμηση των διαθέσιμων πόρων αλλά και την αδιάλειπτη διαθεσιμότητα των εφαρμογών Για την πειραματική αξιολόγηση των παραπάνω, υλοποιήθηκε ένας server από φυσικά μηχανήματα, που επιτρέπει την εξυπηρέτηση εφαρμογών. Η βελτίωση της απόδοσης των εφαρμογών που παρατηρήθηκε όμως, δεν αποτελεί μονοσήμαντο συμβάν του συγκεκριμένου φυσικού server, καθώς οι αλγόριθμοι είναι υλοποιημένοι με τέτοιο τρόπο, ώστε να επηρεάζουν την συμπεριφορά του Kubernetes Scheduler ασχέτως του συστήματος που βρίσκονται. Συνεπώς, η παραπάνω τεχνική κατανομής εφαρμογών, μπορεί να βελτιώσει αισθητά την αντιστοίχιση εφαρμογών σε οποιοδήποτε server, εξοικονομώντας υπολογιστικούς πόρους στο μέγιστο δυνατό.