Δυναμική και Αποδοτική Χρονοδρομολόγηση σε Συστοιχίες Kubernetes

Abstract

Στο σύγχρονο ψηφιακό κόσμο οι αρχιτεκτονικές μικροϋπηρεσιών (microservices) και η τεχνολογία των κιβωτίων (containers) έχουν αναδειχθεί ως κυρίαρχες πρακτικές στην ανάπτυξη και διανομή λογισμικού χάρη στην ευελιξία, την επεκτασιμότητα και την αποδοτικότητά τους. Ως φυσική εξέλιξη η ανάγκη για αποτελεσματική διαχείριση των εφαρμογών αυτών οδήγησε στην ανάδυση του Kubernetes ως το βασικό εργαλείο για την ενορχήστρωση (orchestration) των συστοιχιών (clusters) που τις απαρτίζουν. Βασικό κομμάτι στην αρχιτεκτονική του Kubernetes είναι ο χρονοδρομολογητής ο οποίος αναλαμβάνει την αποτελεσματική διανομή και εκτέλεση των containers στον κατάλληλο υπολογιστικό κόμβο (node) εντός του cluster που απαρτίζει την εφαρμογή. Η παρούσα διπλωματική εργασία αναπτύσσει και αξιολογεί έναν εναλλακτικό δρομολογητή για το Kubernetes, με στόχο τη βελτιστοποίηση της απόδοσης των εφαρμογών μέσω της δυναμικής και αποδοτικής διαχείρισης των πόρων. Αντλώντας μετρικές από το Istio Service Mesh, ο εναλλακτικός χρονοδρομολογητής επιδιώκει να βελτιώσει τον χρόνο απόκρισης των εφαρμογών. Παράλληλα με δυναμικό τρόπο εξασφαλίζει διαρκώς τη βέλτιστη δρομολόγηση ενώ διασφαλίζει την υψηλή διαθεσιμότητα και την ομαλή λειτουργία του συστήματος. Με τη χρήση των δυνατοτήτων που προσφέρει το Istio, ο σχεδιασμός ενσωματώνει μετρικές παρακολούθησης και ανάλυσης της κίνησης δικτύου μεταξύ των υπηρεσιών, προσφέροντας μια πιο ενημερωμένη και προσαρμοσμένη στην πραγματικότητα δρομολόγηση των containers. Αυτό επιτρέπει την βελτίωση της απόδοσης κάθε εφαρμογής, μειώνοντας ταυτόχρονα το συνολικό κόστος λειτουργίας του συστήματος. Η εργασία εξετάζει επίσης τη λειτουργία και τους περιορισμούς που παρουσιάζουν τόσο ο προκαθορισμένος χρονοδρομολογητής του Kubernetes όσο και άλλες προτεινόμενες λύσεις. Μέσω μίας σειράς πειραματικών δοκιμών αποδεικνύει την αποτελεσματικότητα του εναλλακτικού χρονοδρομολογητή, ενώ παράλληλα προτείνει πιθανές μελλοντικές επεκτάσεις για περεταίρω έρευνα πάνω στο συγκεκριμένο αντικείμενο.