Πειραματική Αξιολόγηση Εφαρμογών σε Kata Runtimes υπό Συνθήκες Παρεμβολών

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία διερευνά τη συγκριτική απόδοση διαφορετικών εκτελεστικών περιβαλλόντων containers στο πλαίσιο της υπολογιστικής των παρυφών (edge computing), εστιάζοντας στην αξιολόγηση των trade-offs μεταξύ ασφάλειας και απόδοσης. Συγκεκριμένα, εξετάζεται η επίδραση του overhead εικονικοποίησης στην απόδοση των Kata containers, τα οποία ενσωματώνουν την εικονικοποίηση υλικού μέσω Firecracker, σε σύγκριση με τα παραδοσιακά regular containers. Η μεθοδολογία περιλαμβάνει εκτεταμένη πειραματική αξιολόγηση σε περιβάλλον Kubernetes υπό διαφορετικά σενάρια παρεμβολής πόρων και δέσμευσης CPU. Μετρώνται κρίσιμες μετρικές απόδοσης σε πολλαπλά επίπεδα: επίπεδο εφαρμογής (latency, throughput), επίπεδο συστήματος (CPU utilization, IPC, context switches, cache miss rate), και επίπεδο δικτύου (overhead). Η ανάλυση εστιάζει στον εντοπισμό κρίσιμων σημείων απόδοσης και στην κατανόηση των αρχιτεκτονικών παραγόντων που επηρεάζουν την κλιμακωσιμότητα των δύο προσεγγίσεων. Η εργασία συμβάλλει στην κατανόηση του πώς η εικονικοποίηση επηρεάζει την απόδοση σε περιβάλλοντα περιορισμένων πόρων που συναντώνται στο edge computing. Αναλύονται οι μηχανισμοί I/O (virtio-block vs overlay filesystem), τα mode transitions, και η διαχείριση μνήμης ως πηγές overhead. Τα αποτελέσματα παρέχουν πρακτική καθοδήγηση για την επιλογή κατάλληλου container runtime ανάλογα με τις απαιτήσεις απόδοσης, ασφάλειας, και διαθέσιμων πόρων, καθώς και για τη βελτιστοποίηση της αξιοποίησης πόρων.