Δρομολόγηση βάσει κόστους πόρων και χρονικής απόκρισης σε σύστημα Kubernetes

Τσιακατάρας, Γεώργιος; Tsiakataras, Georgios

dc.contributor.author	Τσιακατάρας, Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Tsiakataras, Georgios	en
dc.date.accessioned	2024-07-05T07:16:41Z
dc.date.available	2024-07-05T07:16:41Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/59807
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.27503
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Συστήματα Kubernetes	el
dc.subject	Αλγόριθμοι δρομολόγησης	el
dc.subject	Μετρικές σύγκρισης	el
dc.subject	Χρόνος απόκρισης	el
dc.subject	Κόστος πόρων	el
dc.subject	Kubernetes	en
dc.subject	Scheduling algorithms	en
dc.subject	Performance metrics	en
dc.subject	Response time	en
dc.subject	Resources cost	en
dc.title	Δρομολόγηση βάσει κόστους πόρων και χρονικής απόκρισης σε σύστημα Kubernetes	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Επιστήμη Υπολογιστών	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-03-22
heal.abstract	Στην σημερινή εποχή, η πλατφόρμα Kubernetes είναι ευρέως διαδεδομένη για τη διαχείριση εφαρμογών κυρίως σε cloud συστήματα. Με την ζήτηση αυτή παρουσιάζεται και παράλληλη ανάπτυξή σε εργαλεία που επεκτείνουν τις βασικές λειτουργίες της. Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που σχετίζονται με ην πλατφόρμα είναι η βέλτιστη δρομολόγηση των εφαρμογών προς εκτέλεση. Γύρω από το πρόβλημα αυτό, αναπτύσσονται συνεχώς καινούργιες τεχνικές για την βελτιστοποίηση του ως προς τις ανάγκες του χρήστη, της εφαρμογής και της υποδομής. Έτσι, σκοπός της εργασίας αυτής είναι η ανάλυση της διαδικασίας scheduling μέσω ορισμένων αλγορίθμων με διαφορετικές ιδιότητες, αξιοποιώντας παράλληλα διαθέσιμα εργαλεία του Kubernetes οικοσυστήματος. Αρχικά θα αναλυθούν ορισμένα στοιχεία του Kubernetes και ένας αριθμός επεκτάσεων του που θα είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη των αλγόριθμων scheduling. Επίσης αναλύεται λεπτομερώς η διαδικασία του scheduling και των στοιχείων που το συντάσσουν καθώς επίσης αναφέρονται και τεχνικές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν κατά την εκτέλεση του για παραγωγή καλύτερων αποτελεσμάτων. Οι αλγόριθμοι scheduling που θα αναλυθούν θεωρητικά αλλά και θα συγκριθούν μέσω πειράματος είναι τρεις. Ο πρώτος αποτελεί τον αλγόριθμο NetMARKS που εστιάζει στην βελτίωση του χρόνου απόκρισης χρησιμοποιώντας τις δυνατότητες του εργαλείου Istio αλλά δεν λαμβάνει υπόψιν του άλλους πόρους του συστήματος δημιουργώντας έτσι πιθανά προβλήματα σε κατανάλωση ενέργειας αλλά και σε απόδοση. Ο δεύτερος αλγόριθμος είναι ο Bin Balancer που εστιάζει στην βελτίωση της ισορροπίας κόστους, μια μετρική που θα αναλυθεί περισσότερο εντός του έργου, κάνοντας χρήση του εργαλείου OpenCost αδιαφορώντας ωστόσο για τον χρόνο απόκρισης. Τέλος περιγράφεται ο Combined αλγόριθμος που αποτελεί συνδυασμό του NetMARKS και του BinBalancer. Οι αλγόριθμοι μεταξύ του παρουσιάζουν αρκετές διαφορές οι οποίες θα περιγράφουν θεωρητικά και θα επιβεβαιωθούν πειραματικά. Τα αποτελέσματα τους θα συγκριθούν και με τον default scheduler του Kubernetes, ο οποίος θα αποτελέσει τη σταθερά σύγκρισης για την καταγραφή της επίδοσής τους. Τα συμπεράσματα που θα προκύψουν θα δώσουν μια καθαρή εικόνα για την επίδραση του scheduler στο σύστημα και πως μπορεί να προσαρμοστεί ανάλογα με τις εκάστοτε ανάγκες.	el
heal.abstract	In today's world, Kubernetes systems are widely used for managing applications in cloud systems. With this demand comes parallel development with tools that extend their functionality. However, the problem of scheduling in Kubernetes is of particular importance and new techniques are constantly being developed to optimize it with respect to the needs of the user, the application and the infrastructure. Thus, the purpose of this thesis is to analyze the scheduling process through some algorithms with different properties, while utilizing several tools of the Kubernetes ecosystem. First, some elements of Kubernetes and some of its extensions vital for the development of scheduling algorithms will be analyzed. It also analyses in detail the scheduling process and the elements that compose it, as well as the techniques that can be used in its execution to produce better results. The scheduling algorithms that will be analyzed theoretically and compared through experimentation are three. the first algorithm analyzes the NetMARKS algorithm that focuses on improving the response time of the application using Istio metrics but disregards other system recourses, leading to possible issues regarding energy consumption and system performance. The second algorithm is Bin Balancer that focuses on improving cost balance, a metric that will be further analyzed within the thesis, using metrics provided by OpenCost but does not take into account the response time of the application. The final algorithm is the combined algorithm that will be a combination of NetMARKS and Bin Balancer. Those algorithms present some differences that will be analyzed theoretically and then confirmed with experiments. Their results will also be compared with the default Kubernetes scheduler so that there is a better insight into its influence on the system. The resulting conclusions will give a clear picture of the scheduler's impact on the system and how it can be adjusted as needed.	en
heal.advisorName	Τσανάκας, Παναγιώτης	el
heal.committeeMemberName	Σούντρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ξύδης, Σωτήριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	78 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false