[論文レビュー] Kubernetes as an Availability Manager for Microservice Applications

Leila Abdollahi Vayghan, Mohamed Aymen Saied+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 15, 2019

Software System Performance and Reliability参考文献 12被引用数 33

ひとこと要約

本論文は、Kubernetes がマイクロサービスアプリの可用性をどのように管理するかを評価し、公開クラウドとプライベートクラウドのアーキテクチャ、Kubernetes のヒーリング、冗長性を検討し、Availability Management Framework (AMF) と比較する。

ABSTRACT

The move towards the microservice based architecture is well underway. In this architectural style, small and loosely coupled modules are developed, deployed, and scaled independently to compose cloud-native applications. However, for carrier-grade service providers to migrate to the microservices architectural style, availability remains a concern. Kubernetes is an open source platform that defines a set of building blocks which collectively provide mechanisms for deploying, maintaining, scaling, and healing containerized microservices. Thus, Kubernetes hides the complexity of microservice orchestration while managing their availability. In a preliminary work we evaluated Kubernetes, using its default configuration, from the availability perspective in a private cloud settings. In this paper, we investigate more architectures and conduct more experiments to evaluate the availability that Kubernetes delivers for its managed microservices. We present different architectures for public and private clouds. We evaluate the availability achievable through the healing capability of Kubernetes. We investigate the impact of adding redundancy on the availability of microservice based applications. We conduct experiments under the default configuration of Kubernetes as well as under its most responsive one. We also perform a comparative evaluation with the Availability Management Framework (AMF), which is a proven solution as a middleware service for managing high-availability. The results of our investigations show that in certain cases, the service outage for applications managed with Kubernetes is significantly high.

研究の動機と目的

• キャリアグレードの環境で可用性を確保しつつ、マイクロサービスへの移行を推進する。
• プライベートクラウドおよびパブリッククラウド環境での可用性のための Kubernetes のデフォルト設定と最適化設定を評価する。
• マイクロサービスアプリケーションの可用性に対する冗長性追加の影響を評価する。
• Kubernetes ベースの可用性管理と Availability Management Framework (AMF) の比較。
• Kubernetes のヒーリング効果がサービスの継続性に影響するシナリオを分析する。

提案手法

• 可用性を検討するために、パブリッククラウドとプライベートクラウドでマイクロサービスを展開するアーキテクチャを提案する。
• サービス可用性を維持する手段としての Kubernetes ヒーリング機構を検討する。
• Kubernetes のデフォルト構成と最も応答性の高い構成の下で実験を行う。
• 高可用性のミドルウェアソリューションとして AMF を用いた比較評価を実施する。
• マイクロサービス展開における冗長性の可用性への影響を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なるクラウドアーキテクチャにおいて、Kubernetes のヒーリングは管理されたマイクロサービスの可用性にどのような影響を与えるか？
• RQ2 マイクロサービスベースのアプリケーションの可用性に対する冗長性の適用の影響は何か？
• RQ3 Kubernetes はマイクロサービスの高可用性提供において AMF とどう比較されるか？
• RQ4 Kubernetes 有効可用性に関して、パブリッククラウドとプライベートクラウドの導入にはどのような差異が生じるか？
• RQ5 デフォルト構成と最も応答性の高い Kubernetes 構成は、障害発生時の動作にどのような影響を与えるか？

主な発見

• 特定の場合において、Kubernetes が管理するアプリケーションのサービス障害は著しく高くなることがある。
• Kubernetes のヒーリング能力は可用性に寄与するが、設定によって効果は異なる。
• 冗長性は可用性の結果を変える可能性があり、いくつかのシナリオでは改善が観察される。
• Kubernetes の可用性性能は AMF と異なり、Kubernetes ネイティブ管理とミドルウェアベースのアプローチのトレードオフを示している。
• パブリッククラウドとプライベートクラウドのアーキテクチャは、Kubernetes 管理下で異なる可用性特性を示す。