[논문 리뷰] Kubernetes as an Availability Manager for Microservice Applications

Leila Abdollahi Vayghan, Mohamed Aymen Saied외 2명|arXiv (Cornell University)|2019. 01. 15.

Software System Performance and Reliability참고 문헌 12인용 수 33

한 줄 요약

이 논문은 Kubernetes가 마이크로서비스 애플리케이션의 가용성을 어떻게 관리하는지 평가하고, 공용/사설 클라우드 아키텍처, Kubernetes 회복(치유) 메커니즘, 중복성 등을 탐구하며 Availability Management Framework(AMF)와의 비교를 제시합니다.

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.

연구 동기 및 목표

• 캐리어급 설정에서 가용성을 보장하면서 마이크로서비스로의 전환을 촉진한다.
• 사설 및 공용 클라우드 아키텍처에서 가용성을 위한 Kubernetes 기본 구성과 최적화 구성을 평가한다.
• 마이크로서비스 애플리케이션 가용성에 대한 중복성 추가의 영향을 평가한다.
• Kubernetes 기반 가용성 관리와 Availability Management Framework(AMF)를 비교한다.
• Kubernetes 회복 효율성이 서비스 연속성에 영향을 미치는 시나리오를 분석한다.

제안 방법

• 가용성 연구를 위해 공용 및 사설 클라우드에서 마이크로서비스를 배포하는 아키텍처를 제안한다.
• 서비스 가용성을 유지하는 수단으로 Kubernetes 회복 메커니즘을 검토한다.
• Kubernetes 기본 구성과 가장 반응이 빠른 구성 하에서 실험을 수행한다.
• 고가용성을 위한 미들웨어 솔루션으로 AMF와의 비교 평가를 수행한다.
• 마이크로서비스 배포에서 중복성이 가용성에 미치는 영향을 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 클라우드 아키텍처에서 관리되는 마이크로서비스의 가용성에 Kubernetes 회복이 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 마이크로서비스 기반 애플리케이션의 가용성에 중복성 적용이 미치는 영향은 무엇인가?
• RQ3 마이크로서비스의 고가용성을 제공하는 데 있어 Kubernetes는 AMF와 어떻게 비교되는가?
• RQ4 Kubernetes 기반 가용성에 관해 공용 및 사설 클라우드 배치에서 어떤 차이가 나타나는가?
• RQ5 기본 구성과 가장 반응성이 빠른 Kubernetes 구성 간의 중단 동작에 어떤 차이가 있는가?

주요 결과

• 특정 경우에 Kubernetes로 관리되는 애플리케이션의 서비스 중단이 상당히 높은 것으로 나타난다.
• Kubernetes 회복 능력은 구성에 따라 다르게 효율적이지만 가용성에 기여한다.
• 중복성은 가용성 결과를 바꿀 수 있으며 일부 시나리오에서 뚜렷한 개선이 관찰된다.
• Kubernetes의 가용성 성능은 AMF와 다르며 Kubernetes-네이티브 관리와 미들웨어 기반 접근 방식 간의 트레이드오프를 시사한다.
• 공용 및 사설 클라우드 아키텍처는 Kubernetes 관리 하에서 서로 다른 가용성 특성을 보여준다.