Разработка симулятора Kubernetes

Любое современное высоконагруженное приложение не сможет масштабироваться без распределенной архитектуры. Кластер, на котором исполняются такие приложения может начислять сотни, а то и тысячи узлов. С ростом размера кластера возникают все более нетривиальные задачи по его управлению. Kubernetes – это программное обеспечение для автоматизации развёртывания, масштабирования и управления контейнеризированными приложениями, использующееся крупнейшими провайдерами облачных услуг – AWS, Google Cloud, Azure, а также множеством IT-компаний по всему миру. Алгоритмы, лежащие в основе работы таких компонентов Kubernetes как планировщик, автоскейлер узлов и подов, являются предметом активных исследований. Зачастую размеры и стоимость кластера не позволяют проводить такие исследования в нужном объеме и с нужной скоростью. Для этого необходима компьютерная модель – симулятор, которая должна достаточно точно моделировать работу важных компонент, при этому опуская незначимые детали функционирования для ускорения моделирования и упрощения использования. DSLab – это фреймворк для построения программных систем в парадигме дискретно-событийного имитационного моделирования. Любой моделируемый объект является во фреймворке компонентом симуляции, способным обрабатывать события и отправлять их другим компонентам. В данной работе на основе DSLab разработан симулятор Kubernetes кластера, содержащего все ключевые функции оригинальной системы. Симулятор предоставляет множество открытых и удобных интерфейсов для исследователей управления ресурсами, а с его помощью возможно проверять исследовательские гипотезы быстро и дешево на среднестатистическом вычислительном устройстве при масштабе в 1000 узлов и 100000 подов. Отличительной особенностью текущего симулятора от аналогов является способность воспроизводить историю событий, производительность, а также моделирование работы автоскейлеров.