Μικροϋπηρεσίες και υπολογιστικό νέφος μια τεχνοοικονομική προσέγγιση

Abstract

Η συνεχόμενη αύξηση της εξάρτησης των ανθρώπων γύρω από τις ηλεκτρονικές συσκευές έχει οδηγήσει στην εμφάνιση ολοένα και περισσότερο απαιτητικών εφαρμογών, με όρους απαιτούμενων υπολογιστικών πόρων και προσαρμογής σε δυναμικές δικτυακές συνθήκες, λειτουργία σε μεγάλη κλίμακα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν οι εφαρμογές αναμετάδοσης βίντεο (streaming) αλλά και άλλου είδους υπηρεσιών, όπως είναι το Netflix και το Uber. Η αύξηση των αιτημάτων από τους χρήστες προς τις διάφορες υπηρεσίες, αλλά και οι απαιτητικές εφαρμογές, έχουν δημιουργήσει την ανάγκη καλύτερου σχεδιασμού αυτών με σκοπό την πλήρη αξιοποίηση των υπολογιστικών πόρων. Το παραπάνω πρόβλημα προσπαθεί να λύσει η αρχιτεκτονική των μικροϋπηρεσιών (microservices). Η διπλωματική εργασία εξετάζει πως η αρχιτεκτονική των μικροϋπηρεσιών μπορεί να αξιοποιηθεί κατάλληλα, ώστε να υπάρξει σωστή χρήση πόρων, τόσο σε τεχνικό όσο και σε οικονομικό επίπεδο. Η κύρια προσέγγιση της παραπάνω αρχιτεκτονικής είναι η δημιουργία μιας εφαρμογής, η οποία θα αποτελείται από πλήθος άλλων μικρότερων υπηρεσιών. Αυτές οι μεμονωμένες μικροϋπηρεσίες αναπτύσσονται ανεξάρτητα η μία από την άλλη και επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω μιας διεπαφής προγράμματος εφαρμογής (API). Μελετήθηκαν οι μικροϋπηρεσίες από θεωρητικής σκοπιάς ως προς το τι έχουν να προσφέρουν τόσο στο χρήστη όσο και στον δημιουργό της εφαρμογής, αλλά και στο που χωλαίνει αυτού του είδους η προσέγγιση. Για να υποστηριχθεί αυτή η θεωρητική μελέτη αναπτύχθηκε μια εφαρμογή η οποία αποτελείται από μικρότερες υπηρεσίες, δηλαδή αναπτύχθηκε με την λογική των μικροϋπηρεσιών, αλλά δημιουργήθηκε και με τη μονολιθική προσέγγιση με σκοπό να πραγματοποιηθεί η καλύτερη δυνατή σύγκριση ανάμεσα στις δύο αρχιτεκτονικές προσεγγίσεις. Η ανάπτυξη των εφαρμογών έλαβε χώρα στο περιβάλλον Docker. Κάθε υπηρεσία αναπτύσσεται στον δικό της υποδοχέα (container) και είναι πλήρως αυτόνομη και ανεξάρτητη από τις υπόλοιπες. Οι υποδοχείς μπορούν εύκολα να δημιουργήσουν αντίγραφα του εαυτού τους, μέσω μια εικόνας που τους έχει οριστεί, με σκοπό την εξυπηρέτηση περισσότερων αιτημάτων. Για την δημιουργία και την ενορχήστρωση αυτών χρησιμοποιήθηκε το σμήνος docker (docker swarm). Η έρευνα προχωράει ένα βήμα παρακάτω και προτείνει μια διαφορετική προσέγγιση ως προς το πως να επέρχεται αύξηση των πόρων στις μικροϋπηρεσίες, δηλαδή προτείνεται ένας διαφορετικός τρόπος επέκτασης των υποδοχέων. Η λογική που εξετάζεται είναι ότι η δημιουργία νέου υποδοχέα δε πρέπει να συμβαίνει με βάση την χρήση του επεξεργαστή αλλά με βάση το χρόνο των απαντήσεων των αιτημάτων. Πραγματοποιήθηκαν συγκρίσεις ανάμεσα στην μονολιθική προσέγγιση και στην αρχιτεκτονική των μικροϋπηρεσιών, σε συνδυασμό με τον νέο τρόπο κλιμάκωσης, με σκοπό τη μέτρηση των πόρων που μπορούν να εξοικονομηθούν ή να χρησιμοποιηθούν διαφορετικά. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν ήταν πολύ ενθαρρυντικά, διότι χωρίς να μειώνεται σημαντικά η μέση ποιότητα εξυπηρέτησης, κατέστη εφικτό να εξοικονομηθεί μεγάλο ποσοστό υπολογιστικών πόρων. Τέλος, υπάρχει μια οικονομική ανάλυση με σκοπό να αποτυπωθεί και από οικονομικής σκοπιάς το αντίκτυπο της χρήσης των μικροϋπηρεσιών σε συνδυασμό με τη διαφορετική λογική στην επεκτασιμότητα των υποδοχέων.