Energyefficient Kubernetes

Abstract

Cloud Computing hat sich als unverzichtbarer Bestandteil der IT-Welt etabliert. Es ermöglicht Unternehmen, Ressourcen wie CPU und Arbeitsspeicher flexibel und bedarfsgerecht zu nutzen. Eine eziente Nutzung dieser Ressourcen ist entscheidend, da eine ineziente Nutzung mit einem erhöhten Stromverbrauch einhergeht. Bei der Produktion von Strom werden, direkt oder indirekt, Treibhausgase emittiert. Aufgrund des kontinuierlichen und starken Wachstums von Kubernetes als Schlüsseltechnologie besteht ein erhebliches Potenzial, die CO2-Emissionen durch eine ezientere Nutzung dieser Plattform zu reduzieren. Diese Arbeit untersucht den Energieverbrauch von Kubernetes-Clustern mithilfe des KeplerProjektes und zielt darauf ab, Strategien zur Steigerung der Energieezienz zu identifizieren und zu bewerten. Im Zentrum stehen dabei zwei Hauptansätze: der Vergleich von Monolithen und Microservices hinsichtlich ihres Energieverbrauchs und die Evaluation des Einsatzes des Vertical Pod Autoscalers (VPA) zur Optimierung der Ressourcennutzung. In der Untersuchung des ersten Ansatzes wurde festgestellt, dass die Deploymentstrategie (Monolith vs. Microservices) allein keine signifikante Auswirkung auf die Energieezienz hat. Der Energieverbrauch wird hauptsächlich durch den Idle Energieverbrauch der Nodes beeinflusst. Der zweite Ansatz dieser Arbeit, der Einsatz des Vertical Pod Autoscalers, zeigte hingegen positive Eekte auf die Energieezienz. Durch die dynamische Anpassung der Ressourcenanforderungen von Pods und durch das Entfernen von Nodes konnte die Auslastung der Nodes verbessert und somit der Idle Energieverbrauch verringert werden. Dies führte zu einer signifikanten Reduktion des Energieverbrauchs. Diese Arbeit bietet wichtige Einsichten in die Energieezienz von Kubernetes-Clustern und zeigt auf, dass insbesondere die Reduktion des Idle Energieverbrauchs und der gezielte Einsatz von Ressourcenmanagement-Tools entscheidend für ezientere Ressourcennutzung sind.