A key challenge in the field of cloud computing is to automatically scale software containers in a way that accurately matches the demand for the services they run. To manage such components, container orchestrator tools such as Kubernetes are employed, and in the past few years, researchers have attempted to optimise its autoscaling mechanism with different approaches. Recent studies have showcased the potential of Actor-Critic Deep Reinforcement Learning (DRL) methods in container orchestration, demonstrating their effectiveness in various use cases. However, despite the availability of solutions that integrate multiple container performance metrics to evaluate autoscaling decisions, a critical gap exists in understanding how model-free DRL algorithms interact with a state space based on those metrics. Thus, the primary objective of this thesis is to investigate the impact of the state space definition on the performance of model-free DRL methods in the context of horizontal autoscaling within Kubernetes clusters. In particular, our findings reveal distinct behaviours associated with various sets of metrics. Notably, those sets that exclusively incorporate parameters present in the reward function demonstrate superior effectiveness. Furthermore, our results provide valuable insights when compared to related works, as our experiments demonstrate that a careful metric selection can lead to remarkable Service Level Agreement (SLA) compliance, with as low as 0.55% violations and even surpassing baseline performance in certain scenarios. / En viktig utmaning inom området molnberäkning är att automatiskt skala programvarubehållare på ett sätt som exakt matchar efterfrågan för de tjänster de driver. För att hantera sådana komponenter, container orkestratorverktyg som Kubernetes används, och i det förflutna några år har forskare försökt optimera dess autoskalning mekanism med olika tillvägagångssätt. Nyligen genomförda studier har visat potentialen hos Actor-Critic Deep Reinforcement Learning (DRL) metoder i containerorkestrering, som visar deras effektivitet i olika användningsfall. Men trots tillgången på lösningar som integrerar flera behållarprestandamått att utvärdera autoskalningsbeslut finns det ett kritiskt gap när det gäller att förstå hur modellfria DRLalgoritmer interagerar med ett tillståndsutrymme baserat på dessa mätvärden. Det primära syftet med denna avhandling är alltså att undersöka vilken inverkan statens rymddefinition har på prestandan av modellfria DRL-metoder i samband med horisontell autoskalning inom Kubernetes-kluster. I synnerhet visar våra resultat distinkta beteenden associerade med olika uppsättningar mätvärden. Särskilt de set som uteslutande innehåller parametrar som finns i belöningen funktion visar överlägsen effektivitet. Dessutom våra resultat ge värdefulla insikter jämfört med relaterade verk, som vår experiment visar att ett noggrant urval av mätvärden kan leda till anmärkningsvärt Service Level Agreement (SLA) efterlevnad, med så låg som 0, 55% överträdelser och till och med överträffande baslinjeprestanda i vissa scenarier.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-344424 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Praturlon, Tommaso |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:939 |
Page generated in 0.003 seconds