Design and Implementation of the clusterf Load Balancer for Docker Clusters
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2016-10-27
Department
Major/Subject
Tietoverkot
Mcode
S3022
Degree programme
Tietoliikennetekniikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
97+7
Series
Abstract
Docker uses the Linux container namespace and cgroup primitives to provide isolated application runtime environments, allowing the distribution of self-contained application images that can be run in the form of Docker containers. Container platforms provide the infrastructure needed to deploy horizontally scalable container services into the Cloud, including orchestration, networking, service discovery and load balancing. This thesis studies container networking architectures and existing Cloud load balancer implementations to create a design for a scalable load balancer using the Linux IPVS network-level load balancer implementation. The clusterf load balancer architecture uses a two-level load balancing scheme combining different packet forwarding methods for scalability and compatibility with existing Docker applications. A distributed load balancer control plane is implemented to provide automatic load balancing for Docker containers. The clusterf load balancer is evaluated using a testbed environment, measuring the performance the network-level Linux IPVS implementation. The scalability of the clusterf load balancer is tested using Equal-Cost Multi-Path (ECMP) routing and IPVS connection synchronization The result is that the network-level Linux IPVS load balancer performs significantly better than the application-level HAProxy load balancer in the same configuration. The clusterf design allows for horizontal scaling with connection failover between IPVS load balancers. The current clusterf implementation requires the use of asymmetric routing within a network, such as provided by local Ethernet networks. Extending the clusterf design to support deployment onto existing Cloud infrastructure platforms with different networking implementations would qualify the clusterf load balancer for use in container platforms.Docker tarjoaa omavaraisia sovelluslevykuvia joita voidaan siirtää eri tietokoneille ja tavan suorittaa kyseisiä sovelluslevykuvia Docker konttien muodostamissa eristetyssä sovellusympäristöissä. Konttialustat tarjoavat pilvessä ajettavien skaalautuvien sovelluspalveluiden käyttöönottoon vaadittuja peruspalveluita, kuten orkestrointia, verkkoviestintää, palvelinetsintää sekä kuormantasausta. Tämä työ tutkii konttiverkkojen arkkitehtuuria sekä olemassa olevia pilvikuormantasaajatoteutuksia luodakseen skaalautuvan Linux IPVS-toteutukseen pohjautuvan verkkotason kuormantasaajan toteutusmallin. Tämä clusterf kuormantasaaja käyttää kaksikerroksista kuormantasausmallia joka yhdistää eri kuormantasausmenetelmiä saavuttaakseen sekä skaalautuvuuden että yhteensopivuuden olemassa olevien Docker konttisovelluksien kanssa. Työssä toteutetaan hajautettu ohjauspinta joka tarjoaa automaattisen kuormatasauksen Docker konttisovelluksille. Tämän clusterf kuormantasausmallin toteutusta arvioidaan erillisessä ympäristössä mittaamalla Linux IPVS-toteutuksen tarjoama suorituskyky. Tämän clusterf kuormantasaajan skaalautuvuus arvioidaan käyttäen Equal-Cost Multi-Path (ECMP) reititystä sekä IPVS-yhteystilojen synkronointia. Tutkimustyön tuloksena nähdään että verkkotason IPVS kuormantasaaja suoriutuu huomattavasti paremmin kuin sovellustason HAProxy kuormantasaaja samassa konfiguraatiossa. Tämä clusterf toteutus mahdollistaa myös kuormantasaajan skaalautumisen, sallien yhteyksien siirtämisen kuormantasaajalta toiselle. Nykyinen clusterf toteutus perustuu epäsymmetrisen reitityksen käyttöön, joka onnistuu Ethernet-pohjaisessa paikallisverkoissa. Toteutuksen laajentaminen mahdollistaakseen käyttöönoton erilaisia verkkototeutuksia käyttävien pilvialustojen päällä sallisi clusterf-kuormantasaajan käytön osana yleistä konttialustaa.Description
Supervisor
Kantola, RaimoThesis advisor
Sarolahti, PasiKeywords
Docker, load balancing, DSR, NAT, service discovery, container platforms
