Análise comparativa do uso de controladores para a escalabilidade horizontal no Kubernetes

Abstract

A escalabilidade horizontal é essencial para aplicações baseadas em microsserviços (ABMs) implantadas em contêineres. No Kubernetes, a solução mais utilizada para esse propósito é o \textit{Horizontal Pod Autoscaler} (HPA), que ajusta dinamicamente o número de réplicas de acordo com metas predefinidas de utilização de recursos computacionais, como CPU e memória. Contudo, por se tratar de uma solução genérica, o HPA nem sempre consegue se adaptar eficientemente aos dinâmicos padrões de carga, gerando desde sobre-provisionamento de recursos até instabilidade no serviço ao qual está acoplado.

Este trabalho propõe a utilização de teoria de controle para a construção de controladores que ajustem dinamicamente o número de réplicas da aplicação, avaliando o impacto dessas abordagens por meio de métricas quantitativas como tempo de resposta e precisão na utilização de recursos. Para isso, foi desenvolvido um ambiente experimental onde os controladores foram testados em diferentes cenários, permitindo analisar sua eficácia na adaptação da infraestrutura de microsserviços às variações de demanda. Os resultados obtidos demonstram o potencial dessas abordagens na melhoria da eficiência operacional e na estabilidade das aplicações em ambientes dinâmicos.