基于故障注入评估 Kubernetes 在云边环境中的韧性
分布式、并行与集群计算
2025-07-23 v1
摘要
Kubernetes 已成为 在云和边缘基础设施上部署容器化应用程序的 essential 平台。随着 Kubernetes 在 mission-critical 微服务中的采用不断增加，对在真实故障条件下评估系统韧性变得至关重要。然而，当前研究中对 Kubernetes 在混合云边环境中的系统韧性进行系统性评估尚存缺口。为填补这一空白，我们开发了一种 novel 韧性评估框架，将主流故障注入工具与自动化工作负载生成集成，以实现对云边 Kubernetes 的全面测试。多个故障注入平台，包括 Chaos Mesh、Gremlin 和 ChaosBlade，与真实流量仿真工具结合，实现了复杂故障情景的自动化编排。通过该框架，我们开展了一系列全面实验，系统性地针对云和云边环境中的节点级、 pod 级和网络故障进行测试。创建了首个针对混合云边 Kubernetes 部署的全面韧性数据集，包含 30 GB 以上的性能数据，来自 11,965 个故障注入情景，包括响应时间、故障率和错误模式。分析表明，云边部署在网络延迟和分区条件下表现出 80% 的优异响应稳定性，而云端部署在带宽受限条件下表现出 47% 更好的韧性，这为云边部署的架构决策提供了量化指导。
关键词
引用
@article{arxiv.2507.16109,
title = {Resilience Evaluation of Kubernetes in Cloud-Edge Environments via Failure Injection},
author = {Zihao Chen and Mohammad Goudarzi and Adel Nadjaran Toosi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.16109},
year = {2025}
}