Effiziente Bereitstellungsprozesse in containerisierten Systemen

Abstract

Trends im Bereich der künstlichen Intelligenz, die zunehmende Digitalisierung von Unternehmen wie auch die Transformation in die Cloud erfordern viele Ressourcen und führen zu unterschiedlichen Anforderungen an Computersysteme. Darüber hinaus steigt der Bedarf, Schritte zur Optimierung der Sicherheit von Software über den gesamten Entwicklungsprozess hinweg zu integrieren. Zur Bewältigung dieser Herausforderungen bietet die Automatisierung von Prozessen einige Lösungsansätze. Kombiniert mit modernen Konzepten wie CI/CD und der Containervirtualisierung können diese Ansätze zu effizienten Lösungen führen. Um mögliche Optimierungen zu identifizieren und eine effiziente Lösung darzustellen, erörtert diese Arbeit die Anwendung der Warteschlangentheorie und einiger damit verbundener Gesetzmäßigkeiten. Es wird anhand von Versuchen gezeigt, inwiefern sich vor allem die Gesetze Amdahls und Gustafsons auf die Architektur von CI/CD-Pipelines auswirken und welche Optimierungen durch sie möglich sind. Durch die Anpassung einer klassischen, seriellen Pipeline hin zu einer parallelen Pipeline sowie den Einsatz von Containern wird gezeigt, dass die Effizienz signifikant verbessert werden kann. Diese Verbesserung resultiert besonders aus der Verringerung der Durchlaufzeit und dem optimierten Einsatz von Ressourcen. Damit zeigen die Ergebnisse, dass die Optimierung der Architektur von CI/CD-Pipelines sinnvoll ist und zu einer effizienteren Ausführung beiträgt. Außerdem unterstreichen sie die Bedeutung der Warteschlangentheorie und der damit verbundenen Gesetzmäßigkeiten für die Optimierung von Prozessen innerhalb von CI/CD-Pipelines.

Trends in the field of artificial intelligence, the increasing digitalization of companies and the transformation to the cloud require many resources and lead to different requirements for computer systems. In addition, there is an increasing need to integrate steps to optimize the security of software throughout the entire development process. To overcome these challenges, the automation of processes offers some possible solutions. Combined with modern concepts such as CI/CD and container virtualization, these approaches can lead to efficient solutions. In order to identify possible optimizations and present an efficient solution, this thesis discusses the application of queueing theory and some associated laws. Experiments are used to show the extent to which Amdahl’s and Gustafson’s laws in particular affect the architecture of CI/CD pipelines and which optimizations are possible using them. By adapting a classic, serial pipeline to a parallel pipeline and using containers, it is shown that efficiency can be significantly improved. This improvement results in particular from the reduction in throughput time and the optimized use of resources. The results thus show that optimizing the architecture of CI/CD pipelines makes sense and contributes to more efficient execution. They also underline the importance of queueing theory and the associated laws for the optimization of processes within CI/CD pipelines.