Exploring WebAssembly-Based Microservices Implementation & Deployment Methods in Kubernetes

Abstract

Diese Arbeit stellt Methoden zur Integration von WebAssembly (Wasm) Workloads in Kubernetes (K8s) Umgebungen vor. Die daraus resultierende hybride Architektur nutzt die Vorteile beider Technologien, einschließlich der Skalierbarkeit, Lastverteilung und Hochverfügbarkeit von K8s sowie der Plattform-unabhängigkeit, Geschwindigkeit und Sicherheitsvorteile von Wasm. Es werden zwei Methoden vorgestellt: eine, die crun mit WasmEdge nutzt, und die andere, die containerd, einen containerd-shim und Fermyon Spin verwendet. Diese Arbeit demonstriert eine erfolgreiche K8s-Cluster-Implementierung, bei der Worker-Knoten Rust-basierte Wasm- Microservices unter Verwendung dieser Methoden ausführen. Diese Arbeit legt den Grundstein für innovative Implementierungen von Wasm-basierten Microservices innerhalb von K8s.

This thesis presents methods for integrating WebAssembly (Wasm) workloads into Kubernetes (K8s) environments. The resulting hybrid architecture leverages the advantages of both technologies, including K8s’ scaling, load balancing, and high availability, alongside Wasm’s portability, speed, and security benefits. It presents two distinct methods: one leveraging crun with WasmEdge and the other utilizing containerd, containerd-shim, and Fermyon Spin. The thesis demonstrates a successful K8s cluster implementation where worker nodes execute Rust-based Wasm microservices using these methods. This work establishes a foundation for innovative Wasm-based microservice deployment within K8s.