쿠버네티스 네트워킹을 위한 컨테이너 네트워크 인터페이스 성능 분석

Abstract

본 논문에서는 다양한 쿠버네티스 네트워킹을 위한 컨테이너 네트워크 인터페이스(CNI, Container Network Interface)들에 대하여 프로토콜별 성능을 정량적으로 비교 분석한다. 이를 위하여, Calico, Flannel, Cilium, Antrea 4종의 CNI에 대하여 터널링 방식, 암호화 통신 및 네트워크 트래픽 관리 방식을 적용하여 14가지 조합으로 테스트 베드를 설계하고 구현한 후 각 인터페이스 별 성능을 분석한다. 성능 분석을 위하여 TCP 및 UDP 처리량, TCP 및 UDP 지연시간, HTTP 지연시간 및 데이터 전송량, 타임아웃 발생 횟수 지표를 측정하여 CNI에 따른 쿠버네티스 네트워킹 성능 분석을 수행한다. 본 논문에서 제안하는 CNI 별 성능 분석 결과는 다양한 네트워크 제약 사항과 서비스 요구 사항에 적합하도록 선별하여 활용할 수 있을 것이다.

This paper quantitatively compares and analyzes the performance of various Container Network Interfaces (CNIs) for Kubernetes networking based on different protocols. To achieve this, we design and implement a testbed to evaluate four CNIs—Calico, Flannel, Cilium, and Antrea—by applying different tunneling methods, encrypted communication, and network traffic management techniques, resulting in 14 unique combinations. Performance analysis is conducted by measuring key metrics, including TCP and UDP throughput, TCP and UDP latency, HTTP latency, data transfer volume, and network timeout occurrences. Based on these experimental results, We establish criteria for selecting the most suitable CNI, considering workload characteristics and performance requirements.