Kepler

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Keplerとは
主な特徴
メリット・デメリット
類似プロダクト
動作環境
Keplerのライセンス
製品ダウンロード
参考情報
オープンソース年間サポートサービス

Keplerとは

Kepler（Kubernetes-based Efficient Power Level Exporter)は、Kubernetes環境における効率的な電力レベルのエクスポートを目的としたオープンソースのツールです。持続可能なコンピューティングに焦点を当てており、クラウドネイティブなアプリケーションが消費する電力を正確に測定し、分析することで、リソースの無駄遣いを減少させ、持続可能なIT運用を支援します。

Keplerの実体はPrometheusエクスポーターです。
Keplerでは、

eBPF: Linuxカーネルに組み込まれた強力な技術で、ユーザースペースのプログラムをカーネル内で効率的に実行できる機能
kprobe: Linuxカーネルの特定の関数をフックして、その実行時にデータを収集したり、処理をカスタマイズしたりできる機能

を使用してCPUパフォーマンス・カウンターとLinuxカーネル・トレースポイントをプローブします。 sysfsからのこれらのデータと統計情報をMLモデルにフィードして、Podによるエネルギー消費を推定することができます。

主な特徴

電力モデル	Kubernetesクラスター内のコンテナとノードの電力消費をリアルタイムで監視し、データを提供します。使用するシナリオによって、下記のような複数のモデリングアプロ―チを使用して電力値を算出します。電力比率モデリング電力推定モデリング事前トレーニング済の電力モデル
eBPF/kprobeを利用したモニタリング	eBPFおよびkprobeの機能を利用して、ハードウェアCPUイベントを監視したり、下記のようなプロセス（タスク）の統計値を取得します。プロセス実行時間 CPUサイクル CPU命令数キャッシュミス数ページキャッシュヒット数などこれにより、従来の方法に比べて、高精度のデータの収集が可能です。
Prometheus/ Grafana統合	PrometheusやGrafanaと連携し、電力データをメトリクスとして管理可能です。集めた電力データは、グラフやダッシュボードを通じて可視化され、分かりやすい形で分析することができます。
Kepler モデルサーバーとの連携	Keplerモデルサーバーは、Keplerのエネルギー関連メトリックに基づいて、電力モデルのトレーニング、エクスポート、提供、および利用のための補足ツールです。これにより、ある環境からメトリックを収集し、パイプラインフレームワークを使用して電力モデルをトレーニングし、電力メーター (エネルギー測定) が利用できない別の環境に提供するための Kepler のエコシステムを提供します。

メリット・デメリット

メリット・必要性

持続可能な運用: 電力消費を正確に把握することで、エネルギー効率の高い運用が可能になり、環境負荷を軽減します。
コスト削減: 電力消費の最適化を実現することで、運用コストの削減が期待できます。
レポート機能: 経営層やチームに対して、電力消費に関する定期レポートを作成でき、データに基づく意思決定が可能です。

デメリット・注意点・課題

初期導入の手間: Kubernetes環境への導入には、一定の技術的知識が必要となり、初期設定に手間がかかる場合があります。
リソースの負荷: 電力データ収集のための追加リソースが必要となるため、大規模な環境ではパフォーマンスに影響を与えることがあります。
限られたサポート: オープンソースプロジェクトであるため、公式なサポートは限定的で、コミュニティの支援に依存することになります。

類似プロダクト

Prometheus: プロメテウス。GO言語で書かれたオープンソースのモニタリングツールです。
Grafana: グラファナ。Grafana Labs社が開発したデータ可視化ツールです。

動作環境

Keplerは、Kubernetes（k8s）を前提としています。通常、動作には、k8sクラスターとPrometheusがインストールされていることが必要です。また、下記のような要件があります。

Kernel: 4.18以上
kubectl: v1.21.0以上

インストール方法としては、

マニフェストファイル
Helm Chart
Keplerオペレーター
RPM

などがあります。

参考： https://sustainable-computing.io/installation/strategy/

Keplerのライセンス

KeplerのeBPF のコードを除く部分に関しては、Apache2.0ライセンスです。 Apache License（アパッチ・ライセンス）のコードが使用されていることの明記を条件に、ソースコードの自由な改変と公開が認められています。eBPFのコードは、GNU General Public License, Version 2またはBSD 2条項ライセンスの条項のいずれかに従って配布されます。