La arquitectura de software basada en microservicios: Una revisión sistemática de la literatura

El estilo de arquitectura de software basado en microservicios se ha ido convirtiendo en un tema de interés debido a los múltiples beneficios que otorga a las organizaciones que lo adoptan para el desarrollo de sus sistemas de software. Este estilo propone desarrollar la aplicación como un conjunto de pequeños servicios, cada uno ejecutándose independientemente y comunicándose entre sí. El presente artículo busca identificar patrones, buenas prácticas y técnicas relacionadas con la arquitectura de software basada en microservicios. Para la identificación de los elementos mencionados se realizó una revisión sistemática de la literatura en las bases de datos reconocidas. De un total de 394 artículos revisados, se identificaron 24 artículos que hacen referencia a la arquitectura basada en microservicios y sus elementos. Luego de realizar una revisión sistemática de la literatura se pudo identificar 8 patrones en los cuales se destaca la contenerización de servicios y la descomposición de monolitos, 1 técnica relacionada a la migración de aplicaciones monolíticas a microservicios y 4 buenas prácticas destacadas las cuales pertenecen a DevOps.Trabajo de investigaciónLIMAEscuela Profesional de Ingeniería de SistemasIngeniería de Softwar

Exploring and categorizing maintainability assurance research for service and microservice-based systems

Im Laufe des Softwarelebenszyklus eines Programms innerhalb einer sich ständig wechselnden Softwareumgebung ist es wahrscheinlich, dass dieses Programm regelmäßig gewartet werden muss. Wartungen kosten Geld und somit ist es wichtig, dass ebensolche Wartungen effizient und effektiv durchgeführt werden können. Im Laufe der Geschichte der Softwareentwicklung traten unter anderem zwei Architekturmuster hervor: Serviceorientierte Architektur und Microservices. Da diese Architekturmuster ein hohes Maß an Wartbarkeit versprechen, wurden viele Altsysteme hin zu diesen modernen Architekturen migriert. Es kann fatale Folgen für Unternehmen haben, wenn Änderungen an einem System nicht schnell, risikofrei und fehlerfrei umgesetzt werden können. Es wurden bereits viele Forschungsarbeiten bezogen auf die Wartbarkeit von serviceorientierter Architektur publiziert. Systeme basierend auf Microservices fanden jedoch, bezogen auf Wartbarkeitssicherung, nicht viel Beachtung. Sämtliche Forschungsarbeiten befinden sich verteilt auf viele Literaturdatenbanken, wodurch ein umfassender Überblick erschwert wird. Um einen solchen Überblick bereitzustellen, führten wir im Rahmen dieser Bachelorarbeit eine systematische Literaturstudie durch, die sich mit der Wartbarkeitssicherung von serviceorienter Architektur und Systemen basierend auf Microservices beschäftigt. Zur Durchführung dieser systematischen Literaturstudie entwickelten wir eine Reihe von relevanten Forschungsfragen sowie ein striktes Forschungsprotokoll. Aufbauend auf diesem Protokoll sammelten wir insgesamt 223 Forschungsarbeiten von verschiedenen Herausgebern. Diese Arbeiten wurden bezüglich ihres Inhalts zuerst in drei Gruppen von Kategorien unterteilt (architektonisch, thematisch und methodisch). Danach wurden die jeweils relevantesten Forschungsrichtungen aus jeder thematischen Kategorie herausgearbeitet und vorgestellt. Zum Abschluss wurden deutliche Unterschiede der in den Forschungsarbeiten präsentierten Inhalte in Bezug auf serviceorientierte Architektur und Microservice-basierte Systeme herausgearbeitet und dargestellt. Unsere Ergebnisse zeigten eine deutliche Unterrepräsentation von Forschungsarbeiten zur Wartbarkeitssicherung für Microservice-basierte Systeme. Während der Untersuchung der Kategorien konnten wir diverse Forschungsrichtungen innerhalb dieser feststellen. Ein Beispiel hierfür ist die Forschungsrichtung "change impact in business processes" in der Kategorie "Change Impact and Scenarios". Abschließend konnten wir einige Unterschiede bezogen auf die gesammelten Forschungsarbeiten zwischen Systemen basierend auf einer serviceorientierten Architektur und Systemen basierend auf Microservices feststellen. Ein solcher Unterschied kann zum Beispiel in der Kategorie "Antipatterns and Bad Smells" gefunden werden. Im Vergleich zu Forschungsarbeiten, welche sich auf serviceorientierte Architektur beziehen, beinhalten Forschungsarbeiten im Zusammenhang mit Systemen auf Basis von Microservices nur grundlegende Informationen zu Antipatterns, jedoch keine Herangehensweisen, um diese zu erkennen. Aufgrund unserer Ergebnisse schlagen wir einen stärkeren Fokus auf Forschung zur Wartbarkeitssicherung in Microservice-basierten Systemen vor. Mögliche zukünftige Forschungsarbeiten könnten überprüfen, ob Herangehensweisen zur Wartbarkeitssicherung von serviceorientierter Architektur auch bei Microservices anwendbar sind. Darüber hinaus schlagen wir die Durchführung von systematischen Literaturstudien vor, welche Themen wie "runtime adaptation", "testing" und "legacy migration" untersuchen, da diese Themen in unserer Literaturstudie ausgeschlossen wurden.It is very likely that software running in an everchanging environment needs to evolve at multiple points during its lifecycle. Because maintenance costs money, it is important for such tasks to be as effective and efficient as possible. During the history of software development service- and microservice-based architectures have emerged among other architectures. Since these architectures promise to provide a high maintainability, many legacy systems are or were migrated towards a service- or microservice-based architecture. In order to keep such systems running, maintenance is inevitable. While a lot of research has been published regarding maintainability assurance for service-based systems, microservice-based systems have not gotten a lot of attention. All published research is spread across several scientific databases which makes it difficult to get an extensive overview of existing work. In order to provide such overview of maintainability assurance regarding service- and microservice-based systems, we conducted a systematic literature review. To support our literature review, we developed a set of meaningful research questions and a rigid research protocol. Based on our protocol we collected a set of 223 different papers. These papers were first categorized into a threefold set of categories (architectural, thematical and methodical). After that, the most relevant research directions from each thematical category were extracted and presented. Lastly, we extracted and presented notable differences between approaches relating to service-oriented architecture or microservice-based systems. Our findings show a clear underrepresentation of maintainability assurance approaches suitable for microservice-based systems. We further discovered that regarding our formed categories, we could find several research directions such as change impact in business processes in "Change Impact and Scenarios". In the end, we could identify some differences between service- and microservice-based systems concerning approaches we retrieved in this thesis. A difference, for example was that in comparison with papers related to service-oriented architecture in "Antipatterns and Bad Smells", microservices related papers only contained basic information on antipatterns, but no approaches to detect them. Due to our findings we suggest a higher participation in research regarding maintainability assurance for microservice-based systems. Possible future work in this area could include further research on the applicability of service-oriented maintainability assurance approaches or techniques in microservice-based systems. Furthermore, future researchers could conduct follow-up literature reviews and investigate topics such as runtime adaptation, testing and legacy migration, since we excluded such topics from this thesis

Towards a practical maintainability quality model for service- and microservice-based systems

Although current literature mentions a lot of different metrics related to the maintainability of service-based systems (SBSs), there is no comprehensive quality model (QM) with automatic evaluation and practical focus. To fill this gap, we propose a Maintainability Model for Services (MM4S), a layered maintainability QM consisting of service properties (SPs) related with automatically collectable Service Metrics (SMs). This research artifact created within an ongoing Design Science Research (DSR) project is the first version ready for detailed evaluation and critical feedback. The goal of MM4S is to serve as a simple and practical tool for basic maintainability estimation and control in the context of BSs and their specialization microservice-based systems (μSBSs)

Modelo inteligente de especificación de la granularidad de aplicaciones basadas en microservicios.

Los microservicios son un enfoque arquitectónico y organizativo del desarrollo de software en el que las aplicaciones están compuestas por pequeños servicios independientes que se comunican a través de una interfaz de programación de aplicaciones (API) bien definida, muchas empresas utilizan los microservicios para estructurar sus sistemas, también la arquitectura de microservicios ha sido utilizada en otras áreas como la internet de las cosas (IoT), computación en el borde (edge computing), computación en la nube, desarrollo de vehículos autónomos, telecomunicaciones, sistemas de E-Salud, E-Learning, entre otros. Un gran desafío al diseñar este tipo de aplicaciones es encontrar una partición o granularidad adecuada de los microservicios, proceso que a la fecha se realiza y diseña de forma intuitiva, según la experiencia del arquitecto o del equipo de desarrollo. La definición del tamaño o granularidad de los microservicios es un tema de investigación abierto y de interés, no se han estandarizado patrones, métodos o modelos que permitan definir qué tan pequeño debe ser un microservicio. Las estrategias más utilizadas para estimar la granularidad de los microservicios son: el aprendizaje automático, la similitud semántica, la programación genética y la ingeniería de dominio. En este trabajo de investigación doctoral se propone un modelo inteligente para especificar y evaluar la granularidad de los microservicios que hacen parte de una aplicación; teniendo en cuenta algunas características como la complejidad cognitiva, el tiempo de desarrollo, el acoplamiento, la cohesión y su comunicación. En el capitulo uno se presentan el marco teórico, se plantea el problema de investigación resuelto, junto con las preguntas de investigación que ayudan a resolverlo, también se presentan los objetivos y la metodologia de investigación, por medio de la cual se propone una nueva práctica, un modelo inteligente de especificación de la granularidad de los microservicios llamada ¿Microsevices Backlog¿, también se presentan las fases y métodos de investigación que permitieron resolver las preguntas de investigación planteadas. El captiulo dos presenta el esatado del arte y los trabajos relacionados con el presente trabajo de investigación doctoral; también se identifican las métricas que se han utilizado para definir y evaluar la granularidad de los microservicios. En el capitulo 3 se caracteriza el proceso de desarrollo de aplicaciones basadas en microservicios, explicando su uso en un caso de estudio llamado ¿Sinplafut¿. En el capitulo 4 se plantea la descripción del ¿Microservice Backlog¿, se presenta la definición de cada uno de sus componentes, entre los cuales se encuentran: el componente parametrizador, el componente agrupador (un algoritmo genético y un algoritmo de agrupamiento semántico basado en aprendizaje automático no supervisado), el componente evaluador de métricas y el componente comparador de descomposiciones y de microservicios candidatos, también se presenta la formulación matemática de la granularidad de aplicaciones basadas en microservicios. El capitulo 5 presenta la evaluación de la práctica propuesta, se realizó de forma iterativa usando cuatro casos de estudio, dos ejemplos planteados en el estado del arte (Cargo Tracking and JPet-Store) y dos proyectos reales (Foristom Conferences y Sinplafut), se utilizó el Microservices Backlog para obtener y evaluar los microservicios candidatos de las cuatro aplicaciones. Se realizó un analisis comparativo contra métodos propuestos en el estado del arte y con el diseño basado en el dominio (DDD), el cual es le método más utilizado para definir los microservicios que van a ser parte de una aplicación. El Microservices Backlog obtuvo un bajo acoplamiento, alta cohesión, baja complejidad y reduce la comunicación entre los microservicios, esto comparado con las propuestas del estado del arte y con DDD. Finalmente en el capitulo 6 se presentan las conclusiones, contribuciones, limitaciones y productos obtenidos como resultado de esta tesisDoctoradoDOCTOR(A) EN INGENIERÍ