Análisis de patrones de resiliencia en una arquitectura basada en microservicios

Título:

Análisis de patrones de resiliencia en una arquitectura basada en microservicios

Autor:

Suárez, Sergio Leonel

Otros autores / Colaboradores:

 Montezanti, Diego Miguel; [ Director/a académico/a]  Rucci, Enzo; [ Director/a académico/a]  Betrán, Víctor; [ Director/a profesional] 

Temas:

PATRONES DE DISEÑO; SISTEMAS DISTRIBUIDOS; 

URL:

http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/149187,

Palabras clave:

microservicios, 

Nota de tesis:

Tesina (Licenciatura en Sistemas) - Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Informática, 2022.

Extensión:

1 archivo (7,1 MB) : il. col.

Resumen:

En lo que respecta a soluciones de software, los últimos años han sido testigos de un incremento en la implementación de arquitecturas de microservicios para dar respuesta a algunas de las limitaciones de los sistemas monolíticos tradicionales. En los sistemas basados en microservicios, el impacto de las fallas que ocurren y que se propagan por la cadena de dependencias tiene relación directa con el negocio de una empresa. Por lo tanto, la resiliencia es uno de los aspectos no funcionales más importantes, especialmente en grandes compañías. Debido a esto han surgido los patrones de diseño para resiliencia, los cuales permiten la implementación de estrategias para el manejo de las fallas y la mitigación de sus efectos negativos. Por este motivo, en esta tesina se propuso como objetivo analizar el comportamiento de una serie de patrones utilizados para proveer resiliencia frente a diversos fallos capaces de afectar el funcionamiento del ecosistema de microservicios de la empresa PedidosYa. A lo largo de este trabajo, se estudió parte de la arquitectura de microservicios de PedidosYa, comprendiendo diferentes escenarios típicos de fallos que afectan a estas arquitecturas. En particular, se analizó el microservicio Niles (que es el encargado de retornar el menú de un restaurante), detallando su operación y los servicios de los que depende para cumplir su funcionalidad. Se hizo foco en el tratamiento de errores vinculados con Niles, y se estudiaron los patrones que son frecuentemente utilizados para la resiliencia, abarcando su definición, conceptos asociados, su funcionamiento y su implementación dentro de PedidosYa. Posteriormente, se obtuvieron resultados experimentales que permitieron analizar y evaluar el impacto de la aplicación de los patrones en cuestión. En particular, se analizó el comportamiento de Niles en presencia de fallos tanto, con y sin la aplicación de los patrones estudiados, de manera de poder cuantificar su incidencia. Habiendo analizado el comportamiento de Niles y sus microservicios asociados ante un conjunto de escenarios típicos de fallas, tanto en ausencia como en presencia de distintos patrones de resiliencia, se considera que se ha cumplido con el objetivo planteado originalmente en esta tesina. La implementación de cada uno de estos patrones de resiliencia en el microservicio Niles se encuentran en producción en el ecosistema de PedidosYa, logrando ser uno de los componentes más utilizados y robustos dentro de la compañía.

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Introducción 
1.1. Motivación 
1.2. Objetivos y metodología 
1.3. Resultados obtenidos 
1.4. Organización del documento 

Marco teórico 
2.1. Arquitecturas basadas en microservicios 
2.1.1. Tendencia del software como servicio 
2.1.2. Definición de arquitectura de microservicios 
2.1.3. Arquitectura monolítica en comparación con la de microservicios 
2.1.4. Características de los microservicios 
2.1.5. Beneficios de los microservicios 
2.2. Desafíos de los microservicios 
2.3. La resiliencia como requerimiento no funcional 
2.4. Fallos en arquitecturas de microservicios 
2.4.1. Errores o lentitud en la red 
2.4.2. Picos de tráfico 
2.4.3. Priorización incorrecta 
2.5. Concepto de patrones para resiliencia

Patrones de Resiliencia en una Arquitectura de Microservicios de PedidosYa 
3.1. El ecosistema de microservicios de Pedidos Ya 
3.2. Caso de estudio: el servicio Niles 
3.2.1. Niles 
3.2.2. Microservicios asociados 
3.3. Tratamiento de fallos en Niles 
3.3.1. Consideraciones generales 
3.3.2. El patrón Timeout 
3.3.2.1. Definición 
3.3.2.2. Implementación 
3.3.2.3. Aplicación al caso de estudio 
3.3.3. El patrón Retry 
3.3.3.1. Definición 
3.3.3.2. Implementación 
3.3.3.3. Aplicación al caso de estudio 
3.3.4. El patrón Circuit Breaker 
3.3.4.1. Definición 
3.3.4.2. Implementación 
3.3.4.3. Aplicación al caso de estudio 
3.3.5. El patrón Bulkhead 
3.3.5.1. Definición 
3.3.5.2. Implementación 
3.3.5.3. Aplicación al caso de estudio 
3.3.6. Combinación de patrones 
3.3.6.1. La combinación Timeout, Retry y Circuit Breaker 

Resultados Experimentales 
4.1. Diseño Experimental 
4.2. Trabajo Experimental y Resultados Obtenidos para Timeout 
4.2.1. Trabajo Experimental 
4.2.2. Resultados en ausencia de Timeout 
4.2.3. Resultados en presencia de Timeout 
4.3. Trabajo Experimental y Resultados Obtenidos para Retry 
4.3.1. Trabajo Experimental 
4.3.2. Resultados en ausencia de Retry 
4.3.3. Resultados en presencia de Retry 
4.4. Trabajo Experimental y Resultados Obtenidos para Circuit Breaker 
4.4.1. Trabajo Experimental 
4.4.2. Resultados en ausencia de Circuit Breaker 
4.4.3. Resultados en presencia de Circuit Breaker 
4.5. Trabajo Experimental y Resultados Obtenidos para Bulkhead 
4.5.1. Trabajo Experimental 
4.5.2. Resultados en ausencia de Bulkhead 
4.5.3. Resultados en presencia de Bulkhead 
4.6. Trabajo Experimental y Resultados Obtenidos para combinación de patrones 
4.6.1. Trabajo Experimental 
4.6.2. Resultados en ausencia de combinación de patrones 
4.6.3. Resultados en presencia de combinación de patrones

Conclusiones e ideas para trabajos futuros 

Referencias