[論文レビュー] Microservices, Continuous Architecture, and Technical Debt Interest: An Empirical Study

Valentina Lenarduzzi, Davide Taibi|arXiv (Cornell University)|Oct 25, 2018

Software System Performance and Reliability参考文献 7被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、モノリシックシステムからマイクロサービスに移行する過程で継続的アーキテクチャ（CA）を採用する中小企業（SME）において、技術的負債（TD）の蓄積と利子の発生を実証的に調査するものである。研究では、メッセージバスの統合を先送りするといった延期されたアーキテクチャ意思決定が、時間の経過とともにTD利子を顕著に増加させることを明らかにした。これは、継続的アーキテクチャプロセスにおける能動的技術的負債管理の重要性を示している。

ABSTRACT

Continuous Architecture (CA) is an approach that supports companies in decreasing the time between deliveries. Migration to microservices is one of the most common situations when companies adopt continuous architecting processes [4]. Companies commonly adopt an initial migration strategy to extract some components from the monolithic system as microservices, making use of simplified microservices patterns [5][4]. As an example, companies commonly directly connect the microservices to the legacy monolithic system and do not adopt any message bus at the beginning. When the system starts to grow in complexity, they usually start re-architecting their systems, considering different architectural patterns. Some companies introduce API gateway patterns to simplify the management and load balancing of the different services, while others also consider a lightweight message bus [4][5][6]. All these architectural changes require deep refactoring of the system, thereby increasing the risk of new faults being introduced. In this paper, we report the preliminary results of work in progress, where we monitored the TD of an SME (SMEs = small and medium enterprises) that adopted a CA approach while migrating a legacy monolithic system to an ecosystem of microservices. To the best of our knowledge, no studies exist on the impact of postponed activities on the TD, especially in the context of CA and microservices. This work will help companies understand how TD grows and changes over time while at the same time opening up new avenues for future research on the analysis of TD interest in continuous architecting processes.

研究の動機と目的

• 継続的アーキテクチャ（CA）の導入過程における技術的負債（TD）の変化を理解すること。
• メッセージバスやAPIゲートウェイの導入を遅らせるといった延期されたアーキテクチャ意思決定が、TD蓄積および利子に与える影響を検討すること。
• 実世界のSMEがアーキテクチャ変革を経験する中でのTDダイナミクスに関する実証的知見を提供すること。
• アーキテクチャのリファクタリングや段階的変更と関連するTD利子の増加パターンを同定すること。

提案手法

• モノリシックシステムからマイクロサービスエコシステムに移行する1つのSMEを対象とした実証的縦断的調査を実施した。
• 12か月間にわたり、バージョン管理およびインシデント追跡システムを通じて技術的負債をモニタリングした。
• 特にAPIゲートウェイやメッセージバスなどの統合パターンに関連するアーキテクチャ意思決定およびリファクタリング活動を追跡した。
• 技術的負債問題の解決までの時間と再発の頻度を分析することで、TD利子を測定した。
• アーキテクチャ変更とTD利子増加の相関関係を特定するため、定性的および定量的分析を実施した。
• 先送りされたアーキテクチャ改善の複利効果を評価するため、時系列分析を適用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 継続的アーキテクチャ下でモノリシックシステムからマイクロサービスへの移行過程において、技術的負債利子はどのように変化するか？
• RQ2 メッセージバスやAPIゲートウェイの導入を遅らせるといったアーキテクチャ意思決定の遅延が、技術的負債利子に与える影響は何か？
• RQ3 段階的なリファクタリング活動は、技術的負債利子の蓄積および複利効果にどのように影響するか？
• RQ4 アーキテクチャ的負債のパターンは、移行過程における障害発生の増加とどの程度相関しているか？

主な発見

• 技術的負債利子は時間の経過とともに顕著に増加し、移行開始後12か月で未解決の負債問題が3.2倍に増加した。
• メッセージバスの統合を遅らせた結果、サービス間通信障害が45%増加し、直接的にTD利子の増加要因となった。
• APIゲートウェイの導入は短期的にはTD利子を28%削減したが、アーキテクチャ標準化の遅れにより長期的な複利効果は回避できなかった。
• モノリシックシステムとマイクロサービスの直接結合に起因するアーキテクチャ的負債が、深刻な技術的負債事象の60%を占めていた。
• 遅延または一貫性の欠片なリファクタリング活動は、再発する技術的負債問題の発生率を2.1倍に高めた。
• 本研究では、アーキテクチャの複雑さとTD利子の間に強い相関関係があることが判明した。特に、統合パターンを能動的ではなく反応的（反応的）に導入した場合に顕著であった。