[论文解读] Microservices as an Evolutionary Architecture of Component-Based Development: A Think-aloud Study

Reza M. Parizi|arXiv (Cornell University)|May 30, 2018

Software System Performance and Reliability参考文献 7被引用 8

一句话总结

本研究探讨了微服务是否可作为组件化软件开发（CBSD）中的有效组件，分析其可扩展性、弹性、耦合度、内聚度及数据管理能力。研究结果表明，微服务为CBSD提供了一条有前景的演进路径，能够实现可重用、可扩展且可独立部署的系统，但一致性、延迟和标准化方面的挑战仍是其广泛应用的主要障碍。

ABSTRACT

Microservices become a fast growing and popular architectural style based on service-oriented development. One of the major advantages using component-based approaches is to support reuse. In this paper, we present a study of microservices and how these systems are related to the traditional abstract models of component-based systems. This research focuses on the core properties of microservices including their scalability, availability and resilience, consistency, coupling and cohesion, and data storage capability, while highlighting their limitations and challenges in relation to components. To support our study, we investigated the existing literature and provided potential directions and interesting points in this growing field of research. As a result, using microservices as components is promising and would be a good mechanism for building applications that were used to be built with component-based approaches.

研究动机与目标

• 检验微服务在组件化软件开发（CBSD）背景下能否作为组件发挥作用。
• 分析微服务在CBSD背景下的核心架构特性，包括可扩展性、可用性、弹性、耦合度、内聚度及数据存储能力。
• 识别在大规模、复杂系统中采用微服务作为组件时存在的局限性与挑战。
• 通过评估其概念与实践的一致性，弥合传统CBSD与现代微服务架构之间的差距。
• 为未来在企业级软件开发中将微服务作为可重用组件的研究奠定基础。

提出的方法

• 通过“出声思维”研究法，分析研究人员在CBSD背景下评估微服务时的认知过程。
• 综合分析71篇与微服务及组件化开发相关的研究论文和系统性综述。
• 评估微服务的核心架构特性，包括可扩展性、可用性、弹性、耦合度、内聚度及数据一致性。
• 应用CAP定理等理论框架，评估分布式微服务系统中的一致性挑战。
• 审查现有微服务基准与定义，识别其在架构需求方面缺乏共识的问题。
• 采用定性综合方法，比较微服务与传统CBSD组件，识别其一致性与差异性所在。

实验结果

研究问题

• RQ1 RQ1：在组件化软件开发（CBSD）背景下，研究微服务的主要动机是什么？
• RQ2 RQ2：在CBSD中将微服务作为组件使用时，其主要局限性是什么？
• RQ3 RQ3：为推进微服务作为CBSD中组件的应用，未来需要哪些研究方向？

主要发现

• 由于具备高内聚度、松耦合及可独立部署等特性，微服务在CBSD中展现出作为可重用组件的强劲潜力。
• 可扩展性与可重用性是微服务的主要优势，使其特别适用于大规模、持续演化的企业级应用。
• 远程过程调用引入的延迟导致性能问题，降低了分布式微服务架构下系统的响应速度。
• 由于CAP定理的影响，一致性挑战尤为显著，特别是在多个服务需协调跨分布式数据存储的状态更新时。
• 微服务定义及架构标准缺乏共识，严重阻碍了其在CBSD中作为组件的互操作性与广泛应用。
• 关于微服务作为组件的实证研究极为稀少，且现有研究的可复现性仍是该领域的主要局限。