[論文レビュー] Migrating to Cloud-Native Architectures Using Microservices: An Experience Report

Armin Balalaie, Abbas Heydarnoori+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 29, 2015

Software System Performance and Reliability参考文献 11被引用数 29

ひとこと要約

本論文は、PegahTech Co.におけるモノリシックオンプレミスアプリケーション（SSaaS）をクラウドネイティブなマイクロサービスアーキテクチャに移行する経験報告を提示する。本移行では段階的再アーキテクチャ、継続的デリバリーの実現、支援サービスの導入に焦点を当てた。移行はスケーラビリティとレジリエンスの向上に成功したが、分散システムの複雑性に起因する顕著な課題が明らかになった。技術的負債とチームの専門知識要件を管理するには、DevOps手法、サービス契約、標準化された開発テンプレートの導入が不可欠であった。

ABSTRACT

Migration to the cloud has been a popular topic in industry and academia in recent years. Despite many benefits that the cloud presents, such as high availability and scalability, most of the on-premise application architectures are not ready to fully exploit the benefits of this environment, and adapting them to this environment is a non-trivial task. Microservices have appeared recently as novel architectural styles that are native to the cloud. These cloud-native architectures can facilitate migrating on-premise architectures to fully benefit from the cloud environments because non-functional attributes, like scalability, are inherent in this style. The existing approaches on cloud migration does not mostly consider cloud-native architectures as their first-class citizens. As a result, the final product may not meet its primary drivers for migration. In this paper, we intend to report our experience and lessons learned in an ongoing project on migrating a monolithic on-premise software architecture to microservices. We concluded that microservices is not a one-fit-all solution as it introduces new complexities to the system, and many factors, such as distribution complexities, should be considered before adopting this style. However, if adopted in a context that needs high flexibility in terms of scalability and availability, it can deliver its promised benefits.

研究の動機と目的

• 既存のクラウド移行手法がマイクロサービスとしてのクラウドネイティブアーキテクチャを最初から考慮していないというギャップを埋めるため。
• レガシオンプレミスシステムを現代化することで、スケーラビリティや高可用性といったクラウドの利点を最大限に活用することを目的とする。
• モノリシックからマイクロサービスアーキテクチャへの実際の移行において生じた実務的課題と学びを文書化すること。
• 継続的デリバリーとDevOps手法を、成功したマイクロサービス導入の促進要因として促進すること。
• 実世界の経験と段階的進化に基づき、将来の移行プロジェクトに再利用可能なパターンを確立すること。

提案手法

• 三方向の移行を実施：モノリシックシステムの再アーキテクチャ、支援サービス（例：サービスレジストリ、ロードバランサー）の導入、継続的デリバリーパイプラインの有効化。
• ローカル開発環境の簡素化のため、プライベートDockerレジストリから依存するサービスをオーケストレーションするDocker Composeの使用。
• 結合を軽減し、バージョン競合を回避するために、コンシューマードライブド契約とTolerant Readerパターンの適用。
• 各対応言語ごとに標準化されたサービス開発テンプレートの開発により、一貫性を確保し、オンボーディングの負荷を低減。
• Spring CloudおよびNetflix OSSを活用し、マイクロサービスエコシステム内でのサービス通信、構成、レジリエンスパターンの簡素化。
• 段階的で反復的なアプローチを採用し、すべての3つの側面を並行して進化させ、混乱を最小限に抑えた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 システムの安定性を維持しながら、モノリシックオンプレミスアプリケーションをマイクロサービスベースのクラウドネイティブアーキテクチャに効果的に移行する方法は何か？
• RQ2 マイクロサービスの導入によって生じる分散、デプロイ、チームの専門知識に関する主な課題は何か？
• RQ3 継続的デリバリーとDevOps手法をマイクロサービス移行に統合することで、意思決定の迅速化と信頼性をどのように確保できるか？
• RQ4 サービスの進化に伴う破綻を最小限に抑えるために、サービス契約とバージョニング戦略はどのような役割を果たすか？
• RQ5 標準化された開発テンプレートとツールは、ポリグロットマイクロサービス環境における複雑さをどの程度軽減し、保守性を向上させられるか？

主な発見

• マイクロサービスは万能ではない。分散と運用の複雑さが顕著に増加するため、慎重な管理が不可欠である。
• 開発環境でのデプロイが困難になることがある。これは、複数の依存サービスを実行する必要があるためであるが、Docker Composeがこれを効果的に緩和した。
• システムの安定性を確保するにはサービス契約が不可欠である。バージョニングよりも、コンシューマードライブド契約とTolerant Readerパターンの適用が、破綻の最小化に効果的である。
• 分散システム開発には、クラウドネイティブパターン、サービスレジリエンス、DevOps手法に精通した熟練エンジニアの要件が伴う。
• 標準化されたサービス開発テンプレートは、オンボーディング時間の短縮と、ポリグロットマイクロサービス環境におけるアーキテクチャのずれを防止する上で顕著な効果を発揮した。
• 移行は、継続的デリバリーと堅牢な運用ツールの並行導入のおかげで、スケーラビリティとレジリエンスの向上に成功した。