[论文解读] Analysis of Service-oriented Modeling Approaches for Viewpoint-specific Model-driven Development of Microservice Architecture

Florian Rademacher, Sabine Sachweh+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 26, 2018

Software System Performance and Reliability参考文献 18被引用 7

一句话总结

本文分析了现有的面向服务的建模方法，以识别并聚类适用于特定视图的模型驱动开发（MDD）微服务架构（MSA）的语义等价建模概念。该研究将48个适用的概念聚类映射到三种MSA-MDD视图——数据、服务和操作，为未来支持代码生成和系统设计的MSA-MDD元模型及建模语言奠定了概念基础。

ABSTRACT

Microservice Architecture (MSA) is a novel service-based architectural style for distributed software systems. Compared to Service-oriented Architecture (SOA), MSA puts a stronger focus on self-containment of services. Each microservice is responsible for realizing exactly one business or technological capability that is distinct from other services' capabilities. Additionally, on the implementation and operation level, microservices are self-contained in that they are developed, tested, deployed and operated independently from each other. Next to these characteristics that distinguish MSA from SOA, both architectural styles rely on services as building blocks of distributed software architecture and hence face similar challenges regarding, e.g., service identification, composition and provisioning. However, in contrast to MSA, SOA may rely on an extensive body of knowledge to tackle these challenges. Thus, due to both architectural styles being service-based, the question arises to what degree MSA might draw on existing findings of SOA research and practice. In this paper we address this question in the field of Model-driven Development (MDD) for design and operation of service-based architectures. Therefore, we present an analysis of existing MDD approaches to SOA, which comprises the identification and semantic clustering of modeling concepts for SOA design and operation. For each concept cluster, the analysis assesses its applicability to MDD of MSA (MSA-MDD) and assigns it to a specific modeling viewpoint. The goal of the presented analysis is to provide a conceptual foundation for an MSA-MDD metamodel.

研究动机与目标

• 调查现有的面向服务架构（SOA）建模方法在微服务架构（MSA）模型驱动开发（MDD）中的适用性。
• 识别并语义聚类与MSA设计和操作相关的SOA-MDD方法中的建模概念。
• 将适用的概念聚类分配给MSA-MDD的三个不同建模视图——数据、服务和操作。
• 为未来支持代码生成和系统化软件工程的MSA-MDD元模型建立概念基础。
• 通过提取可迁移的建模构件，弥合成熟SOA-MDD研究与新兴MSA-MDD实践之间的差距。

提出的方法

• 系统性地调查了十种成熟的SOA建模方法，以提取与服务设计和操作相关的100个候选建模概念。
• 采用三步分析协议：概念识别、跨方法的等价概念语义聚类，以及基于SOA与MSA差异的适用性评估。
• 通过评估与MSA原则（如服务自包含、独立部署和团队自主性）的一致性，评估每个概念聚类在MSA-MDD中的适用性。
• 将48个适用的概念聚类映射到三个建模视图：数据（数据结构和持久化）、服务（接口、契约和行为）以及操作（部署、监控和运行时方面）。
• 采用结构化、可重复的协议以确保一致性并减少主观性，辅以同行验证和边缘情况的解决。
• 未来工作计划通过AjiL等实际方法和经验报告进一步优化元模型，以增强其在现实场景中的适用性。

实验结果

研究问题

• RQ1 现有SOA建模方法在多大程度上能够为微服务架构（MSA）的模型驱动开发（MDD）提供指导？
• RQ2 SOA-MDD中的哪些建模概念在语义上等价，并可在不同方法间聚类？
• RQ3 在考虑SOA与MSA之间关键架构差异的前提下，这些概念聚类中有多少适用于MSA-MDD？
• RQ4 如何系统性地将适用的概念聚类分配给MSA-MDD中的不同建模视图？
• RQ5 从本分析中可推导出何种概念基础，以支持标准化MSA-MDD元模型和建模语言的开发？

主要发现

• 分析从十种SOA建模方法中识别出100个与服务设计和操作相关的候选建模概念。
• 在评估其在MSA-MDD中的适用性后，发现48个概念聚类在语义和工程上可迁移至微服务上下文。
• 这48个聚类被系统性地分配给三个建模视图：数据、服务和操作，从而支持MSA-MDD中的视图特定建模。
• 研究发现，尽管SOA-MDD已具备成熟基础，但微服务特有的关键关注点（如独立部署和团队自主性）仍需对现有概念进行细致调整。
• 研究结果为开发标准化MSA-MDD元模型以支持代码生成和工具链提供了结构化、基于证据的概念基础。
• 分析强调了未来需借助实际MSA实现（如AjiL）进一步优化，以剔除低相关性概念并提升现实适用性。