Comparativo de arquiteturas de software corporativos

O comparativo de
arquiteturas de software
monolíticas em relação a
arquitetura de micro
serviços em ambientes
corporativos
Emmanuel Neri de Souza
Dr. Sebastião Ribeiro Junior
Dr. Rodrigo Clemente Thom de Souza

Introdução
• Aumento da informatização proporcionando
um crescimento na abrangência dos softwares
• Adoção a mobilidade dos softwares
• Surgimento de novos modelos de negócios
baseados em computação em nuvem, como
os softwares como serviços (SaaS)
24/06/2016 Programa de Pós-graduação em Desenvolvimento de Tecnologia – GTT2

Objetivo Geral
• O objetivo geral do trabalho é a
aplicação da arquitetura de micro
serviços, para que possa se analisado os
benefícios e limitações da construção de
softwares corporativos utilizando esse
conceito e suas possíveis variações de
estilos arquiteturais em comparação aos
monólitos.
3 24/06/2016 Programa de Pós-graduação em Desenvolvimento de Tecnologia – GTT

Objetivos Específicos
• Contextualização dos temas de arquitetura de
softwares
• Implementação de um cenário corporativo na
estrutura monolítica, micro serviços síncrona e
assíncrona
• Aplicação de método de avaliação de
arquiteturas
• Análise comparativa entre as soluções
• Conclusão dos resultados

Justificativa
• Redução do tamanho dos projetos de
software
• Redução do acoplamento e aumento de
flexibilidade
• A necessidade de escalar os softwares
• Melhor gerenciamento de recursos
• Aumento da disponibilidade

Softwares Corporativos
• São aqueles que automatizam processos de
natureza administrativa, financeira, contábil e
outros relacionados a gestão empresarial.
• Pode-se dizer que as aplicações corporativas
são a espinha dorsal de muitos processos.
Brunnet A., Wischer K., Krcmar (2014)
• “Complexidades voltada a expressivo volume
de dados, grande número de usuários e
extensa quantidade de linhas de códigos.”
Fowler (2008)

Arquitetura de Software
• Edsger Dijkstra em 1968 e David Parnas
no início de 1970
• Trata-se da estrutura do software
• Caracteriza os pontos positivos e
negativos no softwares

Arquitetura monolítica
• “Quando uma aplicação é construída em
uma grande e única unidade.”
Savchenko, Radchenko, Taipale(2015)
• Software composto por um conjunto de
funcionalidades em uma única estrutura
• O modelo de arquitetura mais comum no
desenvolvimento de software

Fowler (2014)

• Composto por múltiplos módulos em
apenas uma estrutura
• O software é executado em uma única
instância
• Permite ser escalado apenas em
horizontal
• Restrito a uma tecnologia

Arquitetura de micro serviços
• “Um conjunto de serviços pequenos,
autônomos que trabalham em conjunto.”
Newman (2015)
• Software modularizado em pequenos
serviços que se comunicam por através
de uma forma padronizada

Fowler (2014)

Características de micro serviços
• Serviços pequenos
• Serviços autônomos
 Pode ser executado em uma ou mais
instâncias
 Deploys independentes entre os serviços
• Interface de comunicação padronizada
 Independência de tecnologia
• Permite ser escalado horizontal e vertical

Comunicação entre os serviços
• Síncrona
 Comunicação em tempo real, pois as
chamadas no servidor serão bloqueadas até
que a operação seja completada.
Newman, S. (2015)
• Assíncrona
 Comunicação que não dependem de
respostas para continuar as ações.
Newman, S. (2015)

ATAM
• O ATAM (Architecture tradeoff analysis
method), um método de avalição de
arquiteturas criado pelo SEI (Software
Engineering Institute).
• O método define modelos de qualidades
para possibilitar o tradeoff e os riscos das
arquiteturas avaliadas.
Szwed P.; Skrzynski P. P.; Rogus G.; Werewka J. (2015).

Fases ATAM
Nove passos propostos pelo método ATAM separado por quatro fases
Fonte: Mariotti F., André P. (2016)

Estado da Arte
Linha do tempo arquitetura de micro serviços - Fonte o autor

Metodologia
• Pesquisas
• Definição do cenário corporativo
• Implementação dos experimentos de
softwares baseados nos cenários
levantados e representação dos
diagramas UML
• Aplicação do método ATAM
• Análise e conclusão dos resultados

Método
Passos do ATAM adaptados para a pesquisa Fonte: O autor

Materiais
• Experimentos desenvolvidos em
linguagem de programação Java EE
• Diagramas UML
• Plataforma SonarQube
• Coleta do tempo de implantação pelo
servidor de aplicação
• Coleta do tempo de execução através de
recursos da linguagem

Cenário corporativo
Diagrama de caso de uso do cenário. Fonte: O autor

Entidades do cenário
Diagrama de classe do cenário. Fonte: O autor

Arquitetura base
Diagrama de deployment da arquitetura base. Fonte: O autor

Possíveis características
caracteristicas de
arquitetura de
software
Manutenibilidade
Modificabilidade
Baixo
acomplamento
Design portável
Tamanho código
fonte
Quantidade de
linhas de código
Percentual de
duplicação
Interoperabilidade
Melhorias e
integrações com
outros sistemas
Facilidade para
interagir com
outros sistemas
Performance
Latência
Gerenciamento de
recursos
Disponibilidade
Detecção de
falhas
Recuperação a
falhas
Tolerância a falha
Escalabilidade
Possibilidade de
escalar
Processamento
sobe demanda
Segurança
Autorização
Risco de ataques
Usabilidade
Fácil de usar
Organograma das possíveis características a serem avaliadas. Fonte: O autor

Arquitetura elegidas
1. Arquitetura Monolítica
2. Arquitetura de Micro serviços – síncrona
3. Arquitetura de Micro serviços – assíncrona
Experimentos:

Arquitetura monolítica. Fonte: O autor

Comunicação
Diagrama de componente da arquitetura monolítica. Fonte: O autor

Artefato gerado
Diagrama de deployment do artefato monolítico. Fonte: O autor

Modelo de dados
Diagrama de classe da estrutura monolítica. Fonte: O autor

Análise de código fonte
Painel de métricas de tamanho. Fonte: Plataforma SonarQube
Painel de complexidade. Fonte: Plataforma SonarQube
Painel de duplicação. Fonte: Plataforma SonarQube

Coleta de tempos
Testes Tempo (segundos)
Execução 1 10,905
Execução 2 11,334
Execução 3 11,073
Execução 4 11,052
Execução 5 10,478
Média: 10,968 segundos
Testes Tempo (milissegundos)
Execução 1 36
Execução 2 7
Execução 3 6
Execução 4 6
Execução 5 5
Média: 12 milissegundos
Execução 1 42
Execução 2 11
Execução 3 10
Execução 4 8
Execução 5 9
Execução 1 15
Execução 2 9
Execução 3 12
Execução 4 10
Execução 5 10
Tempo de deploy. Fonte: O autor Tempo execução cadastrar cliente. Fonte: O autor
Tempo execução emitir pedido. Fonte: O autor Tempo execução relatório de classificação de clientes. Fonte: O autor

Arquitetura de micro serviços. Fonte: O autor

Artefatos gerados
Diagrama de deployment artefatos em um servidor. Fonte: O autor
Diagrama de deployment artefatos em vários servidores. Fonte: O autor

com comunicação síncrona

Comunicação síncrona
Diagrama de componentes da arquitetura de micro serviços síncrona. Fonte: O autor

Base de dados
Base de dados arquitetura de micro serviços síncrona. Fonte: O autor

Modelo de dados
Diagrama de classe arquitetura de micro serviços síncrona. Fonte: O autor

Coleta de tempo
Testes Tempo Individual(segundos) Total(segundos)
portal cadastros pedidos relatorios
Execução 1 4,935 7,067 9,104 11,069 32,175
Execução 2 5,201 7,752 9,841 11,902 34,696
Execução 3 5,521 8,607 10,985 12,987 38,100
Execução 4 5,927 8,732 11,227 13,463 39,349
Execução 5 5,650 8,696 10,993 13,215 38,554
Testes Tempo
(milissegundos)
Execução 1 37
Execução 2 6
Execução 3 5
Execução 4 2
Execução 5 6
Média: 11,2 milissegundos
Testes Tempo
(milissegundos)
Execução 1 36
Execução 2 8
Execução 3 10
Execução 4 8
Execução 5 9
Testes Tempo
(milissegundos)
Execução 1 175
Execução 2 31
Execução 3 31
Execução 4 30
Execução 5 29
Tempo de deploy. Fonte: O autor
Tempo de deploy. Fonte: O autor Tempo de deploy. Fonte: O autor Tempo execução relatório de classificação
de clientes. Fonte: O autor

com comunicação assíncrona

Comunicação assíncrona
Diagrama de componentes da arquitetura de micro serviços assíncrona. Fonte: O autor

Base de dados
Base de dados da arquitetura de micro serviços assíncrona. Fonte: O autor

Modelo de dados
Diagrama de componentes da arquitetura de micro serviços assíncronas. Fonte: O autor

Coleta de tempos
Testes Tempo Individual(segundos) Total(segundos)
portal cadastros pedidos relatorios
Execução 1 5,687 8,315 10,860 13,402 35,636
Execução 2 5,163 7,533 9,796 12,045 32,167
Execução 3 5,588 8,291 10,553 12,798 34,527
Execução 4 5,648 8,201 10,365 12,910 34,571
Execução 5 5,023 7,470 9,679 11,861 31,586
Testes Tempo
(milissegundos)
Execução 1 12
Execução 2 6
Execução 3 5
Execução 4 5
Execução 5 6
Testes Tempo
(milissegundos)
Execução 1 28
Execução 2 13
Execução 3 11
Execução 4 12
Execução 5 11
Testes Tempo
(milissegundos)
Execução 1 15
Execução 2 9
Execução 3 10
Execução 4 10
Execução 5 9
Tempo de deploy. Fonte: O autor
Tempo de deploy. Fonte: O autor Tempo de deploy. Fonte: O autor Tempo execução relatório de classificaçã
de clientes. Fonte: O autor

Resultados do código fonte
156
371
508
0
100
200
300
400
500
600
Monolítica Micro serviços - síncrono Micro serviços - assíncrono
2%
8%
21%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
1841
4014
5218
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Comparativo linha de código. Fonte: O autor Comparativo complexidade. Fonte: O autor
Comparativo percentual de duplicação. Fonte: O autor

Resultados das coletas de tempo
10.968
36.571
33.697
0 10 20 30 40
9.6
6.6
7.4
0 2 4 6 8 10 12
16
14.2
15
13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5
13
59.2
10.6
0 10 20 30 40 50 60 70
Comparativo de tempo de deploy. Fonte: O autor Comparativo de tempo execução cadastrar
cliente. Fonte: O autor
Comparativo de tempo execução emitir pedido. Fonte: O autor Comparativo de tempo execução relatório
classificar clientes. Fonte: O autor

Características elegidas
caracteristicas de
arquitetura de
software
Manutenibilidade
Modificabilidade
Baixo
acoplamento
Design portável
Tamanho código
fonte
Quantidade de
linhas de código
Percentual de
duplicação
Interoperabilidade
Melhorias e
integrações com
outros sistemas
Facilidade para
interagir com
outros sistemas
Performance
Latência
Gerenciamento de
recursos
Disponibilidade
Detecção de
falhas
Recuperação a
falhas
Escalabilidade
Possibilidade de
escalar
Organograma das características elegidas para avaliação. Fonte: O autor

Classificação
Característica Conceito Monolítica Micro serviços – síncrono Micro serviços – assíncrono
Manutenbilidade
Quantidade de código fonte Atende Não atende Não Atende
Percentual de duplicação Atende amplamente Atende com restrições Não atende
Manutenibilidade
(modificabilidade)
Baixo acoplamento Não atende Atende Atende
amplamente
Design portável Não atende Atende Atende
Interoperabilidade
Evoluções e integração com outros sistemas Atende com restrições Atende Atende
Facilidade de integrar com outros sistemas Não atende Atende
amplamente
Atende
Performance
Latência Atende amplamente Atende com restrições Atende com restrições
Gerenciamento de recursos Atende com restrições Atende Atende
Disponibilidade
Detecção de falhas Atende com restrições Atende Atende
com restrições
Recuperação a falhas Atende com restrições Atende Atende amplamente
Escalabilidade
Possibilidade de escalar Atende com restrições Atende Atende
Tabela comparativa. Fonte: O autor

Conclusão
• 8 de 11 conceitos os micro serviços
apresentaram vantagem em relação ao
monólito
• 3 de 11 conceitos o monólito apresentou
vantagem sobre os micro serviços
• A arquitetura com mais vantagem nos
conceitos foi micro serviços síncrona
• Apesar das vantagens na maioria dos
conceitos a arquitetura de micro serviços
apresentou expressivo problemas nos
conceitos com desvantagem

OBRIGADO
Emmanuel Neri de Souza
emmanuelnerisouza@gmail.com

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