Analysis of Monolithic and Microservice Architectures Features and Metrics
Loading...
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Хмельницький національний університет, Україна
Abstract
ENG: In this paper the information technologies stack is presented. These technologies are used during network architecture deployment. The analysis of technological advantages and drawbacks under investigation for monolithic and network architectures will be useful during of cyber security analysis in telecom networks. The analysis of the main numeric characteristics was carried out with the aid of Kubectl. The results of a series of numerical experiments on the evaluation of the response speed to requests and the fault tolerance are presented. The characteristics of the of monolithic and microservice-based architectures scalability are under investigation. For the time series sets, which characterize the network server load, the value of the Hurst exponent was calculated. The research main goal is the monolithic and microservice architecture main characteristics analysis, time series data from the network server accruing, and their statistical analysis. The methodology of Kubernetes clusters deploying using Minikube, Kubectl, Docker has been used. Application deploy on AWS ECS virtual machine with monolithic architecture and on the Kubernetes cluster (AWS EKS) were conducted. The investigation results gives us the confirmation, that the microservices architecture would be more fault tolerance and flexible in comparison with the monolithic architecture. Time series fractal analysis on the server equipment load showed the presence of long-term dependency, so that we can treat the traffic implementation as a self-similar process. The scientific novelty of the article lies in the application of fractal analysis to real time series: use of the kernel in user space, kernel latency, RAM usage, caching of RAM collected over 6 months with a step of 10 seconds, establishing a long-term dependence of time series data. The practical significance of the research is methodology creation of the monolithic and microservice architectures deployment and exploitation, as well as the use of time series fractal analysis for the network equipment load exploration.
UKR: В роботі представлений стек інформаційних технологій, які засовуються при розгортанні мережевої архітектури. Представлений аналіз технологічних переваг та недоліків монолітної та мережевої архітектури може бути корисним при розгляді питань кібербезпеки в телекомунікаційних мережах. Проведений аналіз основних кількісних характеристик засобами Kubectl. Наведені результати серії обчислювальних експериментів по оцінці швидкості відповіді на запити, відмовостійкості, розглянуті питання масштабування монолітної та мікросервісної мережевої архітектури. Для наборів чосових рядів, що характеригують завантаження мережевого серверу, обчислені значення показника Харста. Метою роботи є проведення дослідження основиних характеристик монолітної та мікросервісної архітектури, збір данних часових рядів з сервера та їхній статистичний аналіз. Використано методику розгортання Kubernetes кластеру засобами Minikube, Kubectl, Docker. Проведено розгортання додатку на віртуальній машині AWS EC2 – монолітна архітектура та Kubernetes кластеру на AWS EKS – мікросервісна архітектура. Результати отримані в роботі підтвердили, що архітектура мікросервісу має набагато більшу відмовостійкість та гнучкість у порівнянні з монолітною архітектурою. Фрактальний аналіз часових рядів навантаження серверного обладнання показав наявність довгострокової залежності, що дає змогу представити реалізацію трафіку як самоподібний процес. Наукова новизна роботи полягає у застосуванні фрактального анілізу до реальних часових рядів: використання ядра в просторі користувача, часу очікування ядра, використання оперативної пам’яті, кешування оперативної пам'яті, зібраних на протяізі 6 місяців з кроком 10 секунд, встановленні довгострокової залежності даних часових рядів. Практична значимість роботи полягає у викладенні методології розгортання та експлуатації монолітної та мікросервісної архітектур, застосуванні фрактального аналізу часових рядів для аналізу мережевого навантаження.
UKR: В роботі представлений стек інформаційних технологій, які засовуються при розгортанні мережевої архітектури. Представлений аналіз технологічних переваг та недоліків монолітної та мережевої архітектури може бути корисним при розгляді питань кібербезпеки в телекомунікаційних мережах. Проведений аналіз основних кількісних характеристик засобами Kubectl. Наведені результати серії обчислювальних експериментів по оцінці швидкості відповіді на запити, відмовостійкості, розглянуті питання масштабування монолітної та мікросервісної мережевої архітектури. Для наборів чосових рядів, що характеригують завантаження мережевого серверу, обчислені значення показника Харста. Метою роботи є проведення дослідження основиних характеристик монолітної та мікросервісної архітектури, збір данних часових рядів з сервера та їхній статистичний аналіз. Використано методику розгортання Kubernetes кластеру засобами Minikube, Kubectl, Docker. Проведено розгортання додатку на віртуальній машині AWS EC2 – монолітна архітектура та Kubernetes кластеру на AWS EKS – мікросервісна архітектура. Результати отримані в роботі підтвердили, що архітектура мікросервісу має набагато більшу відмовостійкість та гнучкість у порівнянні з монолітною архітектурою. Фрактальний аналіз часових рядів навантаження серверного обладнання показав наявність довгострокової залежності, що дає змогу представити реалізацію трафіку як самоподібний процес. Наукова новизна роботи полягає у застосуванні фрактального анілізу до реальних часових рядів: використання ядра в просторі користувача, часу очікування ядра, використання оперативної пам’яті, кешування оперативної пам'яті, зібраних на протяізі 6 місяців з кроком 10 секунд, встановленні довгострокової залежності даних часових рядів. Практична значимість роботи полягає у викладенні методології розгортання та експлуатації монолітної та мікросервісної архітектур, застосуванні фрактального аналізу часових рядів для аналізу мережевого навантаження.
Description
T. Selivorstova: ORCID 0000-0002-2470-6986; A. Guda: ORCID 0000-0003-1139-1580
Keywords
onolith architecture, microservice architecture, replay delay, scalability, fault tolerance, monitoring, monitoring, time series, Hirst's exponent, архітектура, монолітна, мікросервісна, затримка, надійність, масштабування, місткість, спритність, моніторинг, часовий ряд, показник Херста, КІТС
Citation
Selivorstova T., Klishch S., Kyrychenko S., Guda A., Ostrovskaya K. Analysis of Monolithic and Microservice Architectures Features and Metrics. Computer Systems and Information Technologies. 2021. No. 3. P. 59–65. DOI: 10.31891/CSIT-2021-5-8.