基于多目标优化的微服务拆分支持平台的设计与实现

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用户数量的增加和需求的多变给传统的单体架构带来了巨大的冲击。在这样的冲击下,微服务作为一种新的架构模式被提出。微服务架构通过将单一的系统拆分成多个小而自治的服务来实现系统的独立开发、部署和伸缩,但不合适的微服务拆分反而会对质量属性产生负面影响,如性能和可维护性等。针对单体系统向微服务迁移过程中的服务拆分问题,目前已有一些相关研究,但仍然缺乏自动化、一体化的解决方案,以高效支持微服务的拆分以及所拆分候选微服务的评估。本文设计并实现了基于多目标优化的微服务拆分支持平台,为微服务拆分工作提供了一套系统化的解决方案。针对服务拆分中的问题,本平台分别从服务拆分自动化、候选微服务评估自动化和平台可扩展性三个目标进行优化。首先,平台在半自动化数据流驱动的微服务拆分方法的基础上,通过运行时链路跟踪和图聚类的方式实现了自动化的数据流分析和服务拆分,极大提升了该方法的实施效率;其次,平台收集并实现了一系列可以自动化分析的服务评估指标,解决了现有评估方法中依赖设计文档的人工或半自动化创建与分析带来的效率低下和主观判断不准确的问题;最后,本平台实现了平台与拆分过程中具体方法的可插拔式关系,让用户可以灵活地在本平台上扩展其它的收集方法、拆分算法和评估指标。本平台主要包含了4个模块,即系统管理模块、拆分数据收集模块、系统服务拆分模块和拆分结果评估模块。系统管理模块提供了对项目信息和任务信息的管理;拆分数据收集模块为拆分项目收集源码数据和运行时数据给予了支持;系统服务拆分模块优化了数据流驱动的拆分方法;拆分结果评估模块分别从粒度、内聚和耦合三个角度对微服务候选集进行评估。此外,在设计上通过定义插件和任务两个概念来组织和管理服务拆分的具体工作。插件是拆分步骤中用到的方法的抽象,使用具体插件来实现服务拆分步骤中的具体工作。通过SPI(Service Provider Interface)服务发现机制来加载项目数据收集方法、拆分算法和服务评估指标,从而实现了插件与平台的插拔式关系,提高了平台的扩展性。本平台成功部署并顺利完成了的单元测试和功能测试。此外,本文通过对Jpetstore案例的研究,验证了本平台对微服务拆分工作支持的实用性和优化的基于数据流的拆分算法的有效性。
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