Srovnání výkonnostních charakteristik frameworků Helidon a Spring Boot při zpracování vybraných úloh v prostředí mikroslužeb

Matyáš Vňuk

Diplomová práce

Comparison of Performance Characteristics of the Helidon and Spring Boot Frameworks in Processing Selected Tasks within a Microservices Environment

Anotace:

Mikroslužby patří mezi nejpopulárnější aplikační architektury, zejména u nově vznikajících projektů. Pro vývoj mikroslužeb v jazyce Java existuje řada frameworků usnadňujících jejich implementaci. Jedním z nich je Spring Boot, který nabízí širokou paletu nástrojů a rozšiřujících modulů pro různé druhy úloh. Spring Boot má však několik vyzyvatelů, přičemž jedním z nich je open-source framework Helidon od společnosti Oracle. Helidon klade důraz především na výkonnost a nízkou spotřebu zdrojů. K dispozici však není rozsáhlejší srovnání. Hlavním cílem práce je pomocí stanoveného modelu měření porovnat výkonnostní charakteristiky frameworků Spring Boot a Helidon na pěti komplexních úlohách a stanovit doporučení týkající se volby frameworků. Pomocí literární rešerše byly zkoumány způsoby, přístupy a techniky výkonnostního srovnávání či měření aplikací komunikujících pomocí API. Na základě těchto poznatků byl definován konkrétní model měření, obsahující striktní vymezení postupu nasazení a měření pro účely této práce. Poté bylo navrženo a implementováno pět scénářů s úlohami typickými pro mikroslužby. Vhodnost úloh byla ověřena s dvěma experty z praxe a úlohy byly na základě jejich doporučení upraveny. Měření proběhlo formou řízeného experimentu, při kterém byly aplikace nasazeny do omezených Docker kontejnerů a zatíženy více vláknovou simulací požadavků pomocí nástroje Apache JMeter. Výsledkem práce jsou naměřená a vizualizovaná data a na nich založená doporučení pro softwarové vývojáře i tvůrce srovnávaných frameworků. Měření ukázala, že Helidon dosahuje lepších výsledků zejména v počtu zpracovaných požadavků u úloh, které zahrnují autentizaci. Naopak v úlohách, ve kterých autentizace využita nebyla, vykázal lepší výsledky Spring Boot, a to za cenu mírně zvýšené spotřeby systémových prostředků. Z výsledků měření vyplývá, že výkonnostní charakteristiky porovnávaných frameworků se významně odvíjejí od povahy konkrétní úlohy. Práce ukázala, že i pokud by byly výkonnostní charakteristiky jediným kritériem výběru frameworku, nelze univerzálně určit, který ze srovnávaných frameworků je vhodnější volbou.

Abstract:

Microservices are among the most popular application architectures, especially in newly developed projects. For building microservices in Java, a variety of frameworks are available to simplify implementation. One of the most widely adopted is Spring Boot, offering a broad range of tools and extension modules for various tasks. However, Spring Boot has several competitors, including Helidon—an open-source framework developed by Oracle. Helidon emphasizes high performance and low resource consumption. However, a comprehensive comparison between these two frameworks is currently lacking. The main objective of this thesis is to compare the performance characteristics of Spring Boot and Helidon using a defined measurement model across five complex tasks, and to formulate recommendations regarding framework selection. A literature review explored methods and techniques for evaluating the performance of API-based applications. Based on these findings, a specific measurement model was created, including a strict deployment and testing procedure tailored to this thesis. Five scenarios involving typical microservice tasks were then designed and implemented. Their suitability was validated by two industry experts and refined based on their feedback. Measurements were conducted as a controlled experiment, with applications deployed in constrained Docker containers and subjected to multithreaded load simulation using Apache JMeter. The outcomes of this thesis include measured and visualized data, as well as recommendations derived from these findings, intended for software developers and the authors of the compared frameworks. Helidon achieved better performance in tasks involving authentication, especially in the number of processed requests. Conversely, Spring Boot performed better in tasks without authentication, though at the cost of slightly higher resource consumption. The results show that the performance of the compared frameworks strongly depends on the nature of the specific task. Even if performance were the sole selection criterion, it is not possible to universally determine which framework is the better choice.

Klíčová slova

Helidon, výkonnost, Spring Boot, srovnání, benchmark, mikroslužba

Keywords

Spring Boot, Helidon, performance, comparison, benchmark, microservice

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 1. 5. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 3. 6. 2025
• Vedoucí: David Král
• Oponent: Michal Doležel

Vysoká škola ekonomická v Praze

Magisterský studijní program / obor:
Informační systémy a technologie / Vývoj informačních systémů