System's Architecture Reconstruction for Microservices Simulators

Bc. Georgii Aksenov

Bachelor's thesis

Abstract:

Tato práce se zabývá přijetím architektur založených na mikroslužbách a významem odolnosti v takových systémech. Vzory odolnosti mají zásadní význam pro zvýšení celkové odolnosti systému, ale jejich použití vyžaduje informované rozhodování. Chaosové inženýrství je účinným přístupem k identifikaci slabých míst, která mohou nepříznivě ovlivnit odolnost, ale jeho pomalé zavádění v průmyslu je z velké části způsobeno vysokými náklady spojenými s prováděním experimentů s chaosem. K řešení tohoto problému tento výzkum navrhuje neinvazivní automatizovaný přístup pro extrakci architektury, která je předpokladem pro provádění simulací. S využitím vzoru sidecar a s využitím statistických metod navrhovaný přístup rekonstruuje strom závislostí mezi mikroslužbami ze zachycené síťové komunikace. Je provedeno srovnání tohoto neinvazivního přístupu s invazivním přístupem a jsou poskytnuty nástroje pro vytvoření modelu architektury kompatibilního se simulátorem MiSim - simulátorem speciálně navrženým pro experimenty chaosového inženýrství v mikroservisních systémech. Experimenty provedené v této studii ukazují slibné výsledky, které ukazují, že vytvořený model se přesně shoduje se skutečnou architekturou systému, a dokonce překonává invazivní přístup popsaný v předchozím akademickém výzkumu - v určitých scénářích. Tento výzkum přispívá ke snížení nákladů spojených s experimenty s chaosem, a tím usnadňuje širší přijetí modelů odolnosti v architekturách založených na mikroslužbách.

Abstract:

This thesis explores the adoption of microservice-based architectures and the importance of resilience in such systems. Resilience patterns are crucial for enhancing the overall system resilience, but their application requires informed decision-making. Chaos engineering is an effective approach for identifying weak points that may adversely affect resilience, but its slow adoption in the industry is largely due to the high costs associated with conducting chaos experiments. To address this challenge, this research proposes a non-invasive automated approach for architecture extraction, which is a prerequisite for conducting simulations. By leveraging the sidecar pattern and employing statistical methods, the proposed approach reconstructs the dependency tree among microservices from captured network communication. A comparison is made between this non-invasive approach and an invasive approach, and tools are provided for creating an architecture model compatible with MiSim - a simulator specifically designed for chaos engineering experiments in microservice systems. The experiments conducted in this study demonstrate promising results, showing that the generated model aligns closely with the actual system architecture, and even outperforms the invasive approach described in previous academic research - in certain scenarios. This research contributes to reducing the costs associated with chaos experiments, thereby facilitating wider adoption of resilience patterns in microservice-based architectures.

Keywords

Microservices, Resilience, Chaos Engineering, Chaos Testing, Simulations, Architecture Extraction, MiSim, Netshoot, IP Traces

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 5. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 30. 6. 2023
• Supervisor: PhD Bruno Rossi
• Reader: RNDr. Lukáš Daubner

Masaryk University

Faculty of Informatics

Bachelor programme / field:
Programming and development / Programming and development