Migrating monolithic architectures to microservices : a study on software quality attributes

Abstract

Es gibt viele Beweggründe für die Migration von einer monolithischen zu einer Microservice-Architektur, z. B. hohe Skalierbarkeit oder verbesserte Wartbarkeit. Dabei müssen jedoch mehrere Faktoren im Migrationsprozess berücksichtigt werden, darunter auch Qualitätsmerkmale. Da die Migration zu einer Microservice-Architektur keine einfache Aufgabe ist, können definierte Qualitätsziele dabei helfen, einen geeigneten Migrationsansatz auszuwählen und anschließend geeignete Architekturentscheidungen zu treffen. Ziel dieser Arbeit ist es, zu untersuchen, wie Qualitätsattribute in den Migrationsprozess eingebunden werden können, um Praktiker und Softwarearchitekten dabei zu unterstützen. Ebenso wird untersucht, welche Rolle sie im Migrationsprozess spielen. Dazu wurde zunächst eine Literaturrecherche durchgeführt, um die Qualitätsattribute zu identifizieren, die für eine Microservice-Architektur relevant sind. Anschließend wurden die Qualitätsattribute den Migrationsansätzen zugeordnet, die sie in Richtung der Zielarchitektur optimieren. Ebenso wurden die Qualitätsattribute den Architekturmustern und Best Practices zugeordnet. Auf der Grundlage der zuvor gesammelten Ergebnisse wurde ein Qualitätsmodell erstellt, das auch die Interdependenzen und Kompromisse zwischen ihnen berücksichtigt. Auf diese Weise soll das Qualitätsmodell als Leitfaden dienen, der die Auswahl geeigneter Techniken und architektonischer Entscheidungen auf der Grundlage der definierten Qualitätsziele erleichtert. Das entwickelte Qualitätsmodell wurde anschließend in ein Tool integriert, das Praktiker durch den Migrationsprozess leiten sollte. Um die Nutzbarkeit des Werkzeugs in Bezug auf das Qualitätsmodell zu untersuchen, wurde eine Evaluierung in Form einer Umfrage mit vier Praktikern aus der Industrie durchgeführt. Das Ergebnis der Evaluation zeigt, dass das integrierte Qualitätsmodell den Migrationsprozess auf Basis der definierten Qualitätsziele in der Praxis unterstützen kann und die Erweiterung des Tools eine hohe Usability aufweist.

There are many drivers for migrating from a monolith to a microservice architecture, such as high scalability or improved maintainability. To do this, however, several factors must be taken into account in the migration process, including quality attributes. Since the migration towards a microservice architecture is not an easy task, defined quality goals can assist in selecting a suitable migration approach and subsequently making appropriate architectural design decisions. The goal of this thesis is to investigate how quality attributes can be incorporated into the migration process, so that practitioners and software architects can be supported in this regard. Likewise, it is examined which role they play in the migration process. To this end, a literature review was conducted to first identify the quality attributes that are relevant for a microservice architecture. Then, quality attributes were assigned to the migration approaches that optimize them towards the target architecture. Similarly, quality attributes were assigned to architectural patterns and best practices. Based on the previous results collected, a quality model was created, also addressing interdependencies and trade-offs among them. In doing so, the quality model was intended to act as a guide by facilitating the selection of appropriate techniques and architectural choices based on defined quality goals. The developed quality model was subsequently integrated into a tool, which was designed to guide practitioners through the migration process. To investigate the usability of the tool with respect to the quality model, an evaluation in the form of a survey was conducted with four practitioners from industry. The result of the evaluation shows that the integrated quality model can support the migration process based on defined quality goals in practice and that the extension of the tool has a high usability.