Application performance monitoring in microservice-based systems

Abstract

Nowadays, cloud computing including its functionality and service delivery model, turned into a common paradigm to provide on-demand IT resources and scalability. This also leads to a change of architecture from monolithic systems to a microservice-based architecture with high scalability and elasticity as well as independent developments and deployments. Due to this change, IT environments are getting more complex and highly distributed. Thus, the requirements of Application Performance Management (APM) for these types of systems are also changing. While monitoring monolithic applications and infrastructures focuses on a few single components with their callstacks and the surveillance of the general state of health, the monitoring of microservice-based systems requires other approaches. This work will elaborate the actual state-of-the-art of APM in microservice-based systems on the basis of an industrial case study. Furthermore, the challenges of monitoring microservice-based systems will be elaborated. As part of the industrial case study, an existing microservice monitoring tool will be evaluated on different environments and integrated into the state-of-the-art business-oriented monitoring strategy "System Management: Inform-Locate-Escalate" (SMILE), which consists of various monitoring and service management tools. The evaluation will be done by conducting use cases, defined in the context of the thesis to meet the challenges. In addition, the work proposes an experimental concept for APM in microservice-based systems. This concept consists of a selected monitoring stack with different open-source tools and an existing microservice monitoring solution. Furthermore, it contains different dashboards with decisive metrics and other monitoring-specific data.

Heutzutage ist Cloud Computing mit seiner Funktionsweise und den verschiedenen Diensten zu einem beliebten Paradigma geworden, um dynamisch IT-Ressourcen bereit zu stellen und horizontale Skalierbarkeit zu gewährleisten. Der damit verbundene Wandel von monolithischen Systemen hin zu Microservice-basierten Systemen bringt eine hohe Skalierbarkeit und Elastizität sowie unabhängige Entwicklung und Deployments mit sich. Infolgedessen werden IT-Umgebungen hierdurch komplexer und verteilter. Dies führt auch zu einer Veränderung der Anforderungen im Bereich des Application Performance Management (APM). Während das Monitoring von monolithischen Applikationen und Infrastrukturen den Fokus auf einzelne wenige Softwarekomponenten mit ihren Callstacks und die Überwachung des betrieblichen Allgemeinzustandes setzte, erfordert das Monitoring von Microservices und daraus bestehende Umgebungen eine andere Herangehensweise. Ziel dieser Arbeit ist es, anhand einer industriellen Fallstudie den aktuellen Stand des Monitorings von Microservice-basierten Systemen zu ermitteln. Hierzu werden die Herausforderungen für das Monitoring dieser Umgebungen erörtert. Als Teil der Fallstudie wird hierfür ein bereits existierendes Monitoring Tool mit seinen Ansätzen anhand verschiedener Umgebungen evaluiert und in die Business-orientierte Monitoring-Strategie SMILE integriert. Die Evaluierung erfolgt durch Use-Cases, welche anhand der Anforderungen im Rahmen der Arbeit definiert werden. Zusätzlich schlägt diese Arbeit ein experimentelles Konzept für das Monitoring von Microservice-basierten Systemen vor. Dieses Konzept besteht aus einem ausgewählten Monitoring Stack mit verschiedenen open-source Tools sowie einer bestehenden Monitoring-Lösung. Außerdem beinhaltet es verschiedene Dashboards und andere Monitoring-spezifische Daten.