API diversity for microservices in the domain of connected vehicles

Abstract

Web services in the domain of connected vehicles are subject to various requirements including high availability and large workloads. Microservices are an architectural style which can fulfill those requirements by fostering the independence and decoupling of software components as reusable services. To achieve this independence, microservices have to implement all aspects of providing the services themselves, including different API technologies for heterogeneous consumers and supporting features like authentication. In this work, we examine the use of a service proxy that externalizes these concerns into a sidecar that provides multiple APIs and common service functionality in a platform-independent manner. We look at how different kinds of API styles and technologies solve selected classes of problems and how we can translate between API technologies. We design and implement a framework for building gateways that enables the creation and composition of reusable components, in the fashion of Lego bricks, to maximize flexibility, while reducing the effort for building gateway components. We design and implement selected components of common and reusable API functionality enabling us to build a reference setup with a service proxy as a sidecar using our framework. Finally, we evaluate the proposed solution to identify benefits and drawbacks of the approach of using our framework as a service proxy. We conclude that the examined approach provides benefits for the development of many polyglot microservices, but splitting one service into two components adds additional complexity that has to be managed.

Web Services für vernetzte Fahrzeuge unterliegen unterschiedlichen Anforderungen, unter anderem einer hohen Verfügbarkeit und einem großen Datendurchsatz. Microservices sind ein Architekturstil, der diesen Anforderungen gerecht werden kann, indem er die Unabhängigkeit und Entkopplung von Softwarekomponenten als wiederverwendbare Services fördert. Zum Erreichen der Unabhängigkeit implementieren Microservices alle Aspekte der Servicebereitstellung eigenständig. Dazu gehört verschiedene API Technologien für heterogene Clients bereitzustellen und unterstützende Funktionalität wie Authentifizierung zu implementieren. In dieser Arbeit wird die Verwendung einer Proxy Komponente vor einem Service untersucht, durch welche die Bereitstellung verschiedener API Technologien und allgemeiner unterstützender Funktionalität aus dem Service extrahiert wird. Die Lösungen verschiedener API Technologien und Stile für ausgewählte Klassen an Problemen werden verglichen und mögliche Umwandlungen der verschiedenen API Technologien werden untersucht. Es wird ein Framework konzeptioniert und implementiert, das die Erstellung von Gateways durch Kombination von wiederverwendbaren Komponenten, wie das Zusammensetzen von Legosteinen, ermöglicht. Dieses Framework sorgt für eine hohe Flexibilität, während es den Aufwand bei der Erstellung von Gateways gering hält. Es werden ausgewählte wiederverwendbare Komponenten entworfen, um eine Referenzimplementierung des Ansatzes umzusetzen, bei der allgemeine Funktionalität in einen parallel laufenden Proxy ausgelagert wird. Dieser Ansatz wird evaluiert, indem Vor- und Nachteile anhand eines mit dem Framework erstellten Proxys identifiziert werden. Das Fazit dieser Arbeit ist, dass dieser Ansatz bei Systemen mit vielen Microservices mit unterschiedlichen Programmiersprachen Vorteile bringt, aber die Trennung eines Services in zwei Komponenten eine nicht unerhebliche Komplexität einführt.