Mapeamento de dependências não intrusivo em tempo real para microsserviços no Kubernetes

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Silva, Alcides Mignoso e
Orientador(a): Guardia, Hélio Crestana lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCC
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.14289/22549
Resumo: The ever-evolving landscape of microservice architecture demands innovative solutions for improved performance and environment management, especially under varying request loads. While strategies developed for managing monolithic systems have been effective in the past, they may not be effective in dealing with the challenges of the microservice-based applications, which often present a high level of interdependency between services. Considering the potential benefits of knowing the relationships among microservices and understanding their behaviors, this work introduces a modular and adaptive tool that maps the microservice dependencies within systems and use the data to provide insightful information about the services’ communications patterns. The central hypothesis this study posits is that by using existing network tools, such as Cilium, it is possible to automatically map service dependencies and communication ratios in a microservices environment and use the connections information to generate dependency data that can serve as input for application management. Given its versatility and large adoption, Kubernetes is the chosen development platform, enhancing the scope and usability of the results obtained with this research. Cilium and its eBPF-based technology are used for collecting the information needed for automatically creating the envisioned microservices communication maps, and authoring applications are introduced to transform and process the collected information. The results of this research may benefit practitioners seeking to optimize the architecture of their microservice-based applications, and also contribute to the broader field of application development by emphasizing the importance of considering services dependencies and characteristics in services management. Thus, the findings shall inspire future research endeavors to explore innovative approaches in addressing the unique challenges posed by microservices architecture by utilizing the intrinsic communication information between services.
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Considering the potential benefits of knowing the relationships among microservices and understanding their behaviors, this work introduces a modular and adaptive tool that maps the microservice dependencies within systems and use the data to provide insightful information about the services’ communications patterns. The central hypothesis this study posits is that by using existing network tools, such as Cilium, it is possible to automatically map service dependencies and communication ratios in a microservices environment and use the connections information to generate dependency data that can serve as input for application management. Given its versatility and large adoption, Kubernetes is the chosen development platform, enhancing the scope and usability of the results obtained with this research. Cilium and its eBPF-based technology are used for collecting the information needed for automatically creating the envisioned microservices communication maps, and authoring applications are introduced to transform and process the collected information. The results of this research may benefit practitioners seeking to optimize the architecture of their microservice-based applications, and also contribute to the broader field of application development by emphasizing the importance of considering services dependencies and characteristics in services management. Thus, the findings shall inspire future research endeavors to explore innovative approaches in addressing the unique challenges posed by microservices architecture by utilizing the intrinsic communication information between services.O cenário em constante evolução da arquitetura de microsserviços requer soluções inovadoras para aprimorar o desempenho e o gerenciamento de ambientes, especialmente sob cargas de tráfego variáveis. Embora as estratégias desenvolvidas para o gerenciamento de sistemas monolíticos tenham sido eficazes no passado, elas podem não ser eficazes para lidar com os desafios das aplicações baseadas em microsserviços, que frequentemente apresentam um alto nível de interdependência entre serviços. Considerando os potenciais benefícios de conhecer as relações entre microsserviços e compreender seus comportamentos, este trabalho apresenta uma ferramenta modular e adaptável que mapeia as dependências de microsserviços dentro de sistemas e utiliza os dados para fornecer informações valiosas sobre os padrões de comunicação dos serviços. A hipótese central deste estudo é que, utilizando ferramentas de rede existentes, como o Cilium, é possível mapear automaticamente as dependências de serviços e as taxas de comunicação entre eles e utilizá-las para gerar dados de dependência que podem servir de entrada para o gerenciamento do ambiente. Dada sua versatilidade e ampla adoção, o Kubernetes é a plataforma de desenvolvimento escolhida, aumentando o escopo e a usabilidade dos resultados obtidos com esta pesquisa. O Cilium e sua tecnologia baseada em eBPF são utilizadas para coletar as informações necessárias para a criação automática dos mapas de comunicação de microsserviços, e aplicativos de autoria são introduzidos para transformar e processar as informações coletadas. Os resultados desta pesquisa podem beneficiar profissionais que buscam otimizar a arquitetura de seus sistemas baseados em microsserviços e também contribuir para o campo mais amplo do desenvolvimento de aplicações, enfatizando a importância de considerar dependências e características de serviços no gerenciamento de ambientes. Assim, os resultados devem inspirar pesquisas futuras para explorar abordagens inovadoras para lidar com os desafios únicos impostos pela arquitetura de microsserviços através da utilização das informações intrínsecas de comunicação entre os serviços.Não recebi financiamentoengUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCCUFSCarAttribution 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessMicroservices architectureService dependenciesNon-intrusive automatic mappingCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAOMapeamento de dependências não intrusivo em tempo real para microsserviços no KubernetesNon-intrusive real-time dependency mapping for microservices in Kubernetesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALtese_ufscar.pdftese_ufscar.pdfapplication/pdf3990902https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/a2dd92a0-d24c-4c17-a26d-40fd204dc631/download526711aebf0b1bf2c93aa02251dbf062MD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-81026https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/9db4f9d7-61bd-45b8-823b-7f55b10afcfa/download8b1d7be50365a944321ad7a1789f6ebfMD52falseAnonymousREADTEXTtese_ufscar.pdf.txttese_ufscar.pdf.txtExtracted texttext/plain100476https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/2af98dd8-e471-42aa-b2a6-ec83ad389572/download0bcaf4db5251732c56e9439338db0671MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILtese_ufscar.pdf.jpgtese_ufscar.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg5216https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/e8a16377-1082-4e5b-b467-6e96050ad62a/download712ce428d6d023ee38bc7f53483386d6MD54falseAnonymousREAD20.500.14289/225492025-08-08T03:01:55.098580Zhttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/Attribution 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/22549https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-08-08T03:01:55Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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