Архітектура, програмна реалізація та аналіз результатів застосування інтелектуального інструментального засобу для конфігурування мікросервісних застосунків

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.26565/2304-6201-2025-67-05

Ключові слова:

програмний мікросервіс, архітектура, управління конфігураціями, інтелектуальний підхід, метод аналізу прецедентів, CBR, інтелектуальний інструментальний засіб, тестування, якість, метрика, модель

Анотація

Актуальність. Розробка застосунків з мікросервісною архітектурою потребує ефективного управління конфігураціями в умовах змінного навантаження, вимог до надійності, відмовостійкості й масштабованості. Це зумовлює потребу в інтелектуальних засобах адаптивного конфігурування, здатних працювати в режимі, близькому до реального часу.

Мета. Створити інтелектуальний інструментальний засіб для адаптивного управління конфігураціями МСА з модулем прийняття рішень на основі Case-Based Reasoning (CBR), спроєктувати його архітектуру, зробити програмну реалізацію, а також експериментально оцінити роботу на тестовому полігоні й порівняти кілька CBR-методів.

Методи дослідження. Уточнено базові поняття процесів конфігурування МСА; спроектовано полігон із трьома сервісами (auth, product, order) і вимогами до продуктивності (≤1000 одночасних запитів, середня затримка ≤200 мс). Адаптивне управління конфігураціями мікросервісів реалізовано як мікросервіс із REST API (FastAPI) та сховищем прецедентів (PostgreSQL); використовуються метрики QoS, ресурсні, «вартісні» та адаптивності. Досліджено п’ять CBR-методів: K-Nearest Neighbors, Weighted KNN, Feature-Based Retrieval, Cluster-Based Retrieval, Indexing & Hashing. Проведено серію вимірювань часу підбору конфігурації для бази прецедентів у 50–1000 записів із усередненням по 100 прогонах.

Результати. Підсистема коректно ідентифікує стани та застосовує релевантні конфігурації для різних сценаріїв (low/medium/high/peak), відповідаючи вимозі часу підбору ≤0,5 с. Найвищу швидкодію продемонстрував метод Indexing & Hashing (≈27,6–50,3 мс для 50–1000 кейсів); KNN має лінійне зростання часу, а Weighted KNN дає керованість за рахунок ваг метрик. Реалізований веб-інтерфейс забезпечує моніторинг і ручний/автоматичний режим застосування змін у реальному часі.

Висновки. Запропонована архітектура та програмна реалізація інструментального засобу з CBR підтверджують практичну доцільність адаптивного конфігурування МСА й створюють підґрунтя для масштабованих даними керованих рішень. Окреслено подальші напрями: еволюція кейс-бази з онлайн навчанням, багатокритеріальна оптимізація (продуктивність/надійність/вартість/енергоефективність), глибша інтеграція з оркестраторами та service mesh, підвищення пояснюваності рішень.

Біографії авторів

  • автор Дмитро Зінов’єв, афіліація Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, майдан Свободи 4, м. Харків, Україна, 61022

    старший викладач кафедри інтелектуальних програмних систем і технологій, ННІ комп’ютерних наук та штучного інтелекту

  • автор Микола Ткачук, афіліація Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, майдан Свободи 4, м. Харків, Україна, 61022

    д.т.н., професор; професор кафедри інтелектуальних програмних систем і технологій, ННІ комп’ютерних наук та штучного інтелекту

Посилання

R. Su, X. Li, and D. Taibi, “From Microservice to Monolith: A Multivocal Literature Review,” Electronics, vol. 13, no. 8, p. 1452, Apr. 2024, doi: 10.3390/electronics13081452. Available: https://www.mdpi.com/2079-9292/13/8/1452

O. Pozdniakova, D. Mažeika, and A. Cholomskis, “SLA-Adaptive Threshold Adjustment for a Kubernetes Horizontal Pod Autoscaler,” Electronics, vol. 13, no. 7, 1242, 2024, doi: 10.3390/electronics13071242. Available: https://www.mdpi.com/2079-9292/13/7/1242

Zinov’ev, D.V. and Tkachuk, M.V. (2025), “Rozrobka ta doslidzhenniy algoritmichnoi modeli gla adaptivnogo upravlinnya konfiguratsiyami programnuh mikroservisiv” [Development and research of an algorithmic model for adaptive configuration management of software microservices], Information processing systems. 2024. № 2(177). - P. 116 –120. [in Ukrainian] Available: https://doi.org/10.30748/soi.2024.177.13

Zinov’ev, D., & Tkachuk, M. (2023). “Analiz, klasyfikatsiia ta testuvannia instrumentiv upravlinnia konfiguratsiiemi dlia programnykh mikroservisiv” [Analysis, classification and testing of configuration management tools for software microservices] Bulletin of V.N. Karazin Kharkiv National University, Series «Mathematical Modeling. Information Technology. Automated Control Systems», 57, 32-41, doi: 10.26565/2304-6201-2023-57-03 Available: https://periodicals.karazin.ua/mia/article/view/23251

J. Figueira and C. Coutinho, “Developing Self-Adaptive Microservices,” Procedia Computer Science, vol. 232, pp. 264–273, 2024, doi: 10.1016/j.procs.2024.01.026. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877050924000267

W. Ma, R. Wang, Y. Gu, Q. Meng, H. Huang, S. Deng, and Y. Wu, “Multi-objective microservice deployment optimization via a knowledge-driven evolutionary algorithm,” Complex & Intelligent Systems, vol. 7, pp. 1153–1171, 2021, doi: 10.1007/s40747-020-00180-1. Available: https://link.springer.com/article/10.1007/s40747-020-00180-1

M. Niswar, R. A. Safruddin, A. Bustamin, and I. Aswad, “Performance Evaluation of Microservices Communication with REST, GraphQL, and gRPC,” International Journal of Electronics and Telecommunications, vol. 70, no. 2, pp. 429–436, Jun. 2024, doi: 10.24425/ijet.2024.149562. Available: https://ijet.ise.pw.edu.pl/index.php/ijet/article/view/10.24425-ijet.2024.149562

Yan and Z. Cheng, “A Review of the Development and Future Challenges of Case-Based Reasoning,” Applied Sciences, vol. 14, no. 16, art. 7130, 2024, doi: 10.3390/app14167130. Available: https://www.mdpi.com/2076-3417/14/16/7130

Завантаження

Опубліковано

2025-10-27

Номер

Розділ

Статті

Як цитувати

Архітектура, програмна реалізація та аналіз результатів застосування інтелектуального інструментального засобу для конфігурування мікросервісних застосунків. (2025). Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна, серія «Математичне моделювання. Інформаційні технології. Автоматизовані системи управління», 67, 56-65. https://doi.org/10.26565/2304-6201-2025-67-05

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають