微服务战术与模式减少能源消耗的有效性：面向能耗-性能-可维护性权衡的实证研究

背景：微服务系统已在软件行业中确立地位。然而，与可持续性法规和日益增长的能耗高企的软件成本相关，能源效率变得越来越重要。虽然已有针对架构战术和模式的一些提议，但其效果以及对其他质量属性（QAs）的潜在权衡尚不明确。目标：因此，我们旨在研究微服务战术和模式减少能源消耗的有效性，以及与性能和可维护性之间的潜在权衡。方法：基于开源 Online Boutique 系统，我们进行了受控实验，检验了三个战术和三个模式，并分析了每种技术相对于基线的影响。我们还测试了三种模拟请求负载水平（低、中、高）。结果：请求负载调节了减少能源消耗的效果。所有技术（战术和模式）在至少一种负载水平下均减少了能源消耗，最高可达 5.6%。在性能方面，技术可能通过增加响应时间最高达 25.9%来产生负面影响，部分技术也可通过降低最高达 72.5%来提升性能。两个技术提高了吞吐量，分别提升了 1.9% 和 34.0%。在可维护性方面，三个技术产生负面影响，一个技术产生正面影响，两个技术无影响。结论：一些技术在减少能源消耗的同时也提升了性能。然而，这些技术通常涉及可维护性的权衡，例如通过更多代码重复和模块耦合。总体而言，所有技术在较高负载下显著减少能源消耗，但大多数技术都牺牲了其他某个 QAs。这凸显了真正的挑战不仅在于减少微服务的能源消耗，而在于实现能源效率。