Використання мікросервісів для оптимізації продуктивності високонавантажених електронних комунікаційних систем

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorЯвіся, Валерій Сергійович
dc.contributor.authorЗінькевич, Богдана Романівна
dc.date.accessioned2026-02-10T11:09:47Z
dc.date.available2026-02-10T11:09:47Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractМагістерська дисертація містить 133 сторінки, 14 рисунків, 5 таблиць. В роботі було використано 67 джерел. Актуальність роботи. Мікросервісна архітектура стає ключовим підходом для підвищення продуктивності та масштабованості високонавантажених електронних комунікаційних систем. Зростання обсягів трафіку, вимоги до безперервної роботи та швидкого реагування роблять монолітні рішення малоефективними. Мікросервіси дозволяють гнучко масштабувати окремі компоненти, ізолювати збої та оптимізувати використання ресурсів, що забезпечує стабільну роботу системи навіть під піковими навантаженнями. Мета роботи. Основною метою даної роботи є дослідження та порівняльний аналіз сучасних підходів до побудови високонавантажених систем обробки SMS-повідомлень на базі мікросервісної архітектури з різними методами міжсервісної комунікації, а також розробка практичної системи з можливістю вибору оптимального каналу доставки повідомлень. Об'єкт дослідження – процеси обробки та доставки SMS-повідомлень у високонавантажених розподілених телекомунікаційних системах під час пікових навантажень. Предмет дослідження – мікросервісна архітектура та методи міжсервісної комунікації для побудови високопродуктивних систем обробки SMS-повідомлень з різними каналами доставки. Використані методи дослідження. Для досягнення поставленої мети були використані методи системного аналізу для дослідження архітектур електронних комунікаційних систем, методи порівняльного аналізу для оцінки ефективності синхронних та асинхронних підходів до передачі даних, методи об'єктно-орієнтованого проектування для розробки структури мікросервісної системи, методи експериментального дослідження для тестування продуктивності системи під різними навантаженнями, методи статистичного аналізу для обробки результатів експериментів та формулювання висновків. Отримані результати: виконано комплексне дослідження ефективності різних методів міжсервісної комунікації в контексті систем обробки SMSповідомлень. Проведено порівняльний аналіз синхронних HTTP-запитів, асинхронних HTTP-запитів та асинхронної передачі через Apache Kafka за критеріями продуктивності, надійності та масштабованості при різних рівнях навантаження. Розроблено та реалізовано архітектурне рішення на базі мікросервісної архітектури, що дозволяє в межах однієї системи використовувати різні канали доставки залежно від специфічних вимог до обробки повідомлень. Тестування показало, що синхронний HTTP забезпечує пропускну здатність 40 повідомлень на секунду, асинхронний HTTP – 250 повідомлень на секунду, Apache Kafka – 450 повідомлень на секунду з нульовим відсотком помилок під максимальним навантаженням. Економічний аналіз показав чисту вигоду 10 мільйонів доларів за п'ятирічний період від впровадження мікросервісної архітектури переважно від зменшення вартості простою та додаткового доходу від швидшого виходу на ринок нових функцій. Рекомендації щодо використання: розроблена система може бути використана як основа для побудови промислових рішень обробки повідомлень у телекомунікаційних компаніях, фінансових установах та інших організаціях, що потребують надійної обробки великих обсягів SMS. Результати порівняльного аналізу надають практичні рекомендації щодо вибору оптимального підходу залежно від конкретних вимог до системи: синхронний HTTP оптимальний для навантажень до 5 тисяч повідомлень на день, асинхронний HTTP для 5-30 тисяч повідомлень на день, Apache Kafka для понад 30 тисяч повідомлень на день або критичних систем з жорсткими вимогами надійності. Розроблений програмний код та архітектурні рішення можуть бути адаптовані для інших типів систем обробки повідомлень та розподілених застосунків. Методика тестування продуктивності може використовуватися для оцінки ефективності аналогічних систем.
dc.description.abstractotherThe master's thesis contains 133 pages, 14 figures, and 5 tables. A total of 67 sources were used in the work. Relevance of the study. Microservice architecture has become a key approach for increasing the performance and scalability of high-load electronic communication systems. The growing volume of traffic, together with the requirements for uninterrupted operation and rapid response, makes monolithic solutions inefficient. Microservices enable flexible scaling of individual components, fault isolation, and optimized resource utilization, ensuring stable system operation even under peak loads. Purpose of the work. The main purpose of this thesis is to research and perform a comparative analysis of modern approaches to building high-load SMS message processing systems based on microservice architecture with different inter-service communication methods, as well as to develop a practical system capable of selecting the optimal message delivery channel. Object of research – SMS message processing and delivery processes in highload distributed telecommunication systems during peak loads. Subject of research – microservice architecture and inter-service communication methods for building high-performance SMS processing systems with various delivery channels. Methods used. System analysis methods were applied to study electronic communication system architectures; comparative analysis methods were used to evaluate the efficiency of synchronous and asynchronous data transmission approaches; object-oriented design methods were used to develop the structure of the microservice system; experimental research methods were used to test system performance under different loads; statistical analysis methods were applied to process the experimental results and formulate conclusions. Results obtained: comprehensive research of different inter-service communication method efficiency in the context of SMS message processing systems was performed. Comparative analysis of synchronous HTTP requests, asynchronous HTTP requests and asynchronous transmission via Apache Kafka by performance, reliability and scalability criteria at different load levels was conducted. Architectural solution based on microservice architecture was developed and implemented, allowing the use of different delivery channels within one system depending on specific message processing requirements. Testing showed that synchronous HTTP provides throughput of 40 messages per second, asynchronous HTTP – 250 messages per second, Apache Kafka – 450 messages per second with zero error rate under maximum load. Economic analysis showed net benefit of 10 million dollars over fiveyear period from microservice architecture implementation, mainly from reduced downtime costs and additional revenue from faster time-to-market for new features. Recommendations for use: the developed system can be used as foundation for building industrial message processing solutions in telecommunication companies, financial institutions and other organizations requiring reliable processing of large SMS volumes. Comparative analysis results provide practical recommendations for optimal approach selection depending on specific system requirements: synchronous HTTP is optimal for loads up to 5 thousand messages per day, asynchronous HTTP for 5-30 thousand messages per day, Apache Kafka for over 30 thousand messages per day or critical systems with strict reliability requirements. Developed program code and architectural solutions can be adapted for other types of message processing systems and distributed applications. Performance testing methodology can be used for evaluating similar system efficiency.
dc.format.extent136 с.
dc.identifier.citationЗінькевич, Б. Р. Використання мікросервісів для оптимізації продуктивності високонавантажених електронних комунікаційних систем : магістерська дис. : 172 Електронні комунікації та радіотехніка / Зінькевич Богдана Романівна. – Київ, 2025. – 136 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/78724
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectмікросервісна архітектура
dc.subjectSMS
dc.subjectApache Kafka
dc.subjectHTTP
dc.subjectасинхронна комунікація
dc.subjectсинхронна комунікація
dc.subjectрозподілені системи
dc.subjectпродуктивність
dc.subjectмасштабованість
dc.subjectтелекомунікаційні системи
dc.subjectобробка повідомлень
dc.subjectREST API
dc.subjectSPRING BOOT
dc.subjectPostgreSQL
dc.subjectDOCKER
dc.subjectпропускна здатність
dc.subjectнадійність
dc.subjectміжсервісна комунікація
dc.titleВикористання мікросервісів для оптимізації продуктивності високонавантажених електронних комунікаційних систем
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Zynkevich_magistr.pdf
Розмір:
1.22 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ТК)
Магістерські роботи