Analiza influenței compilării anticipate și dinamice asupra performanței microserviciilor din aplicații Web3

Abstract

Această lucrare conține 52 pagini și este structurată în patru capitole, fiecare abordând aspecte esențiale legate de influența tehnicilor de compilare asupra performanței microserviciilor utilizate în aplicațiile Web3. În capitolul „Compilarea în limbajele moderne” sunt prezentate fundamentele teoretice ale procesului de compilare, cu accent pe mecanismele utilizate în ecosistemul Java. Sunt analizate în detaliu tehnicile de compilare Just-In-Time (JIT) și Ahead-Of-Time (AOT), fiind evidențiate principiile de funcționare, avantajele și limitările fiecărei abordări. De asemenea, capitolul oferă o perspectivă comparativă asupra impactului acestora asupra performanței aplicațiilor, timpului de pornire și consumului de resurse. Capitolul „Microservicii și arhitectura aplicațiilor Web3” tratează conceptele arhitecturale moderne utilizate în dezvoltarea sistemelor distribuite. Sunt prezentate principiile arhitecturii pe microservicii, mecanismele de comunicare inter-servicii și aspectele legate de scalabilitate și reziliență. Totodată, capitolul abordează specificul aplicațiilor Web3, incluzând integrarea tehnologiilor blockchain, cerințele de auditabilitate și asigurarea integrității datelor în sisteme distribuite. În capitolul „Cercetarea aplicativă” este descris demersul experimental realizat în cadrul lucrării. Au fost dezvoltate două microservicii funcțional echivalente, utilizând framework-urile Quarkus și Spring Boot, generate cu ajutorul platformei full-stack JHipster pentru a facilita implementarea rapidă. Microserviciul Quarkus utilizează compilare anticipată (AOT), iar microserviciul Spring Boot se bazează pe compilare dinamică (JIT). Ambele servicii expun aceleași interfețe REST și sunt conectate la aceeași bază de date PostgreSQL, ceea ce permite realizarea unor teste de performanță comparative relevante. Capitolul „Dezvoltarea sistemului” prezintă detaliile de implementare ale soluției propuse. Sunt descrise tehnologiile utilizate, structura aplicațiilor, modul de configurare al mediului de execuție și procesul de testare. În acest capitol sunt analizate rezultatele obținute în urma testelor de performanță, incluzând timpul de pornire, debitul de procesare, latența și consumul de resurse hardware, precum și implicațiile practice ale alegerii tehnicii de compilare asupra costurilor și eficienței operaționale.

This thesis consists of 52 pages and is structured into four chapters, each addressing essential aspects related to the influence of compilation techniques on the performance of microservices used in Web3 applications. Chapter “Compilation in Modern Programming Languages” presents the theoretical foundations of the compilation process, with a focus on the mechanisms employed within the Java ecosystem. The Just In-Time (JIT) and Ahead-Of-Time (AOT) compilation techniques are analyzed in detail, highlighting their operating principles, advantages, and limitations. Furthermore, this chapter provides a comparative perspective on their impact on application performance, startup time, and resource consumption. Chapter “Microservices and Web3 Application Architecture” addresses modern architectural concepts used in the development of distributed systems. It presents the principles of microservice-based architectures, inter-service communication mechanisms, and aspects related to scalability and resilience. In addition, the chapter discusses the specific characteristics of Web3 applications, including blockchain integration, auditability requirements, and data integrity assurance in distributed environments. Chapter “Applied Research” describes the experimental approach undertaken in this thesis. Two functionally equivalent microservices were developed using the Quarkus and Spring Boot frameworks, generated with the support of the JHipster full-stack platform to enable rapid and standardized implementation. The Quarkus-based microservice employs Ahead-Of-Time (AOT) compilation, while the Spring Boot microservice relies on Just-In-Time (JIT) compilation. Both services expose identical REST APIs and are connected to the same PostgreSQL database, ensuring a consistent experimental environment for comparative performance evaluation. Chapter “System Development” presents the implementation details of the proposed solution. The technologies used, application structure, runtime configuration, and testing process are described. This chapter analyzes the results obtained from performance testing, including startup time, throughput, latency, and hardware resource consumption, as well as the practical implications of selecting a particular compilation technique in terms of operational efficiency and infrastructure costs.