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Arquitectura de microservicios para compras en l�nea: caso de uso "ala orden"

 

Microservices architecture for online shopping: "to order" use case

 

Arquitetura de microsservi�os para compras online: caso de uso "sob encomenda"

 

Pa�l Quevedo-Avila ^I

paul.quevedo.15@psg.ucacue.edu.ec

https://orcid.org/0000-0002-9954-8054

 

Martin Geovanny Zhind�n-Mora ^II

mgzhindonm@ucacue.edu.ec

https://orcid.org/0000-0003-4475-830X

 

Andr�s Sebasti�n Quevedo-Sacoto ^III

asquevedos@ucacue.edu.ec

https://orcid.org/0000-0001-5585-0270

 

 

Correspondencia: paul.quevedo.15@psg.ucacue.edu.ec

 

 

Ciencias de la educaci�n �

Art�culo de revisi�n

 

 

*Recibido: 02 de septiembre de 2020 *Aceptado: 07 de octubre 2020 * Publicado: 06 de noviembre de 2020

 

 

        I.            Ingeniero de Sistemas, Jefatura de Posgrados. Universidad Cat�lica de Cuenca, Cuenca, Ecuador.

     II.            Ingeniero de Sistemas, Jefe de Tecnolog�as de la Informaci�n, Universidad Cat�lica de Cuenca, Cuenca, Ecuador.

�III.            Ingeniero de Sistemas, Docente de la Unidad Acad�mica de Tecnolog�as de la Informaci�n y Comunicaci�n (TIC), Jefatura de Posgrados, Universidad Cat�lica de Cuenca, Cuenca, Ecuador.

Resumen

Este trabajo tiene el objetivo de presentar un patr�n de dise�o para la� plataforma !ala orden�, basado en un arquitectura de software de microservicios,� mostrando su definici�n, bondades y caracter�sticas, con la caracterizaci�n del proceso, adem�s, se presentan las capas empleadas en la implementaci�n de esta arquitectura, tales como: capa del cliente y capa del servidor, describiendo cada uno de los microservicios implementados, se menciona la tecnolog�a para la seguridad, acceso y persistencia de los datos, y, para finalizar, se detallan los resultados obtenidos, con el uso de la arquitectura de microservicios, en el dise�o y desarrollo de esta plataforma.� ��������������

Palabras claves: Microservicios; e-commerce; arquitectura; patr�n de dise�o; escalabilidad.�

 

Abstract

This work has the objective of presenting a design pattern for the platform! To order, based on a microservices software architecture, showing its definition, benefits and characteristics, with the characterization of the process, in addition, the layers used in the implementation of this architecture, such as: client layer and server layer, describing each of the implemented microservices, mentioning the technology for data security, access and persistence, and, finally, the results obtained are detailed , with the use of microservices architecture, in the design and development of this platform.

Keywords: Microservices; e-commerce; architecture; Design pattern; scalability.

 

Resumo

Este trabalho tem o objetivo de apresentar um padr�o de design para a plataforma! Encomendar, com base em uma arquitetura de software de microsservi�os, mostrando sua defini��o, benef�cios e caracter�sticas, com a caracteriza��o do processo, bem como as camadas utilizadas na a implementa��o desta arquitetura, tais como: camada cliente e camada servidor, descrevendo cada um dos microsservi�os implementados, mencionando a tecnologia para seguran�a, acesso e persist�ncia de dados e, por fim, detalham-se os resultados obtidos , com a utiliza��o de arquitetura de microsservi�os, na concep��o e desenvolvimento desta plataforma.

Palavras-chave: Microsservi�os; com�rcio eletr�nico; arquitetura; Padr�o de design; escalabilidade.

 

Introducci�n

Debido a la situaci�n que atraviesa el mundo ocasionada por la pandemia SARS-CoV-2, y el confinamiento obligatorio dispuesto por varios jefes de estado, existe un aumento del comercio por internet o comercio en l�nea denominado e-commerce[1].� Esta forma de comercio ayuda al consumidor a obtener el producto conforme a sus expectativas, intereses o� gustos, lo que permite agilizar la entrega, el pago y control de los bienes o servicios adquiridos por estos medios digitales de transacciones [2].

El comercio electr�nico� ha estimulado que la mayor�a de los� mercados o negocios adopten este modelo,� convirtiendo� as�� al� internet� en� un� potencial canal de ventas,� puesto� que� los� consumidores� pueden acceder y realizar sus pedidos en l�nea desde un dispositivo electr�nico inteligente[3] [4].

Seg�n la C�mara de Comercio del Ecuador [4],� tras la llegada del Covid-9 se ha producido un incremento en la frecuencia de compra en l�nea, como se muestra en la Figura 1.

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Figura 1: Tomado de: Transacciones electr�nicas en Ecuador durante el Covid-19.�� En el eje y observamos el porcentaje de incremento de compras en l�nea.

Fuente: Elaboraci�n propia.

 

El incremento de ventas o de transacciones electr�nicas tambi�n ha tra�do nuevos emprendimientos, los mismos que buscan automatizar y facilitar este tipo de transacciones en l�nea [5].

Las aplicaciones monol�ticas han� resultado en varios casos de uso a lo largo del mundo, pero con el paso del tiempo se ha generado problemas al escalar y mejorar su rendimiento,� puesto que los cambios constantes en el modelo de negocio originan que se tenga que modificar toda la aplicaci�n, haci�ndola m�s grande y compleja de mantener [6].

 

Para resolver los problemas que se ocasionan con las arquitecturas tradicionales, se han propuesto modelos mucho m�s estables y eficientes, como las arquitecturas basadas en microservicios, que plantean la construcci�n de conjuntos de peque�os servicios independientes, , que se comunican entre s� a trav�s de peticiones HTTP� y se ejecutan de forma aut�noma, esto permite que sean escalables y f�ciles de mantener,� y que puedan ser escritos en diferentes lenguajes de programaci�n y por diferentes equipos de desarrollo[7].

Los microservicios se han convertido en una opci�n de estilo arquitect�nico dominante en la industria del desarrollo de software, present�ndose como un patr�n de arquitectura con �nfasis en dividir el sistema en servicios peque�os y livianos que se construyen expresamente para realizar una funci�n comercial muy cohesiva [8], consider�ndose como un refinamiento y simplificaci�n de la arquitectura orientada a servicios (SOA) [9].

Existen numerosos y diversos principios que presentan este patr�n de dise�o, entre los que se destacan.

Resilientes

Los microservicios son resistentes y tolerantes a fallos y se pueden solventar r�pidamente [10], si algo falla en un microservicio y no est�n en cascada se puede aislar el problema y el aplicativo contin�a operativo, en una arquitectura monol�tica, la falla de un componente puede hacer fallar a todo el sistema.

Escalables

Al escalar sistemas monol�ticos� se requiere escalar la aplicaci�n entera [11], demanda una gran inversi�n en hardware y complejidad en el c�digo. La capacidad de actualizar y escalar los servicios de forma aislada en un patr�n de dise�o basado en� microservicios es m�s sencillo [12], se pueden implementar, monitorear y escalar de forma independiente por definici�n. El ser capaz de escalar horizontalmente un microservicio es fundamental para mejorar el rendimiento del software [13]. Cada microservicio puede implementarse en un servidor con diferentes capacidades de hardware, y pueden escribirse en el lenguaje de programaci�n m�s apropiado [14]. Si hay un congestionamiento en un microservicio se puede transportar� y ejecutar en varios hosts en paralelo [10].

Alta disponibilidad

La alta disponibilidad se logra mediante la capacidad de los microservicios de replicarse y distribuirse entre centros de datos y distancias geogr�ficas, lo que les permite distribuir la carga y hacer frente a hardware congestionado y con fallas. Otro aspecto relevante se refiere a la actualizaci�n y evoluci�n del sistema: si bien la actualizaci�n de una aplicaci�n monol�tica requiere detenerla y volver a implementarla, esto incurre en tiempos de inactividad posiblemente prolongada, la replicabilidad y la independencia permiten que los microservicios resuelvan el problema [15].

En este contexto se plante� la necesidad de desarrollar e implementar una plataforma de comercio electr�nico que permita a los peque�os, medianos y grandes comercios ofrecer sus productos o servicios, y para esto resulta indispensable construir esta soluci�n bajo� una arquitectura de microservicios, esto debido a que nos encontramos en un entorno vol�til, incierto, complejo y ambiguo[16], lo que obliga que la plataforma y sus componentes brinden la oportunidad de que puedan ser ajustadas acorde a esta din�mica.

 

Metodolog�a

Caracterizaci�n del proceso

En esta fase se utiliz� un m�todo sist�mico, lo que permiti� diagnosticar y evaluar lo que conforma el modelo, necesidades y requerimientos, as� se logr� establecer los respectivos objetivos (relaciones), por ejemplo, para los comerciantes es ofrecer sus productos/servicios y mejorar sus ventas, mientras que para la empresa de repartos (delivery) se determin� su proceso de negocio; finalmente, para los usuarios es tener una mejor experiencia al momento de realizar una compra.

Para determinar las necesidades de las partes involucradas que implican este modelo, se traz� de manera primaria el uso de fuentes, como: Observaci�n (experiencia personal del autor), uso de entrevistas a los comerciantes, empresas de reparto, expertos en proyectos y usuarios en general.

Con la informaci�n recolectada, se estableci� presentar un diagrama de flujo, como el mostrado en la figura 2, para luego elaborar una gu�a para el direccionamiento del proyecto.

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Figura 2: Diagrama de flujo de la plataforma �ala orden�.

Fuente: Elaboraci�n propia.

 

Arquitectura

La arquitectura de la plataforma �ala orden!, cuenta con un patr�n de dise�o basado en microservicios. En la figura 3 se muestra el dise�o que conforma la arquitectura de la plataforma �ala orden!

 

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Figura 3: Diagrama del dise�o de la arquitectura del sistema �ala orden�.

Fuente: Elaboraci�n propia.

 

Lado del cliente

Esta capa, hace referencia frontend la misma que cuenta con los siguientes� framework�s de desarrollo angular� para desarrollo web, ionic� para el desarrollo de aplicaciones m�viles h�bridas , bootstrap� y angular material� para el dise�o de interfaces responsivos adaptables a los dispositivos inteligentes basados en el est�ndar� html5� y css3 , y, por �ltimo, la integraci�n de openstreetmap� como proveedor de mapas en l�nea.

Lado del servidor Backend

En el lado del servidor, la arquitectura del sistema propuesto est� dividida en 4 secciones que se describen a continuaci�n:

�         Seguridad

Se encarga de gestionar los roles y permisos de acceso a la aplicaci�n. Este� proceso es ejecutado por el sistema en dos pasos: un proceso de registro donde se identifica al usuario y un proceso de verificaci�n cada vez que el usuario inicia una nueva sesi�n en la aplicaci�n otorg�ndole un token, seg�n los roles asignado se tiene acceso a los microservicios que son mapeados de acuerdo a perfiles pre establecidos como: administrador, publicador, transporte, transportista y usuario en general.

 

El est�ndar de seguridad utilizado en la aplicaci�n es� Open Authorization , que permite flujos de autorizaci�n para las API implementadas en los� microservicios.

�         Gateway

En esta secci�n de la Arquitectura, se implementa un proceso de puerta de enlace ente los requerimientos de consumo del cliente y por otra parte el servidor. Eureka hace el descubrimiento y balanceo de carga de los microservicios de la aplicaci�n, transformando la petici�n seg�n lo requerido por el cliente.

�         Microservicios

En la Tabla 1 se detalla cada uno de los microservicios implementados en la l�gica de negocios mediante el framework Spring Boot, cada uno de estos se definen independientes entre s�.

 

Tabla 1: Detalle de los microservicios implementados.

Microservicio	Objetivo
Registro	Permite a los usuarios realizar el registro de su informaci�n en la plataforma.
Autenticaci�n	Contiene la informaci�n del usuario y� roles, la autenticaci�n en el sistema se realiza mediante el ingreso de su usuario y contrase�a; Aqu� se utiliza la herramienta Oauth2.0 el cual brinda token al cliente que permitir� el acceso a los microservicios seg�n su rol.
Categor�as	Permite crear un CRUD[1] de las categor�as (rol administrador).
Negocios	Permite administrar la informaci�n de los comercios (rol publicador).
Productos	Este microservicio permite realizar un CRUD de los productos de cada negocio (rol publicador).
Carrito de compras	Es uno de los principales del sistema, ya que es el encargado de la gesti�n de pedidos en l�nea por parte de los consumidores, notificando as� a los negocios y a las empresas de delivery por cada solicitud de compra en la plataforma.
Entregas	Permite la gesti�n (entregas a domicilio, asignaci�n de un transporte)� por cada solicitud de compra (rol transporte).
Notificaciones	Se encarga de realizar las notificaciones (notificaci�n de compra,� estado del pedido y promociones) a los usuarios, este servicio cuenta con una integraci�n con las API�s de chat-api[2].

 

�         Acceso a datos

Esta capa se implement� a trav�s del ORM� como se muestra en la figura 4, con el framework hiberbate, que permite la persistencia de los datos en una base de datos relacional y al mismo tiempo permite emplearla programaci�n orientada a objetos (POO) en la aplicaci�n.

 

Figura 4: Mapeo objeto relacional de la plataforma �ala orden!

Fuente: Elaboraci�n propia.

 

 

Resultados y discusi�n

La implementaci�n de un patr�n arquitect�nico de microservicios permiti� realizar cambios en cualquier microservicio, debido a fallos o por cambios requeridos, siendo estos transparente para los clientes que consume dichos servicios. Esto permite un escalamiento r�pido y eficiente, tambi�n permite implementar mejoras y a�adir nuevas funcionalidades a la aplicaci�n de forma �gil y sin interrupciones.

Se ha conseguido en el caso de que se presente problemas estos se puedan tratar de manera aislada, debido a que si se afecta un microservicio, los dem�s servicios de la aplicaci�n pueden continuar con el control de las solicitudes lo cual posibilita escalar horizontalmente.

La figura 5, muestra las interfaces de la aplicaci�n m�vil �ala orden!, usando ionic como framework y como microservicios como arquitectura de software.

 

Figura 5: Interfaces m�vil

Fuente: aplicaci�n m�vil �ala orden!

 

Esta plataforma se encuentra disponible en la web ingresando a www.alaorden.io, y para los dispositivos m�viles mediante sus tiendas oficiales como google play� y app store, denominada� !ala orden�.

 

Conclusiones

Se ha investigado e implementado un modelo arquitect�nico basado en microservicios para la plataforma �ala orden!, que evidenci� la utilidad de dicho patr�n de dise�o, ya que permiti� adaptar a la plataforma m�ltiples cambios que se presentaron al momento del desarrollo, implementaci�n y primera fase de puesta en operaci�n.

La independencia de cada uno de los microservicios posibilit� un desarrollo, mantenimiento y despliegue m�s eficiente, ya que el enfoque esta puesto en esta actividad y en ese contexto en espec�fico. ���������

Este patr�n de dise�o se presenta como una alternativa moderna que� brinda flexibilidad, escalabilidad e independencia a momento de dise�ar y construir software.

En este trabajo se ha evidenciado la raz�n por la que se ha visto un incremento de nuevas herramientas y frameworks, para el dise�o, construcci�n e implementaci�n de aplicativos basado en microservicios debido a las bondades y beneficios que brinda esta arquitectura de software.

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Referencias

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2.      L. Periolo et al., �Marketing + internet = e-commerce : oportunidades,� Cuad. Econ. y Dir. la Empres., vol. 13, no. 16, p. 118, 2013, doi: 10.1016/s1138-5758(07)70081-6.

3.      J. Th�nes, �Microservices,� IEEE Softw., vol. 32, no. 1, 2015, doi: 10.1109/MS.2015.11.

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6.      B. Familiar and B. Familiar, Microservice Architecture. 2015.

7.      D. Barrios Contreras, �Arquitectura de Microservicios,� Tecnol. Investig. y Acad., vol. 6, no. 1, pp. 36�46, 2018.

8.      �Microservices Guide.� https://martinfowler.com/microservices/ (accessed Oct. 01, 2020).

9.      M. Amaral, J. Polo, D. Carrera, I. Mohomed, M. Unuvar, and M. Steinder, �Performance evaluation of microservices architectures using containers,� Proc. - 2015 IEEE 14th Int. Symp. Netw. Comput. Appl. NCA 2015, pp. 27�34, 2016, doi: 10.1109/NCA.2015.49.

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16.  L. James and N. Bennett, �What VUCA Really,� Harv. Bus. Rev., vol. 92, no. February, p. 2014, 2014

 

 

 

 

�2020 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).����������