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Title: Análisis comparativo de patrones de diseño en arquitecturas monolíticas y de microservicios: Impacto en el rendimiento, escalabilidad y mantenibilidad
Authors: Sucunuta España, Manuel Eduardo
Armijos Cabrera, Jorge Enrique
Keywords: Ecuador.
Tesis digital.
Issue Date: 2026
Citation: Armijos Cabrera, J. E. Sucunuta España, M. E. (2026) Análisis comparativo de patrones de diseño en arquitecturas monolíticas y de microservicios: Impacto en el rendimiento, escalabilidad y mantenibilidad [Tesis de Grado, Universidad Técnica Particular de Loja]. Repositorio Institucional. https://dspace.utpl.edu.ec/handle/29.500.19856/81612
Abstract: Abstract: This study compares the impact of design patterns on monolithic and microservices architectures by evaluating performance, scalability, and maintainability under the ISO/IEC 25010 quality standard. The experimental design consisted of two groups: monolithic systems implemented with the Django framework, and their microservices counterparts developed using FastAPI and deployed with Docker. Each architecture was implemented both with and without design patterns, resulting in four functional prototypes. Based on these implementations, fourteen testing scenarios were configured in Apache JMeter to evaluate performance and scalability, while maintainability was assessed using SonarQube. A total of 42 execution runs processed 4,179,278 HTTP requests, enabling a comprehensive comparative analysis. The results indicate that monolith_patterns achieved the highest overall score (0.9149), with a baseline latency of 8.5 ms, zero technical debt, and the maximum scalability score. In contrast, micro_patterns led in raw performance (0.9133) but required optimized infrastructure. The incorporation of design patterns improved overall performance by 151%. The architectural decision threshold was identified between 200 and 500 concurrent users: below this range, the monolith with GoF patterns performs better; above it, properly configured microservices outperform in throughput.
Description: Resumen: Esta investigación compara el impacto de patrones de diseño sobre arquitecturas monolíticas y de microservicios, evaluando rendimiento, escalabilidad y mantenibilidad bajo el estándar ISO/IEC 25010. Divididos en dos grupos, primero con el framework Django los monolitos, luego su contraparte microservicios usando FastAPI con despliegue en Docker, con sus equivalentes con y sin patrones, dando como resultado cuatro prototipos funcionales. Con esto se pudo configurar 14 escenarios de pruebas en JMeter con métricas de rendimiento, escalabilidad y SonarQube para mantenibilidad. Dando como resultado el procesamiento de peticiones http en 42 ejecuciones teniendo un total de 4.179.278 solicitudes que permitió la comparativa. Los resultados muestran que monolith_patterns alcanzó el mejor score global 0.9149, con latencia base de 8.5 ms, deuda técnica nula y score de escalabilidad máximo. micro_patterns lideró en rendimiento puro 0.9133, pero requiere infraestructura optimizada. La incorporación de patrones mejoró el rendimiento global un 151%. El umbral de decisión arquitectónica se sitúa entre 200 y 500 usuarios concurrentes: por debajo, el monolito con patrones GoF es superior; por encima, los microservicios con configuración adecuada superan en throughput.
URI: https://bibliotecautpl.utpl.edu.ec/cgi-bin/abnetclwo?ACC=DOSEARCH&xsqf99=151001.TITN.
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