Publicação: Resiliência em microsserviços: análise dos padrões circuit breaker e retry
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Resumo
O presente trabalho analisa a eficácia de uma arquitetura de resiliência híbrida,
composta pela integração sinérgica dos padrões Circuit Breaker e Retry, na
mitigação de falhas em cascata e esgotamento de conexões (thread exhaustion) em micros-
serviços. A dependência síncrona entre serviços distribuídos cria vulnerabilidades onde a
latência de um único componente pode comprometer a disponibilidade de todo o sistema.
Para avaliar essa abordagem, utilizou-se uma metodologia experimental quantita-
tiva aplicada a um ecossistema conteinerizado via Docker Compose, desenvolvido em
Java com Spring Boot 3 e Spring Cloud (Netflix Eureka). A arquitetura híbrida
foi implementada de forma desacoplada por meio de Programação Orientada a As-
pectos (AOP) com a biblioteca Resilience4j, estruturando hierarquicamente o Retry
como aspecto interno sob o escudo do Circuit Breaker como aspecto externo. O ambiente
foi submetido a testes sistemáticos de estresse, latência controlada e injeção de falhas com
a ferramenta k6, sob perfis de carga escalonados de até 300 usuários virtuais simultâneos
divididos em estágios de warm-up, ramping-up e cool-down.
Os resultados demonstraram que, sob saturação extrema, o sistema desprotegido colap-
sou rapidamente devido à retenção de threads, superando latências de 4,4 segundos. Em
contrapartida, a atuação da arquitetura híbrida com o disjuntor em modo fail-fast
interceptou as chamadas em memória, impedindo o enfileiramento de requisições no Tom-
cat. Essa abordagem preservou a estabilidade da infraestrutura, limitando a latência de
cauda (𝑝95) a 241,84 ms e sustentando uma vazão (throughput) de 1.820,10 requisições
por segundo, com um overhead computacional de aspecto de aproximadamente 20 ms
sob falhas contínuas. Adicionalmente, atestou-se a capacidade de auto-recuperação (self-
healing) da arquitetura, que processou mais de 220 mil chamadas durante a transição
dinâmica de estados, comprovando a hipótese de que o isolamento híbrido e estrutural de
falhas garante a continuidade e a confiabilidade de sistemas distribuídos em nuvem.
Abstract
This work analyzes the effectiveness of a hybrid resilience architecture, composed
of the synergistic integration of the Circuit Breaker and Retry patterns, in
mitigating cascading failures and thread exhaustion in microservices. The synchronous
dependency between distributed services creates vulnerabilities where the latency of a
single component can compromise the entire system. To evaluate this approach, a quan-
titative experimental methodology was executed on a containerized ecosystem us-
ing Docker Compose, developed with Java, Spring Boot 3, and Spring Cloud
(Netflix Eureka). The hybrid architecture was decoupled from the business logic via
Aspect-Oriented Programming (AOP) with the Resilience4j library, hierarchi-
cally structuring the Retry (internal aspect) under the Circuit Breaker shield (external
aspect). The environment was subjected to systematic stress, controlled latency, and fault
injection tests using the k6 tool, under load profiles of up to 300 simultaneous virtual
users divided into warm-up, ramping-up, and cool-down stages.
The experimental results demonstrate that, under extreme saturation, the unprotected
system collapsed due to thread exhaustion, reaching latencies exceeding 4.4 seconds. In
contrast, the hybrid architecture operating in fail-fast mode intercepted calls in mem-
ory, avoiding thread queuing in Tomcat. This approach preserved infrastructure stability,
keeping the tail latency (𝑝95) controlled at 241.84 ms and sustaining a throughput of
1,820.10 requests per second, with an AOP execution overhead of approximately 20 ms.
Additionally, the architecture’s self-healing capacity was verified, processing over 220,000
requests during dynamic state transitions, proving the hypothesis that structured, hybrid
fault isolation ensures the continuity and reliability of cloud-based distributed systems.
Palavras-chave
Microsserviços, Microservices, Padrões de resiliência, Resilience patterns, Esgotamento de threads, Thread exhaustion, Falhas em cascata, Cascading failures, Programação Orientada a Aspectos, Aspect-Oriented Programming, Resilience4j, Resilience4j, Circuit Breaker, Circuit Breaker, Retry, Retry
Citação
LEITE, Gabriel Antônio de Oliveira. Resiliência em microsserviços: análise dos padrões circuit breaker e retry. 2026. 53f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Sistemas de Informação) - Universidade Federal de Uberlândia, 2026.
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