Leveraging GitOps for Scalable and Maintainable CI/CD Pipelines in Cloud-Native Microservice Architectures A Systematic Literature Review and Comparative Analysis

Abstract

The rapid adoption of cloud-native architectures and microservices has revolutionized software delivery, but it has also introduced unprecedented complexity in deployment, configuration management, and operational scalability. Traditional CI/CD methodologies often fall short in addressing these modern challenges, leading to operational inefficiencies, security risks, and configuration drift. GitOps has emerged as a promising paradigm that leverages Git as the single source of truth for declarative infrastructure and application management, aligning closely with Kubernetes-based environments. This thesis investigates the effectiveness and scalability of GitOps methodologies in comparison to traditional CI/CD approaches within cloudnative microservice architectures. A systematic literature review covering the period from 2022 to 2025 was conducted, focusing on empirical studies, implementation patterns, and performance metrics. The research develops a comprehensive comparison framework that evaluates deployment frequency, automation levels, change failure rates, and recovery times across various organizational contexts. The findings demonstrate that GitOps offers significant advantages in terms of automation, operational resilience, auditability, and security posture—particularly when implemented using pull-based reconciliation models. However, the study also identifies key limitations related to tooling maturity, learning curves, and contextual suitability in different organizational environments. This work contributes to both academic understanding and practical guidance by proposing a structured decision-making framework for GitOps adoption. It also outlines a future research agenda to address methodological gaps, benchmarking challenges, and long-term adoption outcomes in evolving DevOps ecosystems. ***

L’adoption rapide des architectures cloud-native et des microservices a profondément transformé le cycle de vie du développement logiciel, tout en introduisant une complexité accrue en matière de déploiement, de gestion des configurations et de montée en charge. Les méthodologies CI/CD traditionnelles montrent leurs limites face à ces nouveaux défis, notamment en termes de fiabilité opérationnelle, de sécurité et d’efficacité. Dans ce contexte, GitOps émerge comme un paradigme prometteur, reposant sur l’utilisation de Git comme source de vérité unique pour la gestion déclarative de l’infrastructure et des applications, en adéquation avec l’écosystème Kubernetes. Ce mémoire propose une étude approfondie de l’efficacité et de la scalabilité des approches GitOps, en les comparant aux méthodes CI/CD classiques dans des environnements cloud-native à base de microservices. Une revue systématique de la littérature publiée entre 2022 et 2025 a été conduite, en mettant l’accent sur les études empiriques, les modèles d’implémentation et les indicateurs de performance. Un cadre de comparaison a été développé pour évaluer la fréquence des déploiements, le niveau d’automatisation, les taux d’échec des changements et les temps de récupération. Les résultats montrent que GitOps présente des avantages significatifs en matière d’automatisation, de résilience opérationnelle, de traçabilité et de sécurité, notamment lorsqu’il est mis en oeuvre via des modèles de synchronisation pull. Toutefois, certaines limites sont identifiées, telles que la maturité des outils, la courbe d’apprentissage et l’adaptation aux contextes organisationnels variés. Cette recherche apporte une contribution théorique et pratique, en fournissant un cadre d’aide à la décision pour l’adoption de GitOps, ainsi qu’un agenda de recherche future pour combler les lacunes méthodologiques et accompagner l’évolution de ces pratiques dans les environnements DevOps modernes.