Serverless Computing – Die Grundlagen

Serverless Computing ist ein Cloud-Computing-Modell, das die zugrunde liegende Infrastruktur abstrahiert und es dir als Entwickler ermöglicht, dich ausschließlich auf das Schreiben von Code zu konzentrieren. In diesem Modell übernehmen Cloud-Anbieter automatisch die Bereitstellung, Skalierung und Wartung der Server. Dadurch kannst du Anwendungen bereitstellen, ohne dich um das Servermanagement kümmern zu müssen.

Der Begriff „serverless“ (serverlos) kann irreführend sein, denn selbstverständlich kommen auch hier Server zum Einsatz. Die Verantwortung für die Verwaltung dieser Server wird jedoch vom Entwickler auf den Cloud-Dienstanbieter übertragen. Dieses Modell vereinfacht den Entwicklungsprozess, verbessert die Skalierbarkeit und ist eine äußerst attraktive Option für die moderne Anwendungsentwicklung.

In den letzten Jahren hat sich Serverless Computing rasant entwickelt. Große Cloud-Anbieter wie AWS, Google Cloud und Microsoft Azure bieten robuste serverlose Plattformen an. Diese ermöglichen es dir, deine Anwendungen als Reaktion auf Ereignisse auszuführen, wie zum Beispiel HTTP-Anfragen oder Datenbankänderungen, ohne die zugrunde liegende Infrastruktur verwalten zu müssen.

Wie Serverless Computing funktioniert

Grundprinzipien des Serverless Computing

Serverless Computing basiert auf dem Prinzip, dass du Code ausführen kannst, ohne Server bereitstellen oder verwalten zu müssen. Dies wird durch Cloud-Dienste erreicht, die automatisch die zugrunde liegende Infrastruktur managen. Wenn ein bestimmtes Ereignis eine serverlose Funktion auslöst, stellt der Cloud-Anbieter die erforderlichen Ressourcen bereit, um den Code auszuführen. Die zentrale Idee besteht darin, die Anwendungslogik von den Aufgaben der Serververwaltung zu entkoppeln. Dieser Ansatz ermöglicht es Anwendungen, automatisch zu skalieren, unterschiedliche Lasten zu bewältigen und eine hohe Verfügbarkeit aufrechtzuerhalten, ohne dass du manuell eingreifen musst.

Schlüsselelemente des Serverless Computing

Um zu verstehen, wie du skalierbare und effiziente Anwendungen bauen kannst, schauen wir uns die Kernelemente der serverlosen Architektur an.

• Functions as a Service (FaaS): Im Mittelpunkt des Serverless Computing steht FaaS. Hierbei werden einzelne Funktionen oder Codeblöcke als Reaktion auf Ereignisse ausgeführt. Jede Funktion erfüllt eine einzelne Aufgabe, wodurch das System modular und einfach zu warten ist. Beispiele sind AWS Lambda, Google Cloud Functions und Azure Functions.
• Ereignisquellen: Ereignisse, die serverlose Funktionen auslösen, können aus verschiedensten Quellen stammen, wie HTTP-Anfragen, Datenbankaktualisierungen, Datei-Uploads oder sogar IoT-Sensoren.
• Backend as a Service (BaaS): Serverless Computing stützt sich oft auf andere verwaltete Dienste für Backend-Funktionalitäten. Dazu gehören Datenbanken (wie Firebase), Authentifizierungsdienste und APIs. BaaS ergänzt FaaS, indem es sofort einsatzbereite Backend-Lösungen bereitstellt, die sich nahtlos integrieren lassen.
• Zustandslosigkeit: Serverlose Funktionen sind typischerweise zustandslos, was bedeutet, dass sie keinen Zustand zwischen den Ausführungen speichern. Dieses Merkmal stellt sicher, dass Funktionen schnell und unabhängig skalieren können.
• Verwaltete Infrastruktur: Der Cloud-Anbieter ist für die Verwaltung der gesamten Infrastruktur verantwortlich, einschließlich Server, Netzwerk und Speicher. Das ermöglicht es dir, Code schnell und effizient bereitzustellen.

Vorteile des Serverless Computing

Kosteneffizienz

Einer der Hauptvorteile von Serverless Computing ist die Kosteneffizienz. Statt fester monatlicher oder jährlicher Gebühren für Server, die möglicherweise nicht ausgelastet sind, nutzt Serverless Computing ein Pay-as-you-go-Modell. Du zahlst nur für die tatsächliche Ausführungszeit und die Ressourcen, die deine Anwendung verbraucht. Dieser Ansatz minimiert die Kosten, da du nicht für ungenutzte Serverzeit bezahlst.

Skalierbarkeit

Serverless Computing bietet eine beispiellose Skalierbarkeit. Cloud-Anbieter verwalten automatisch die Skalierung deiner Anwendung als Reaktion auf die eingehende Last. Wenn die Nachfrage steigt, stellt die Plattform mehr Ressourcen zur Verfügung. Umgekehrt werden bei sinkender Nachfrage die Ressourcen reduziert, was eine optimale Leistung und Kosteneffizienz gewährleistet. Diese automatische Skalierung macht Serverless ideal für Anwendungen mit unvorhersehbaren Traffic-Mustern.

Reduzierter Verwaltungsaufwand

Mit Serverless Computing bist du von der Last befreit, Server verwalten und warten zu müssen. Der Cloud-Anbieter übernimmt alle infrastrukturellen Aufgaben wie Bereitstellung, Skalierung, Patching und Überwachung. Dies erlaubt es dir und deinem Team, euch auf das Schreiben von Code und die Entwicklung von Features zu konzentrieren. Durch die Reduzierung des Verwaltungsaufwands beschleunigt Serverless Computing die Entwicklungszyklen und verbessert die Produktivität.

Häufige Anwendungsfälle von Serverless Computing

Ereignisgesteuerte Anwendungen

Serverless eignet sich hervorragend für ereignisgesteuerte Architekturen, bei denen Anwendungen auf Ereignisse aus verschiedenen Quellen reagieren. Serverlose Plattformen wie AWS Lambda lösen als Reaktion auf diese Ereignisse automatisch Funktionen zur Echtzeit-Datenverarbeitung aus. Das macht Serverless ideal für Anwendungen wie Bildverarbeitung, Push-Benachrichtigungen oder automatisierte Workflows.

API-Backends

Serverless Computing ist sehr effektiv für den Aufbau von API-Backends. Du kannst serverlose Funktionen erstellen, um API-Anfragen zu verarbeiten, was eine dynamische und skalierbare Backend-Logik ermöglicht, ohne Server verwalten zu müssen. So kann eine E-Commerce-Plattform serverlose Funktionen nutzen, um Benutzerauthentifizierung, Bestellungen und Zahlungen zu verwalten.

Datenverarbeitung

Aufgaben der Datenverarbeitung wie ETL-Prozesse (Extract, Transform, Load) oder die Verarbeitung von Daten-Streams profitieren erheblich von Serverless. Funktionen können durch Datenereignisse (z.B. ein neuer Eintrag in einer Datenbank) ausgelöst werden und führen dann die notwendigen Verarbeitungsschritte aus. Dieser Ansatz vereinfacht das Management von Datenpipelines und gewährleistet eine effiziente Verarbeitung, da Ressourcen nur bei Bedarf genutzt werden.

Serverless Computing vs. Herkömmliches Hosting

Die Wahl zwischen Serverless Computing und traditionellem Hosting hat erhebliche Auswirkungen auf Effizienz, Kosten und Skalierbarkeit. Das Verständnis der Unterschiede hilft dir, die richtige Entscheidung zu treffen.

Kostenmanagement

• Serverless Computing: Arbeitet nach einem Pay-as-you-go-Modell, das bei variablen oder unvorhersehbaren Arbeitslasten sehr kosteneffizient ist.
• Herkömmliches Hosting: Beinhaltet feste Kosten für Server, was zu Unterauslastung und höheren Gesamtkosten führen kann.

Skalierbarkeit

• Serverless Computing: Skaliert automatisch je nach Bedarf und bewältigt Lastspitzen ohne manuelle Eingriffe.
• Herkömmliches Hosting: Erfordert manuelle Skalierung, bei der zusätzliche Server bereitgestellt werden müssen, was zeitaufwändig ist.

Verwaltungsaufwand

• Serverless Computing: Minimiert den Verwaltungsaufwand, da der Cloud-Anbieter die Infrastruktur managt.
• Herkömmliches Hosting: Erfordert erheblichen Verwaltungsaufwand für Einrichtung, Wartung und Überwachung, was oft ein dediziertes IT-Team nötig macht.

Deployment- und Entwicklungsgeschwindigkeit

• Serverless Computing: Unterstützt schnelle Deployments und Continuous Integration/Continuous Deployment (CI/CD)-Prozesse, was schnellere Updates ermöglicht.
• Herkömmliches Hosting: Die Bereitstellungszyklen sind typischerweise langsamer und komplexer.

Wann solltest du welche Lösung verwenden?

• Verwende Serverless Computing, wenn du Anwendungen mit unvorhersehbarem Traffic hast (z.B. mobile App-Backends), eine Microservices-Architektur aufbaust oder ereignisgesteuerte Aufgaben wie die Echtzeit-Datenverarbeitung umsetzt.
• Verwende herkömmliches Hosting, wenn du bestehende Legacy-Anwendungen betreibst, die eine stabile und vorhersehbare Umgebung benötigen (z.B. ERP-Systeme), oder wenn du die volle Kontrolle über die Serverumgebung und Infrastruktur benötigst.

Sicherheit bei Serverless Computing

Sicherheit – Best Practices

Um die Sicherheit beim Serverless Computing zu gewährleisten, solltest du mehrere Best Practices befolgen. Gib Funktionen nach dem Least-Privilege-Prinzip nur die Berechtigungen, die sie unbedingt benötigen. Verwalte sensible Informationen wie API-Schlüssel über Umgebungsvariablen und hinterlege sie niemals fest im Code. Aktualisiere und patche außerdem regelmäßig alle Abhängigkeiten deiner Funktionen. Nutze Netzwerksicherheitsmaßnahmen wie virtuelle private Clouds (VPCs), um den Zugriff auf deine Funktionen einzuschränken.

Herausforderungen im Bereich Sicherheit

Obwohl Serverless viele Vorteile bietet, bringt es auch neue Sicherheitsherausforderungen mit sich. Der zustandslose und kurzlebige Charakter von Funktionen kann traditionelle Sicherheitsansätze erschweren. Da serverlose Architekturen oft zahlreiche kleine Funktionen umfassen, die mit verschiedenen Diensten interagieren, kann die Angriffsfläche größer und schwerer zu überblicken sein. Zudem musst du dich auf die Sicherheitsmaßnahmen des Cloud-Anbieters verlassen, weshalb es wichtig ist, das Shared-Responsibility-Modell zu verstehen und deine eigenen Sicherheitsaufgaben sorgfältig zu erfüllen.

Fazit

Serverless Computing stellt eine bedeutende Veränderung in der Anwendungsentwicklung dar. Durch die Abstraktion des Servermanagements kannst du dich auf das Schreiben von Code und die schnelle Bereitstellung von Features konzentrieren. Das Modell ist kosteneffizient, da du nur für die tatsächlich genutzten Ressourcen zahlst, und bietet eine unvergleichliche Skalierbarkeit, die sich automatisch an die Last anpasst.

Typische Anwendungsfälle reichen von ereignisgesteuerten Anwendungen über API-Backends bis hin zu komplexen Datenverarbeitungsaufgaben. Sicherheit bleibt dabei ein kritischer Aspekt, der durch die Einhaltung von Best Practices wie dem Least-Privilege-Prinzip adressiert werden muss.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Serverless Computing eine robuste, skalierbare und kosteneffiziente Lösung für die moderne Anwendungsentwicklung ist. Es ermöglicht dir und deinem Unternehmen, innovativ zu sein und schnell auf sich ändernde Anforderungen zu reagieren, während die Betriebseffizienz optimiert wird.

Serverless Computing vs. Herkömmliches Hosting – Kurzübersicht