Was sind Microservices?

Microservices, auch bekannt als Microservice Architektur, ist ein IT-Architekturstil, der Anwendungen als eine Sammlung von Diensten strukturiert. Dies stellt einen Wandel in der Entwicklung und Bereitstellung von Software dar, der in der heutigen schnelllebigen Technologielandschaft, in der Unternehmen auf Agilität und Skalierbarkeit Wert legen, besonders wichtig ist. Bei diesem architektonischen Ansatz wird eine große Softwareanwendung in kleinere, in sich geschlossene Einheiten unterteilt, die als Microservices bezeichnet werden und jeweils eine bestimmte Funktion innerhalb des Anwendungsökosystems erfüllen.

Im Gegensatz zu traditionellen, monolithischen Architekturen, bei denen alle Komponenten miteinander verknüpft und voneinander abhängig sind, arbeiten Microservices unabhängig. Jeder Dienst ist eine kleine Anwendung mit eigenem Stack und kann entwickelt, getestet, bereitgestellt und skaliert werden, ohne die Funktionalität anderer Dienste zu beeinträchtigen. Diese Modularität sorgt für mehr Flexibilität und Belastbarkeit und ermöglicht schnelle, iterative Entwicklungs- und Bereitstellungspraktiken, die sich gut mit agilen Methoden und DevOps-Strategien vereinbaren lassen.

Die Microservice Architektur verstehen

Das Konzept der Microservice Architektur beruht auf der Idee, Software als eine Sammlung kleiner, autonomer Dienste zu entwickeln. Jeder Dienst in einer Microservice Architektur konzentriert sich auf eine bestimmte Geschäftsfunktion, arbeitet unabhängig und kommuniziert mit anderen Diensten über genau definierte APIs. Diese Struktur bietet eine moderne Alternative zur monolithischen Architektur, bei der alle Anwendungskomponenten eng miteinander gekoppelt sind und als eine einzige Einheit funktionieren.

Monolithische Architektur vs. Microservices

Bei einer monolithischen Architektur muss für jede Änderung der gesamte Stack erstellt und bereitgestellt werden, was zeitaufwändig, riskant und ineffizient sein kann. Dies führt häufig zu langsameren Bereitstellungszyklen und Schwierigkeiten bei der Skalierung bestimmter Funktionen der Anwendung, ohne dabei die gesamte Anwendung zu skalieren. Microservices gehen diese Herausforderungen an, indem sie es ermöglichen, einzelne Servicekomponenten unabhängig voneinander zu skalieren oder zu aktualisieren, und so mehr Kontrolle und Effizienz bei der Handhabung bestimmter Bereiche einer Anwendung bieten.

Hauptmerkmale von Microservices

• Dezentralisierte Datenverwaltung: Jeder Microservice verwaltet seine eigenen Daten und seine eigene Datenbank, wodurch sichergestellt wird, dass der Dienst von anderen entkoppelt ist. Dies ermöglicht eine bessere Datenverwaltung und -integrität, die auf die spezifischen Bedürfnisse der einzelnen Dienste zugeschnitten ist.
• Unabhängigkeit: Dienste werden unabhängig voneinander entwickelt, bereitgestellt und skaliert. Diese Unabhängigkeit ermöglicht verschiedene Programmiermodelle und -sprachen, die für die Funktionalität des Dienstes geeignet sind, was die Innovation fördert und das Risiko verringert.
• Resilienz: Der Ausfall eines Dienstes hat keine Auswirkungen auf das gesamte System. Dieses isolierte Fehlermanagement trägt zur Robustheit des Gesamtsystems bei.
• Flexibilität der Technologien: Die Teams können für jeden Dienst die beste Technologie für ihre spezifischen Anforderungen wählen. Diese Flexibilität trägt dazu bei, die Leistung zu optimieren und die Nutzung der Spitzentechnologie aufrechtzuerhalten.

Microservice Architekturen unterstützen von Natur aus eine kollaborative, aber dennoch unabhängige Entwicklungsumgebung. Sie passen gut zu Agile- und DevOps-Praktiken, bei denen kleine, häufige Aktualisierungen und die funktionsübergreifende Zusammenarbeit von Teams im Vordergrund stehen. Da sich die Unternehmen auf einen dynamischeren und flexibleren Ansatz bei der Softwareentwicklung zubewegen, ist es von grundlegender Bedeutung, diese Schlüsselmerkmale zu verstehen und sie mit den traditionellen Modellen zu vergleichen.

Dieser Fokus auf Agilität und Spezialisierung ist der Grund, warum viele moderne Unternehmen und technische Teams auf Microservices umsteigen, insbesondere wenn es um Anwendungen geht, die Skalierbarkeit, schnelle Innovation und häufige Updates erfordern.

Komponenten einer Microservice Architektur

Bei der Microservice Architektur wird eine große Anwendung in kleine, unabhängig voneinander einsetzbare Dienste unterteilt. Jeder Dienst ist eine in sich geschlossene Einheit, die eine bestimmte Funktion innerhalb des breiteren Anwendungsökosystems erfüllen soll. Das Verständnis der Schlüsselkomponenten, aus denen eine Microservice Architektur besteht, ist für die effektive Implementierung und Verwaltung dieses Entwicklungsstils unerlässlich.

Dienste

Jeder Microservice ist ein Dienst, der auf eine bestimmte Geschäftsfunktion ausgerichtet ist. Diese Dienste arbeiten unabhängig voneinander, sind aber oft so konzipiert, dass sie zusammenarbeiten, um das gesamte Leistungsspektrum der Anwendung abzudecken. Dienste kommunizieren untereinander über leichtgewichtige Mechanismen, in der Regel eine HTTP-Ressourcen-API. Diese APIs sind so konzipiert, dass sie einfach und universell sind und eine einfache Interaktion zwischen Diensten ermöglichen, die in verschiedenen Programmiersprachen entwickelt wurden.

APIs (Application Programming Interfaces)

APIs spielen in Microservices Architekturen eine entscheidende Rolle, da sie die Regeln und Methoden der Kommunikation zwischen verschiedenen Diensten festlegen. Sie ermöglichen es den Diensten, miteinander zu interagieren und ihre Funktionalitäten zu integrieren, ohne die internen Abläufe anderer Dienste kennen zu müssen, und fördern so ein hohes Maß an Modularität und Kapselung.

Datenmanagement

In einer Microservice Architektur verwaltet jeder Dienst seine eigene Datenbank, die je nach den spezifischen Anforderungen der einzelnen Dienste unterschiedlich sein kann. Dieser dezentrale Ansatz für die Datenverwaltung verhindert, dass die Datenbank zu einem Engpass wird, erhöht die Ausfallsicherheit des Systems und ermöglicht es jedem Microservice, sich unabhängig weiterzuentwickeln. Allerdings ergeben sich daraus auch Herausforderungen bei der Gewährleistung der Datenkonsistenz und -integrität zwischen den Diensten.

Diensterkennung

In dynamischen Umgebungen, in denen Dienste häufig online und offline gehen, sind Mechanismen zur Erkennung von Diensten unerlässlich. Diese Mechanismen helfen den Diensten, sich trotz Veränderungen in Echtzeit zu finden und miteinander zu kommunizieren. Diese Komponente ist für die Aufrechterhaltung einer hohen Verfügbarkeit und Skalierbarkeit in Microservice Architekturen unerlässlich.

Lastausgleich

Der Lastausgleich ist wichtig, um Kundenanfragen oder die Netzlast effizient auf mehrere Dienste zu verteilen. Es stellt sicher, dass kein einzelner Dienst zu einem Leistungsengpass wird, und optimiert die Ressourcennutzung und die Reaktionszeit im gesamten System.

Die Kombination dieser Komponenten in einer Microservice Architektur unterstützt nicht nur robuste, skalierbare und flexible Anwendungen, sondern stellt auch einzigartige Herausforderungen an die Koordination und Verwaltung. Jede Komponente muss sorgfältig implementiert werden, um sicherzustellen, dass das gesamte System reibungslos und effizient funktioniert.

Vorteile von Microservices

Die Umstellung auf Microservices bietet mehrere überzeugende Vorteile gegenüber herkömmlichen monolithischen Architekturen, insbesondere für Unternehmen, die Flexibilität, Skalierbarkeit und Robustheit für ihre Softwarelösungen benötigen. Im Folgenden werden einige der wichtigsten Vorteile im Detail vorgestellt:

Skalierbarkeit und Flexibilität

Microservices eignen sich hervorragend für Umgebungen, die Skalierbarkeit erfordern. Sie können jede Komponente oder jeden Dienst unabhängig voneinander skalieren, was eine präzisere Ressourcenzuweisung auf der Grundlage des Bedarfs ermöglicht. Diese modulare Skalierbarkeit erleichtert die Verwaltung und Optimierung von Ressourcen, verringert die Verschwendung und verbessert die Leistung. Darüber hinaus können Unternehmen dank der Flexibilität, die Microservices bieten, neue Technologien und Prozesse nahtlos in ihre Abläufe integrieren und so kontinuierliche Verbesserungen und Innovationen fördern.

Unabhängige Entwicklung und Deployment

Einer der wichtigsten Vorteile von Microservices ist die Möglichkeit, Dienste unabhängig voneinander zu entwickeln und einzusetzen. Diese Unabhängigkeit verringert den Koordinierungsaufwand zwischen verschiedenen Entwicklungsteams und ermöglicht schnellere Iterationen und Implementierungen. Entwickler können sich auf bestimmte Bereiche einer Anwendung konzentrieren, ohne Gefahr zu laufen, andere Teile zu beeinträchtigen, was zu schnelleren Aktualisierungen und Verbesserungen führt. Dieser Aspekt ist besonders vorteilhaft für große Teams, die an verschiedenen Teilen einer Anwendung arbeiten.

Verbesserte Fehlerisolierung

Da es sich bei jedem Microservice um eine separate Komponente handelt, sind Ausfälle auf sie selbst beschränkt und haben keine Auswirkungen auf die gesamte Anwendung. Diese Isolierung verbessert die Gesamtstabilität der Anwendung, indem sie den Umfang eines Problems einschränkt und eine schnellere Wiederherstellung ermöglicht. Darüber hinaus vereinfacht es den Prozess der Identifizierung und Behebung von Problemen, was zu einer höheren Betriebszeit und einer besseren Benutzerzufriedenheit führt.

Optimiert für kontinuierliche Bereitstellung und Integration

Die Microservices Architektur unterstützt kontinuierliche Integrations- und Bereitstellungspraktiken, die wesentliche Bestandteile moderner agiler und DevOps-Umgebungen sind. Sie ermöglicht es den Entwicklern, kleine, inkrementelle Änderungen unabhängig vorzunehmen und zu testen, wodurch die mit der Bereitstellung neuer Funktionen oder Aktualisierungen verbundenen Risiken verringert werden. Dieser Ansatz entspricht dem Bedarf an schnellen Lieferzyklen und häufigen Aktualisierungen, den viele Unternehmen heute haben.

Diese Vorteile machen Microservices zu einer attraktiven Option für Unternehmen, die ihre IT-Infrastruktur mit Systemen ausstatten wollen, die nicht nur belastbar und einfach zu verwalten sind, sondern auch in der Lage sind, sich als Reaktion auf veränderte Marktbedingungen oder technologische Fortschritte schnell weiterzuentwickeln.

Microservice Herausforderungen und Erwägungen

Die Einführung von Microservices bringt zwar zahlreiche Vorteile mit sich, bringt aber auch einige Herausforderungen mit sich, die Unternehmen bewältigen müssen. Das Verständnis dieser Herausforderungen ist wichtig für die effektive Implementierung einer Microservice Architektur.

Komplexität der Dienstintegration

Eine der größten Herausforderungen in einer Microservice Architektur ist die Bewältigung der erhöhten Komplexität, die mit der Integration mehrerer unabhängiger Dienste einhergeht. Jeder Dienst kann unterschiedliche Programmiersprachen, Datenspeichertechnologien und APIs verwenden, was die Integration zu einer komplexen Aufgabe macht. Die ordnungsgemäße Verwaltung dieser Integrationen erfordert eine robuste API Verwaltung und eine klare Strategie für die Interaktion mit den Diensten, was den Aufwand erhöhen und spezielle Kenntnisse erfordern kann.

Probleme mit der Datenkonsistenz in Microservices

Da jeder Microservice seine eigene Datenbank verwaltet, wird die Aufrechterhaltung der Datenkonsistenz zwischen den Diensten zur Herausforderung. Entwickler verwenden häufig Eventualkonsistenzmodelle, die jedoch ausgeklügelte Synchronisationsmechanismen erfordern und zu komplexen Problemen bei der Transaktionsverwaltung führen können. Um sicherzustellen, dass alle Teile der Anwendung konsistente Daten anzeigen, ohne die Leistung zu beeinträchtigen, bedarf es eines sorgfältigen Designs und erheblicher Anstrengungen.

Anforderungen für Microservices DevOps und CI/CD-Praktiken

Die effektive Implementierung von Microservices erfordert ein starkes Engagement für DevOps-Praktiken und CI/CD-Pipelines (Continuous Integration/Continuous Delivery). Diese Praktiken sind für die Verwaltung der häufigen Bereitstellungen und der laufenden Wartung, die Microservices erfordern, unerlässlich. Unternehmen müssen in den Aufbau ihrer DevOps-Fähigkeiten und -Infrastruktur investieren, um eine Microservices Architektur zu unterstützen, die eine erhebliche Umstellung von herkömmlichen Deployment- und Softwareentwicklungsmethoden darstellen kann.

Diensterkennung und Lastausgleich

Mit der zunehmenden Anzahl von Diensten steigt auch die Komplexität des Prozesses der Diensterkennung, mit dem die Dienste einander finden und miteinander kommunizieren können. Effiziente Mechanismen zur Erkennung von Diensten und zum Lastausgleich müssen vorhanden sein, um einen reibungslosen Betrieb und eine optimale Verteilung von Kundenanfragen zu gewährleisten, insbesondere in dynamischen Umgebungen, in denen Dienste häufig hoch- oder herunterskaliert werden.

Sicherheitsaspekte

Microservice Architekturen vergrößern die Angriffsfläche einer Anwendung, da es mehr Interaktionspunkte und mehr abzusichernde Dienste gibt. Sie müssen jeden einzelnen Microservice absichern und auch die Kommunikation zwischen den Diensten muss geschützt werden. Die Umsetzung umfassender Sicherheitsmaßnahmen, die sowohl die Dienste als auch ihre Interaktionen abdecken, ist für die Aufrechterhaltung der Integrität und Vertraulichkeit des Systems unerlässlich.

Monitoring and Troubleshooting bei Microservices

Die Überwachung und Fehlerbehebung in einer Microservices Architektur kann aufgrund der vielen beweglichen Teile wesentlich komplizierter sein als in einer monolithischen Struktur. Es erfordert ausgefeilte Überwachungsinstrumente, um den Zustand und die Leistung der einzelnen Dienste zu verfolgen und die Wechselwirkungen zwischen den Diensten zu verstehen. Diese Komplexität erfordert fortschrittliche operative Fähigkeiten und kann ressourcenintensiv sein.

Fazit: Die wichtigsten Vorteile von Microservices

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Einführung von Microservices sowohl Vorteile als auch Herausforderungen mit sich bringt. Im Folgenden findest du einen kurzen Überblick über die wichtigsten Vorteile von Microservices:

Diese vergleichende und auf den Nutzen ausgerichtete Analyse ergibt ein klares Bild. Viele Unternehmen stellen auf Microservices um. Sie streben nach größerer Flexibilität und Skalierbarkeit ihrer Softwarelösungen.