Was ist Microservices-Architektur?
Microservice-Architektur ist ein Softwaredesign-Ansatz, bei dem eine Anwendung als eine Sammlung kleiner, unabhängiger Dienste strukturiert ist. Jeder Dienst ist eigenständig und konzentriert sich auf eine bestimmte Funktionalität oder Geschäftsfähigkeit. Die Kommunikation mit anderen Diensten erfolgt über klar definierte APIs.
Diese modulare Struktur ermöglicht im Vergleich zu traditionellen monolithischen Architekturen eine höhere Flexibilität, Skalierbarkeit und Resilienz. Mit Microservices können Entwicklungsteams unabhängig voneinander an verschiedenen Diensten arbeiten und dabei verschiedene Technologien einsetzen. Dies erleichtert das Bereitstellen von Updates und das Skalieren einzelner Komponenten nach Bedarf.
Was sind Microservices?
Microservices sind ein moderner architektonischer Ansatz für die Softwareentwicklung, bei dem eine große Anwendung als eine Suite kleiner, unabhängiger Dienste anstelle einer einzelnen Compute-Instanz erstellt wird. Jeder Microservice ist eine eigenständige Einheit, die sich auf eine bestimmte Geschäftsfunktion oder -funktion konzentriert und mit anderen Diensten über Lightweight-Protokolle kommuniziert, in der Regel über HTTP/HTTPS.
Definition und Grundlagen
Ein Microservice ist im Wesentlichen eine Minianwendung mit eigenem Technologie-Stack, einschließlich einer SQL-Datenbank und einem Datenverwaltungsmodell. So kann jeder Dienst unabhängig voneinander entwickelt, bereitgestellt und skaliert werden, was die Flexibilität und Agilität innerhalb des Software-Entwicklungszyklus erhöht.
Monolithisch vs. Microservice-Architektur
Herkömmliche monolithische Architekturen, bei denen alle Komponenten einer Anwendung eng miteinander verbunden und voneinander abhängig sind, können umständlich zu verwalten und zu skalieren sein. Microservices dagegen bieten einen granulareren Ansatz. Jeder Dienst kann unabhängig voneinander entwickelt und bereitgestellt werden, was die Isolierung und Behebung von Problemen, die Implementierung von Änderungen und die bedarfsorientierte Skalierung einzelner Komponenten vereinfacht.
Eigenschaften von Microservices
Microservices zeichnen sich durch mehrere zentrale Merkmale aus, die sie von monolithischen Architekturen unterscheiden:
- Unabhängige Bereitstellung: Jeder Microservice kann unabhängig voneinander bereitgestellt werden, ohne dass andere Services beeinträchtigt werden oder eine vollständige Neubereitstellung der Anwendung erforderlich ist.
- Technologische Vielfalt: Verschiedene Microservices können mit verschiedenen Technologien (Programmiersprachen, Datenbanken usw.) erstellt werden, sodass Teams die für jeden Service am besten geeigneten Tools auswählen können.
- Dezentrale Datenverwaltung: Jeder Microservice verfügt in der Regel über eine eigene Datenbank, was eine lose Kopplung und Dateneigentum fördert.
- Resilienz Microservices sind so konzipiert, dass sie zuverlässig sind. Wenn also ein Dienst ausfällt, kann er neu gestartet werden, ohne die gesamte Anwendung zu beeinträchtigen.
Autonome und spezialisierte Komponenten
Mikrodienste verkörpern das Prinzip „Tu eine Sache und mach sie gut“. Jeder Dienst ist eine eigenständige, autonome Einheit, die sich auf eine bestimmte Geschäftsfunktion oder -funktion konzentriert. Diese Spezialisierung ermöglicht es Teams, Dienste unabhängig zu entwickeln, zu deployen und zu skalieren, und fördert so die Agilität und Flexibilität im Softwareentwicklungsprozess.
Vorteile der Microservice-Architektur
Microservice-Architektur bietet eine Vielzahl von Vorteilen, die die Mängel traditioneller monolithischer Architekturen beheben. Indem Anwendungen in kleinere, unabhängige Dienste aufgeteilt werden, ermöglicht sie schnellere Entwicklungszyklen, da Teams unabhängig voneinander an verschiedenen Diensten arbeiten können, ohne das gesamte System zu beeinträchtigen.
Diese Modularität verbessert auch die Skalierbarkeit, sodass spezifische Dienste unabhängig von der Nachfrage skaliert werden können, was die Ressourcennutzung optimiert. Die Microservices-Architektur fördert auch die Fehlerisolierung, d. h., wenn ein Dienst ausfällt, werden die Auswirkungen lokalisiert und führen nicht unbedingt zum Ausfall der gesamten Anwendung. Dies führt zu einer verbesserten Systemstabilität und Verfügbarkeit.
Die Flexibilität, verschiedene Technologien für verschiedene Dienste zu verwenden, ermöglicht es Teams, die am besten geeigneten Tools für jede Aufgabe auszuwählen, und fördert so Innovation und Agilität innerhalb des Entwicklungsprozesses.
Wofür wird Microservice-Architektur verwendet?
Microservice-Architektur wird verwendet, um komplexe, skalierbare und hochgradig wartbare Anwendungen zu erstellen. Sie eignet sich besonders gut für Großsysteme, Anwendungen mit vielfältigen Funktionen und sich schnell entwickelnde Produkte. Durch die Zerlegung einer Anwendung in kleinere, unabhängige Dienste können Unternehmen eine höhere Agilität, Flexibilität und Resilienz erreichen.
Dieser Architekturstil ermöglicht es Teams, unabhängig an verschiedenen Diensten zu arbeiten, wodurch Entwicklungs- und Bereitstellungszyklen beschleunigt werden. Es ermöglicht eine einfachere Skalierung bestimmter Komponenten auf der Grundlage des Bedarfs und optimiert so die Ressourcennutzung. Die Microservice-Architektur unterstützt auch die Fehlerisolierung, sodass Fehler in einem Dienst nicht kaskadieren und das gesamte System stören. Dies verbessert die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des Systems insgesamt.
Darüber hinaus bieten Microservices die Flexibilität, verschiedene Technologien für verschiedene Dienste zu verwenden, und befähigen Teams, die am besten geeigneten Tools und Frameworks für jede spezifische Aufgabe auszuwählen. Diese technologische Vielfalt fördert Innovation und Anpassungsfähigkeit.
Die Lösung geschäftlicher Herausforderungen mit Microservices
Microservice-Architektur hat sich als ein leistungsstarkes Tool für die Bewältigung einer Vielzahl von geschäftlichen Herausforderungen in verschiedenen Branchen erwiesen.
Sie ermöglicht die Entwicklung modularer, skalierbarer und stabiler Anwendungen und versetzt Unternehmen in die Lage, sich an die sich wandelnden Anforderungen des Marktes anzupassen und innovative Lösungen effizient bereitzustellen.
Website-Migration
Die Migration von Websites, häufig ein komplexer und zeitaufwendiger Prozess der Anwendungsmodernisierung, kann mithilfe von Microservices optimiert und entriskiert werden. Indem die Funktionen der Website in unabhängige Dienste aufgeteilt werden, können Unternehmen einzelne Komponenten schrittweise migrieren, Ausfallzeiten minimieren und einen reibungslosen Übergang sicherstellen.
Produktkatalog, Einkaufswagen und Payment Gateway können beispielsweise als separate Microservices migriert werden, die unabhängige Tests und Validierungen vor der Integration in die neue Website ermöglichen. Dieser Ansatz verringert das Fehlerrisiko und vereinfacht den gesamten Migrationsprozess.
Medieninhalt
Die Verwaltung und Bereitstellung von Medieninhalten wie Bildern, Videos und Audiodateien kann sehr ressourcenintensiv und schwierig zu skalieren sein. Die Microservice-Architektur bietet eine Lösung, indem sie die unabhängige Skalierung von Medienverarbeitungs- und -bereitstellungskomponenten ermöglicht.
So kann beispielsweise ein Microservice, der sich der Größenänderung und Optimierung von Bildern widmet, zu Zeiten hohen Traffics hochskaliert werden, während ein anderer Microservice Videotranskodierung und Streaming übernimmt. So wird eine optimale Performance und Ressourcennutzung auch bei großen Mengen an Medieninhalten gewährleistet.
Buchungen und Rechnungen
In Branchen wie dem Finanzsektor und dem E-Commerce sind Transaktionsverarbeitung und Rechnungserstellung kritische Funktionen, die Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit erfordern. Die Microservice-Architektur ermöglicht die Isolierung dieser Prozesse in separate Dienste und stellt sicher, dass jede Funktion unabhängig optimiert und skaliert werden kann.
Ein Microservice für die Transaktionsverarbeitung kann sich auf die Gewährleistung der Datenintegrität und -sicherheit konzentrieren, während ein anderer Microservice die Rechnungserstellung und -lieferung übernimmt. Dieser modulare Ansatz verbessert die allgemeine Effizienz und Resilienz dieser kritischen Geschäftsprozesse.
Datenverarbeitung
Die Datenverarbeitung, einschließlich Datenbereinigung, -umwandlung und -analyse, umfasst häufig komplexe Workflows und große Datenmengen. Die Microservice-Architektur bietet einen Rahmen, um diese Prozesse in kleinere, verwaltbare Aufgaben aufzuteilen, die parallel ausgeführt werden können.
Dies ermöglicht eine schnellere Datenverarbeitung und -analyse, sodass Unternehmen schneller Erkenntnisse aus ihren Daten gewinnen. So kann ein Microservice beispielsweise für die Datenbereinigung eingesetzt werden, während ein anderer die Datentransformation und -aggregation übernimmt. Dieser modulare Ansatz ermöglicht eine höhere Flexibilität und Skalierbarkeit in Datenverarbeitungspipelines.
Implementieren von Microservices
Die Implementierung von Microservices erfordert eine sorgfältige Planung und Berücksichtigung verschiedener Faktoren, um einen erfolgreichen Übergang von monolithischen Architekturen oder die Schaffung neuer Microservice-basierter Systeme zu gewährleisten. Dazu gehört die Aufteilung der Anwendung in klar definierte Dienste, die Einrichtung von Kommunikationsprotokollen und die Verwaltung der gesamten Systemkomplexität.
Herausforderungen und Lösungen bei der Bereitstellung von Microservices
Microservices bieten zahlreiche Vorteile, ihre Umsetzung bringt jedoch auch einige Herausforderungen mit sich. Eine große Herausforderung ist die zunehmende Komplexität bei der Verwaltung mehrerer Dienste, die jeweils eigene Bereitstellungs- und Skalierungsanforderungen erfüllen.
Dazu sind robuste Überwachungs- und Orchestrierungstools erforderlich, um einen reibungslosen Betrieb und eine effiziente Ressourcennutzung zu gewährleisten. Eine weitere Herausforderung ist die dienstübergreifende Kommunikation, die zuverlässig und effizient sein muss, um Leistungsengpässe zu vermeiden. Die Implementierung von Service-Erkennungsmechanismen und die Verwendung von Lightweight-Kommunikationsprotokollen können zur Behebung dieses Problems beitragen.
Darüber hinaus kann die Datenkonsistenz in einer verteilten relationalen Datenbank ein Problem darstellen, das einen sorgfältigen Entwurf der Datensynchronisierungs- und Replikationsstrategien erfordert.
Best Practices für Microservice-Architektur
Um die Vorteile der Microservice-Architektur zu maximieren, sollten Unternehmen bestimmte Best Practices befolgen. Erstens ist es wichtig, die Grenzen jedes Microservice klar zu definieren, basierend auf Geschäftsfähigkeiten oder Domains, um eine lose Kopplung und einen hohen Zusammenhalt zu gewährleisten.
Jeder Dienst sollte eigenständig und unabhängig sein und über eine eigene Datenspeicher- und Bereitstellungspipeline verfügen. Dies ermöglicht die unabhängige Entwicklung, Erprobung und Bereitstellung einzelner Dienste.
Zweitens ist eine DevOps-Kultur essenziell für eine erfolgreiche Implementierung von Microservices. Hierzu gehört eine enge Zusammenarbeit zwischen Entwicklungs-, Betriebs- und Testteams während des gesamten Lebenszyklus der Softwareentwicklung. Continuous Integration und Continuous Delivery (CI/CD)-Pipelines können die Erstellungs-, Test- und Bereitstellungsprozesse automatisieren und so schnellere und zuverlässigere Releases ermöglichen.
Microservice-Integration und -Infrastruktur
In einer Microservice-Architektur ist jeder Dienst eine eigene Einheit mit eigenen Verantwortlichkeiten, was effiziente Integrationsmechanismen erfordert. APIs sind das primäre Kommunikationsmittel zwischen Microservices, wobei oft einfache Protokolle wie REST über HTTP oder Message Broker verwendet werden.
Diese APIs ermöglichen es den Diensten, lose miteinander zu interagieren, Daten auszutauschen und Aktionen auszulösen, ohne dass es erforderlich wäre, die internen Abläufe des jeweils anderen genau zu kennen.
API-Gateways fungieren als zentraler Einstiegspunkt für Clients, um Anforderungen an die entsprechenden Microservices weiterzuleiten, Authentifizierungs- und Autorisierungsrichtlinien durchzusetzen und die Rate zu begrenzen. Dieser Ansatz vereinfacht die clientseitige Nutzung und bietet eine einheitliche Oberfläche für das gesamte System.
Cloud Computing und Multi-Cloud-Umgebungen
Cloud Computing hat die Bereitstellung und Skalierung von Microservices revolutioniert. Cloud-Plattformen wie OVHcloud bieten eine Fülle gemanagter Dienste, die speziell für Microservice-Architekturen entwickelt wurden.
Diese Dienste umfassen Container-Orchestrierungsplattformen (z. B. Kubernetes ), serverlose Funktionen, verwaltete Cloud-Datenbanken und Monitoring-Tools. Die Nutzung dieser Services verringert den betrieblichen Aufwand für die Verwaltung der Infrastruktur, sodass sich Teams auf die Erstellung und Weiterentwicklung ihrer Anwendungen konzentrieren können.
Eine Multi-Cloud-Strategie kann die Widerstandsfähigkeit und Flexibilität weiter steigern. Durch die Verteilung von Microservices auf mehrere Cloud-Anbieter können Unternehmen das Risiko von Ausfällen und Vendor-Lock-in mindern. Containerisierungstechnologien wie Docker erleichtern die Portabilität und ermöglichen es den Diensten, in verschiedenen Cloud-Umgebungen konsistent zu arbeiten.
Implementierung von Microservices auf Dedicated Servern
Auch wenn Cloud Computing zahlreiche Vorteile bietet, kann es in einigen Szenarien erforderlich sein, Microservices auf dedizierten Servern bereitzustellen. Dieser Ansatz bietet eine bessere Kontrolle über Hardware- und Softwarekonfigurationen und kann eine kosteneffiziente Option für bestimmte Arbeitslasten sein. Die Verwaltung der Infrastruktur, einschließlich Serverbereitstellung, Betriebssystem-Updates und Sicherheitspatches, muss jedoch noch weiter verbessert werden.
Containerisierung bleibt ein wertvolles Tool für die Verwaltung von Microservices auf Dedicated Servern. Tools wie Docker Swarm oder Kubernetes können Container über mehrere Server hinweg orchestrieren und so für Skalierbarkeit und Resilienz sorgen. Loadbalancer sind unerlässlich, um Traffic auf Instanzen eines Microservice zu verteilen und so eine hohe Verfügbarkeit zu gewährleisten.
Unabhängig von der Bereitstellungsumgebung sind Überwachung und Beobachtbarkeit für Microservices von höchster Bedeutung. Verteilte Ablaufverfolgung, Erfassung von Metriken und zentrale Protokollierung ermöglichen es Teams, Probleme zu diagnostizieren, die Performance zu optimieren und Erkenntnisse über das Systemverhalten zu gewinnen.
Tools, Technologien und Sicherheit in Microservices
Wichtige Tools und Technologien
Die Microservice-Landschaft bietet eine breite Palette von Tools und Technologien, die die Entwicklung, Bereitstellung und Verwaltung dieser verteilten Systeme erleichtern.
Bei der Containerisierung ist Docker der De-facto-Standard, der das Packen von Anwendungen und deren Abhängigkeiten in tragbare Einheiten ermöglicht. Kubernetes hat sich zur führenden Container-Orchestrierungsplattform entwickelt und automatisiert Deployment, Skalierung und Management containerisierter Anwendungen.
API-Gateways wie Kong, Tyk und Apigee bieten einen einheitlichen Einstiegspunkt für Clients und verarbeiten Routing, Authentifizierung und Ratenbegrenzung.
Sicherheitsüberlegungen
Sicherheit ist in Microservice-Architekturen aufgrund der erhöhten Angriffsfläche und potenzieller Schwachstellen, die aus der dienstübergreifenden Kommunikation resultieren, ein kritischer Faktor. Eine robuste Sicherheitsstrategie muss mehrere Ebenen des Systems abdecken.
Auf Netzwerkebene sind Firewalls, Systeme zur Erkennung von unbefugten Zugriffen und die Verschlüsselung von Kommunikationskanälen unerlässlich. Es sollten Authentifizierungs- und Autorisierungsmechanismen eingerichtet werden, um den Zugriff auf Dienste und Ressourcen zu kontrollieren.
Die Verwendung von API-Gateways kann Sicherheitsrichtlinien zentralisieren und eine Beschränkung der Übertragungsraten durchsetzen, um sich vor Denial-of-Service-Angriffen zu schützen. Sichere Programmiermethoden sind von entscheidender Bedeutung, um Schwachstellen wie Injection-Angriffe und Cross-Site-Scripting zu verhindern. Regelmäßiges Scannen auf Schwachstellen und die Anwendung von Sicherheits-Patches sind für die Aufrechterhaltung einer sicheren Umgebung von entscheidender Bedeutung.
Starten Sie Ihre Reise zu Microservices mit OVHcloud
OVHcloud bietet ein umfassendes Portfolio an Lösungen und Services, mit denen Unternehmen Microservice-Architekturen nahtlos übernehmen und verwalten, ihre digitale Transformation beschleunigen und in der dynamischen digitalen Landschaft erfolgreich sein können.
OVHcloud bietet eine Reihe modernster Lösungen, die auf die vielfältigen Bedürfnisse der Entwicklung und des Einsatzes von Microservices zugeschnitten sind.
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