Was sind Microservices?

Was sind Microservices?

Microservices sind ein Softwareentwicklungsansatz, bei dem Anwendungen in unabhängige Dienste unterteilt werden, die über APIs miteinander kommunizieren. Jeder Microservice ist für eine bestimmte Geschäftsfähigkeit verantwortlich und kann unabhängig entwickelt, bereitgestellt und skaliert werden. Diese Architektur ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen monolithischen Anwendungen eine höhere Agilität, Skalierbarkeit und Ausfallsicherheit.

Der Begriff „Microservices“ bezieht sich auf ein Bereitstellungsmodell für Softwareanwendungen, bei dem eine Anwendung in kleinere, in sich geschlossene Komponenten unterteilt wird. Dies trägt zur Verbesserung der Anwendungsfunktionalität und -zuverlässigkeit bei. Außerdem können Entwickler Softwareanwendungen einfacher erstellen und verwalten.

Diagramm zur Funktionsweise von Microservices.

Microservices sind ein wichtiger Bestandteil der modernen Anwendungsbereitstellung. Von Social-Networking-Anwendungen über den Onlinehandel bis hin zum Videostreaming – fast jede große Softwareanwendung basiert heute auf Microservices. Aber worum handelt es sich dabei? Und wie genau verbessern sie die Software? Sehen wir uns die realen Vorteile an und besprechen auch die potenziellen Nachteile der Verwendung von Microservices.

Was ist serviceorientierte Architektur (Service-Oriented Architecture, SOA)?

Serviceorientierte Architektur (SOA) ist die Weiterentwicklung monolithischer Architektur in der Anwendungsentwicklung. SOAs sind die Vorläufer von Microservices-Architekturen und trennen die Anwendung in kleinere, besser verwaltbare Teile. Diese Teile werden als Dienste bezeichnet und sind so konzipiert, dass sie über Nachrichten miteinander kommunizieren. Dienste sind auch so konzipiert, dass sie unabhängig voneinander sind, sodass sie ersetzt oder aktualisiert werden können, ohne den Rest der Anwendung zu beeinträchtigen.

SOAs werden häufig in webbasierten Anwendungen verwendet, in denen sie eine Möglichkeit bieten, die Geschäftslogik von der Präsentationslogik und den Datenzugriff vom Datenspeicher zu trennen.

Eine serviceorientierte Architektur kann verwendet werden, um Anwendungen zu erstellen, die einfacher zu warten und zu skalieren sind. Darüber hinaus können Sie modularere und flexiblere Anwendungen erstellen.

Die wichtigsten Vorteile der serviceorientierten Architektur sind:

  • Einfachere Wartung und Skalierung

  • Modularere und flexiblere Anwendungen

  • Kürzere Entwicklungszeit

Was ist ein Enterprise Service Bus (ESB)?

Ein Enterprise Service Bus (ESB) ist eine Softwareanwendung, die einen zentralen Punkt für die prozessübergreifende Kommunikation bietet. Sie wird häufig im Kontext von SOA verwendet, um Dienste für andere Anwendungen bereitzustellen.

Mit dem ESB können Unternehmen SOA-Lösungen problemlos erstellen, bereitstellen und verwalten. Er verwaltet, überwacht und koordiniert alle Dienste in der IT-Infrastruktur eines Unternehmens.

Diese Art von Technologie wird immer beliebter, da sie sowohl für die interne als auch für die externe Kommunikation verwendet werden kann. Einige Beispiele für Anwendungsfälle sind:

  • Datenintegration
  • Diensterkennung und -registrierung
  • Dienstorchestrierung
  • Ereignisbenachrichtigung und -protokollierung

Microservices-Architektur im Vergleich zu SOA

Microservices-Architekturen sind in Bezug auf die Anwendungsentwicklung neu. Obwohl sie SOA sehr ähnlich ist, wurde eine Microservices-Architektur entwickelt, um die Lücken des Vorgängers zu schließen. Das bedeutet nicht, dass einer dem anderen unterlegen ist, aber es läuft wirklich auf den Anwendungsfall hinaus. SOAs wurden entwickelt, um die Anforderungen von Unternehmen zu erfüllen. Das bedeutet, dass die Systeme trotz getrennter Dienste voneinander abhängig sind. Die Idee besteht darin, Dienste für andere Geschäftsbereiche wiederverwenden zu können.

Microservices hingegen sind wirklich unabhängig. Eine Microservices-Architektur verfolgt Datenduplizierung statt Datenfreigabe, sodass es keine Auswirkungen auf die Performance gibt. Microservices machen auch einen ESB überflüssig.

Vorteile von Microservices

Die Zunahme von SaaS-Anwendungen (Software as a Service) und die weit verbreitete Verbreitung von Containern haben zu einer wachsenden Nachfrage nach effizienteren Entwicklungsmethoden geführt. Als Reaktion darauf verändern sich Anwendungen selbst – von Monolithen, die viele Dinge gut machen, bis hin zu verteilten Sammlungen unabhängiger Dienste, die bestimmte Funktionen abdecken.

Zu den wichtigsten Vorteilen von Microservices gehören:

1. Verbesserte Zuverlässigkeit

Jeder Microservice führt innerhalb der größeren Anwendung eine einzige logische Funktion aus. Aus diesem Grund stellen Entwickler Updates bereit, die nur auf den Dienst beschränkt sind, der die Änderungen erfordert. In der Regel gibt es eine klar definierte Schnittstelle zwischen Microservices innerhalb einer Anwendung. Solange diese intakt bleibt, kann die Anwendung funktionsfähig bleiben, selbst wenn Änderungen in Echtzeit vorgenommen werden.

2. Kürzere Entwicklungszeit

Einzelne Dienste bieten für jede Komponente einen klar definierten Funktionsumfang, der auf spezifischen Anforderungen basieren kann. Dadurch ist es einfach, die Entwicklungsbemühungen über mehrere Teams hinweg horizontal zu skalieren. Und es erleichtert das schnelle Aktualisieren oder Hinzufügen neuer Funktionen.

3. Verbesserte Anwendungsfunktionalität

Entwicklungsteams können einzelne Komponenten erstellen, die in mehreren Kontexten wiederverwendet werden können. Sie können neue Anwendungen erstellen, die eine breitere Palette von Nutzern aufnehmen und umfassendere Funktionen ohne Doppelarbeit bereitstellen.

4. Lose gekoppelte Ressourcen

Der Architekturstil ermöglicht es jedem Microservice, mehrere Anwendungen und Schnittstellen bereitzustellen, wodurch die Anzahl der nutzerdefinierten Implementierungen für Entwickler reduziert wird. Das unabhängige Design bedeutet auch, dass Änderungen an einem Microservice keine Auswirkungen auf einen anderen haben. Dies bedeutet jedoch auch, dass ein Lastausgleich erforderlich ist, um Anfragen sowohl auf Client- als auch auf Serverseite zu verwalten.

Letztendlich ermöglichen Microservices es Entwicklern, sich auf die spezifischen Funktionen ihrer Anwendungen zu konzentrieren und Entwicklungsprobleme zu vermeiden, die durch die Kopplung mehrerer Anwendungen entstehen können. Durch die Aufteilung einer Anwendung in überschaubare Teile können Entwickler neue Softwareentwicklungstechniken wie automatisierte Tests nutzen, um qualitativ hochwertige Ergebnisse schneller als je zuvor zu liefern.

Microservices sind auch einfacher zu verwalten, da die zugehörigen Dienste in sich geschlossen sind. Alle abhängigen Dienste werden auf ihrer eigenen Plattform mit separaten Verwaltungstools ausgeführt, was für mehr Konsistenz sorgt. Darüber hinaus vereinfacht es die Verwaltung der gesamten Sammlung verwandter Komponenten, als wenn sie in eine größere monolithische Anwendung eingebettet wären.

Nachteile von Microservices

Bei der Entwicklung von Unternehmensanwendungen ist die Suche nach einer Microservices-Architektur einer monolithischen Architektur eindeutig überlegen. Aber das geschieht nicht ohne potenzielle Probleme. Die Verwendung von Microservices hat einige bemerkenswerte Nachteile.

1. Potenzial für undefinierte Microservices-Grenzen

Wenn Dokumentation und Anforderungen nicht genau definiert sind, kann es schwierig sein, Dienstabhängigkeiten und die allgemeine Anwendungsfunktionalität zu verwalten. Designmuster, auch als Architekturmuster bezeichnet, sind jedoch wiederverwendbare Lösungen, die verwendet werden können, um häufige Probleme zu umgehen.

2. Sicherheitslücken

Netzwerksicherheit kann auch ein potenzieller Nachteil bei Microservices sein. Jeder Dienste wird unabhängig bereitgestellt und verfügt oft über eigene Sicherheitskontrollen. Folglich ist nicht immer klar, wer Zugriff auf welche Komponente hat, und das Potenzial für schädliche Aktivitäten nimmt dadurch zu.

Aufrufe zwischen Microservices sind oft API-basiert und werden daher über Netzwerktransport getätigt. Die Art und Weise, wie diese Dienste kommunizieren, könnte potenziell ein Angriffsvektor für Cyberkriminelle sein. Entwickler müssen bei der Auswahl der Plattformen und Frameworks, die sie für die Bereitstellung ihrer Microservices verwenden, vorsichtig vorgehen. Dazu gehören auch die Konfigurationen, die zu ihrer Sicherung verwendet werden.

3. Komplexität und Schwierigkeiten bei der Verwaltung von Code

Der größte Nachteil besteht darin, dass sie schwer zu skalieren und zu warten sind. Dies liegt daran, dass jeder Dienste separat und unabhängig von den anderen Diensten im System verwaltet werden muss.

4. Fehler, die schwer zu beheben sind

Angesichts der granularen und verteilten Art von Microservices kann die Behebung von Fehlern schwierig sein. Im Gegensatz zu serviceorientierter oder monolithischer Architektur wirken sich Anpassungen an einem Bereich einer Microservices-Architektur nicht auf den Rest aus. Das bedeutet, dass Ihre Mitarbeiter am Ende unter Umständen mehr Zeit damit verbringen könnten, Probleme zu identifizieren und zu beheben.

Tools und Bereitstellungsoptionen für Microservices

Es gibt eine Reihe verschiedener Bereitstellungsoptionen für Microservices. In der Regel entscheiden sich Entwickler dafür, ihren Microservice als containerbasierten Dienste auf einem dedizierten Host bereitzustellen. Oder sie entscheiden sich für einen PaaS-Anbieter (Platform as a Service) wie die Akamai Cloud.

Die Verwendung eines PaaS-Anbieters bietet eine Reihe von cloudnativen Vorteilen, darunter die Möglichkeit, Dienste einfach zu skalieren und den Host nicht mehr zu warten. Entwickler müssen jedoch die Risiken berücksichtigen, die mit der Nutzung eines externen Clouddienstanbieters verbunden sind. Diese Option birgt mehr Risiken als die Bereitstellung einer eigenen Infrastruktur.

So schützen Sie Microservices

Um die Sicherheit von Microservices zu gewährleisten, sollten Entwickler:

  • HTTPS für die verschlüsselte Datenübertragung verwenden
  • Firewalls einsetzen, um Dienste zu schützen
  • Protokollierungsmechanismen implementieren, um verdächtige Aktivitäten zu überwachen
  • API-Kommunikationen sichern, da APIs oft die Kommunikation zwischen Microservices und Backend-Services verarbeiten

Die Rolle von Microservices in verteilten Systemen und Automatisierung

Verteilte Systeme: Microservices sind von Natur aus für verteilte Systeme konzipiert, in denen jeder Dienst unabhängig über verschiedene Server oder sogar verschiedene Rechenzentren hinweg gehostet und skaliert werden kann. Diese Dezentralisierung stellt sicher, dass einzelne Dienste auch bei Ausfall einer Komponente weiterhin funktionieren können, was die Resilienz verbessert.

Automatisierung bei Microservices: Automatisierung ist in Microservices-basierten Architekturen von entscheidender Bedeutung. Aufgaben wie Bereitstellung, Skalierung und Überwachung werden häufig automatisiert, um eine kontinuierliche Integration und kontinuierliche Bereitstellung (CI/CD) zu gewährleisten. Tools wie Kubernetes und Docker automatisieren die Orchestrierung und Skalierung von Microservices und erleichtern die Verwaltung verteilter Systeme.

Microservices unterstützen auch Infrastructure as Code (IAC), wobei Konfiguration und Infrastrukturmanagement durch Code automatisiert werden. Dies ermöglicht konsistente und wiederholbare Bereitstellungen, wodurch die Wahrscheinlichkeit menschlicher Fehler verringert wird.

Häufig gestellte Fragen

Microservices unterscheiden sich auf verschiedene Weise von monolithischen Architekturen, darunter:

  • Bereitstellung: Microservices können unabhängig bereitgestellt werden. Jeder einzelne Dienste kann optimiert, angepasst und verbessert werden, ohne alles andere zu beeinträchtigen. Die monolithische Architektur muss hingegen als einzelne Einheit bereitgestellt werden. Wenn eine Sache aktualisiert oder geändert werden muss, muss alles neu bereitgestellt werden. 

  • Skalierbarkeit: Die Anwendungsskalierung einer monolithischen Architektur besteht in der Regel aus der Skalierung einer gesamten Anwendung, was zu Ineffizienz und Ressourcenverschwendung führen kann. Microservices können jedoch eine granulare Skalierbarkeit bieten. Das bedeutet, dass sie unabhängig von ihren spezifischen Anforderungen angepasst werden können.

  • Wartung: Mit Microservices können Teams kleinere Teile des Puzzles verwalten, anstatt die gesamte Anwendung zu überarbeiten, wie bei einer monolithischen Architektur. Microservices können zu einer effizienteren Wartung und Entwicklung führen, unabhängig davon, ob sie an Anpassungen der API-Sicherheit, allgemeinen Sicherheitstests oder Anwendungsfunktionen arbeiten.

Microservices-Architekturen verwenden die primäre Kommunikation von APIs (Application Programming Interfaces, Programmierschnittstellen). Einige gängige Kommunikationsmuster innerhalb der Architektur sind REST-APIs, Nachrichtenwarteschlangen und ereignisgesteuerte Architekturen. So unterscheiden sie sich:

  • REST-APIs: Dies ist eines der häufigsten Kommunikationsmuster für Microservices-Architekturen, da es eine einfache Implementierung und Kommunikation ermöglicht. REST-APIs werden häufig auf dem Weg zu einem API-Gateway verwendet.

  • Nachrichtenaustausch: Diese Form der Kommunikation kann für die asynchrone Kommunikation innerhalb der Microservices-Architektur verwendet werden. 

  • Ereignisgesteuerte Architektur: Mit einer ereignisgesteuerten Architektur kommunizieren Microservices, indem sie Ereignisse produzieren und nutzen. Ein Dienste kann auf Ereignisse reagieren, die von einem anderen gesendet werden, usw. Dies ermöglicht eine weniger enge Skalierbarkeit und Kopplung.

Microservices können mit einer Vielzahl von Technologien entwickelt werden. Alles hängt von den spezifischen Anforderungen der Applikation und den Präferenzen des Architekturteams ab, das sie entwickelt. Technologien, die häufig in der Entwicklung von Microservices verwendet werden, sind Docker, Kubernetes, Servicemeshes (wie Istio), API-Gateways und Messaging-Systeme (z. B. Kafka).

Microservices beeinflussen kontinuierliche Integration, kontinuierliche Bereitstellung, automatisierte Tests, Infrastruktur als Code und Überwachungspraktiken. Microservices haben also erhebliche Auswirkungen auf DevOps-Praktiken. Mikroservices können eine verbesserte Skalierbarkeit, erhöhte Agilität, erhöhte Ausfallsicherheit und mehr ermöglichen, sodass Mikroservices und DevOps sich gegenseitig ergänzen.

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