Was bedeutet „cloudnativ“?

Immer mehr Unternehmen und IT-Teams nutzen heute cloudnative Anwendungen und Architekturen, um die Vorteile von Cloud-Computing-Umgebungen voll auszunutzen. Dieser Paradigmenwechsel bei der Softwareentwicklung und -Bereitstellung ermöglicht es Unternehmen, mehr Effizienz, Agilität, Skalierbarkeit und Ausfallsicherheit zu erreichen.

Der Begriff „cloudnativ“ beschreibt einen modernen Ansatz zum Erstellen und Ausführen von Anwendungen, die die Leistungsfähigkeit von Cloud Computing vollständig ausnutzen. Eine cloudnative Methode verändert die Art und Weise, wie Anwendungen entwickelt, bereitgestellt und verwaltet werden. Native Cloudanwendungen werden von Grund auf für die Ausführung in der Cloud entwickelt und optimiert und nutzen die inhärenten Funktionen der Cloud, um eine höhere Effizienz und Agilität zu erreichen.

Cloudnative Anwendungen sind auf größere Geschwindigkeit und Agilität ausgelegt. Da sie auf zahlreichen lose gekoppelten Microservices basieren, welche über APIs, Ereignisse und Messaging kommunizieren, können cloudnative Anwendungen einfach skaliert, bereitgestellt und aktualisiert werden – ohne Beeinträchtigung der bereitgestellten Dienste. Und weil diese Anwendungen in der Regel containerisiert sind, bieten sie eine verbesserte Portabilität über Public-Cloud-Infrastrukturen, Multiclouds, Hybrid-Cloud-Plattformen, virtuelle Maschinen und lokale Rechenzentren hinweg.

Cloudnative Anwendungen basieren auf mehreren Schlüsselkomponenten.

• Microservices sind lose gekoppelte, wiederverwendbare Softwarekomponenten, die sich einfach in jede Cloudumgebung integrieren lassen. Eine cloudnative Anwendung kann auf eine Vielzahl von Mikroservices mit Funktionen angewiesen sein, aber jeder Mikroservice kann unabhängig von anderen skaliert und durch mehrere Iterationen kontinuierlich verbessert werden. Eine Microservices-Architektur ermöglicht eine schnellere und flexiblere Entwicklung cloudnativer Anwendungen.
• Container sind leichte, eigenständige, ausführbare Pakete, die alles enthalten, was eine Software für die Ausführung in verschiedenen Umgebungen benötigt, einschließlich Quellcode, Betriebssystem und Bibliotheken. Mithilfe von Containern können sehr unterschiedliche cloudnative Anwendungen gleichzeitig auf einem einzigen Server ausgeführt werden, obwohl sie auf unterschiedliche Betriebssysteme angewiesen sind.
• Containerorchestrierung automatisiert die Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von containerisierten Anwendungen, um die Komplexität bei der Handhabung von Container-Lebenszyklen, Ressourcenverwaltung, Lastenausgleich, Bereitstellung und Fehlerbehebung zu minimieren.
• APIs (Application Programming Interfaces, Anwendungsprogrammierschnittstellen) bieten einen Satz von Protokollen und Definitionen, die es verschiedenen Softwarekomponenten ermöglichen, miteinander zu kommunizieren und Daten gemeinsam zu nutzen.
• Service-Netz ist eine dedizierte Infrastruktur- und Software-Ebene für die Verwaltung der Kommunikation zwischen mehreren Microservices. Das Service-Netz steuert den Traffic zwischen allen Teilen einer Anwendung, die miteinander kommunizieren müssen.
• Automatisierungstools unterstützen Betriebsteams bei der Optimierung von Workflows und Prozessen für die Provisionierung, Bereitstellung und Skalierung von cloudnativen Anwendungen, um Software schnell und zuverlässig bereitzustellen.
• Operative Tools für Datenverarbeitung, Speicherung und Geschäftslogik.

Entwicklungs- und DevOps-Teams verlassen sich bei der Entwicklung von cloudnativen Anwendungen auf verschiedene Technologien und Methoden.

• Serverloses Computing ist ein Cloud-Computing-Modell, bei dem ein Clouddienstanbieter für die Bereitstellung und Verwaltung von Serverressourcen verantwortlich ist. Dadurch können sich Entwickler auf die Erstellung von Anwendungen konzentrieren, ohne sich um die zugrunde liegende Serverinfrastruktur kümmern zu müssen, wodurch die Entwicklung beschleunigt wird.
• CI/CD-Pipelines (Continuous Integration/Continuous Deployment) automatisieren die Provisionierung für eine schnelle und zuverlässige Softwarebereitstellung.
• Unveränderliche Infrastruktur verbessert die Stabilität von cloudnativen Anwendungen, indem Server oder Infrastrukturkomponenten nach der Bereitstellung nie geändert werden. Statt vorhandene Komponenten zu aktualisieren, was zu Fehlern und Konfigurationsproblemen führen kann, werden neue Iterationen von cloudnativen Anwendungen auf neuen Computing-Instanzen bereitgestellt.
• Beobachtbarkeit ermöglicht es Teams, Fähigkeiten und Performance in verteilten Systemen zu überwachen, zu protokollieren und nachzuverfolgen, um Ausfallzeiten (Mean Time to Repair, MTTR) zu minimieren.
• Kubernetes ist eine Open-Source-Plattform zur Containerorchestrierung. Red Hat OpenShift ist eine auf Kubernetes basierte Plattform für die Verwaltung von containerisierten Anwendungen.
• Docker ist eine Plattform zum Erstellen und Verwalten von Container-Images.
• Cloudanbieter wie AWS, Microsoft und VMware stellen Cloudplattformen und -infrastruktur bereit, die auf die Anforderungen cloudnativer Workloads zugeschnitten sind.
• Verwaltungsplattformen wie GitHub unterstützen bei der Versionskontrolle und Zusammenarbeit, was für die gleichzeitige Verwaltung mehrerer cloudnativer Projekte unerlässlich ist.

Eine cloudnative Architektur bietet bedeutende Vorteile für Unternehmen und IT-Teams.

• Skalierbarkeit: Cloudnative Anwendungen können dank Containerisierung und dynamischer Orchestrierungstechnologien je nach Bedarf horizontal und vertikal skaliert werden.
• Portabilität: Dank der Fähigkeit, Anwendungen über verschiedene Cloudumgebungen hinweg auszuführen, kann die cloudnative Architektur jede Workload an die Cloudumgebung anpassen, die sie am effizientesten und kostengünstigsten ausführen kann.
• Ausfallsicherheit: Unveränderliche Infrastruktur und Funktionen zur Selbstreparatur verbessern die Fehlertoleranz und vereinfachen die Wiederherstellung.
• Geschwindigkeit: Ein cloudnativer Ansatz ermöglicht Entwicklungsteams, Anwendungen und Upgrades schneller freizugeben und gleichzeitig die Qualität zu verbessern.
• Flexibilität: Die beschleunigte Geschwindigkeit der CI/CD-Pipelines ermöglicht es Unternehmen, schneller auf sich ändernde Anforderungen zu reagieren.
• Kostenoptimierung: Dank serverloser On-Demand-Ressourcen für das Computing zahlen Unternehmen nur für die tatsächlich verwendeten Ressourcen. Automatische Skalierungsfunktionen minimieren die Kosten für die Verwaltung von cloudnativen Anwendungen.

Die Verwaltung der cloudnativen Architektur und Anwendungen stellt für IT-Teams mehrere Herausforderungen dar.

• Höhere Komplexität: Eine cloudnative Architektur kann die Arbeit von DevOps-Teams, die stark verteilte Systeme, Dienstabhängigkeiten und Orchestrierungstools verwalten müssen, erheblich komplexer machen.
• Cloudsicherheitsprobleme: Eine schnelle Skalierung von Containern und verteilten Anwendungen im Allgemeinen kann zu Sicherheitsverletzungen führen, wenn die damit verbundenen Sicherheitsrisiken nicht ordnungsgemäß überwacht und behoben werden. Überlegen Sie, wie viel schwieriger es ist, zehn Cloudstandorte im Vergleich zu einem einzigen zu sichern.
• Mangelnde Beobachtbarkeit: Cloudnative Anwendungen können die Überwachung und Fehlerbehebung der Performance erschweren.
• Kultureller Widerstand: Entwicklungs- und DevOps-Teams, die in der Erstellung monolithischer Anwendungen versiert sind, sind möglicherweise nicht gewillt, die neuen Verfahren und organisatorischen Änderungen zu übernehmen, die für die cloudnative Entwicklung erforderlich sind.
• Kompetenzlücke: Nicht viele Menschen sind mit diesen neuen Technologien und Konstruktionsmustern vertraut. Daher kann es schwierig sein, die richtigen technischen Ressourcen zu finden, die sie implementieren können.

Durch die Bereitstellung von mehr portablen Anwendungen ermöglicht die cloudnative Architektur DevOps-Teams die problemlose Verschiebung von Workloads zwischen Rechenzentren und Cloudanbietern. Dank dieser erweiterten Portabilität können Unternehmen klare Geschäftsvorteile erzielen.

• Verkürzte Markteinführungszeiten: Beschleunigte Softwarebereitstellungszyklen ermöglichen eine schnellere Reaktion auf Marktanforderungen.
• Optimierte Cloudausgaben: Portabilität ermöglicht es Unternehmen, Workloads an den Cloudanbieter zu verschieben, der den größten ROI und die kosteneffizienteste Ressourcenzuweisung bietet.
• Verbesserte Kundenerlebnisse: Durch cloudnative Entwicklung können Teams Core-Workloads in Clouds verschieben, die näher an ihren Kunden überall auf der Welt sind, und dadurch schnellere und responsivere Kundenerlebnisse bieten und immer stärker zunehmenden Lokalisierungsanforderungen erfüllen.
• Mehr Cloudagilität: Die cloudnative-Entwicklung ermöglicht es Unternehmen, Cloudressourcen nach Bedarf zu skalieren und neu zuzuweisen, um sich in Echtzeit an sich ändernde Marktbedingungen und Kundenpräferenzen anzupassen.
• Geringere Cloudrisiken: Eine cloudnative Architektur trägt zur Minimierung von geschäftlichen, technischen, rechtlichen und Lokalisierungsrisiken bei, denn sie ermöglicht es Unternehmen, verschiedene Anbieter für unterschiedliche Workloads auszuwählen und so Ausfallzeiten zu minimieren, weil Single Points of Failure (Ausfall des gesamten Systems bei Ausfall einzelner Komponenten) verhindert werden.