Microservice: Die richtige Wahl für Unternehmen?

Software zu entwickeln, ist wie ein Haus zu bauen: Sie benötigen ein solides Fundament und eine klare Struktur, damit das Ergebnis nicht auf wackeligen Beinen steht. Das heißt für die Praxis: Sie müssen sich für die richtige Architektur entscheiden. Aktuell gibt es dabei vor allem einen Trend hin zu einer Microservice Architektur. Das Verständnis dieser hat sich in den letzten Jahren stark verbessert und viele Unternehmen haben sich dafür entschieden, ihre traditionellen Monolith-Systeme auf Microservices umzustellen. Ist das die richtige Wahl?

Wir zeigen, wo die Vor- und Nachteile von Microservices liegen und welche Rolle KI dabei einnehmen kann. Und wir erklären verständlich, wie Sie in 9 Schritten mit Microservices eine gesamte Anwendung erstellen, die flexibel, skalierbar und effizient läuft.

Microservice Definition

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Ein Microservice ist eine eigenständige und unabhängige Komponente einer Softwarearchitektur. Er erfüllt eine spezifische Funktion und kommuniziert über klar definierte Schnittstellen mit anderen Microservices. Jeder Microservice ist für einen bestimmten Teil der Gesamtfunktionalität verantwortlich.

Durch die Aufteilung einer Anwendung in mehrere Microservices wird Flexibilität, Skalierbarkeit und Wiederverwendbarkeit ermöglicht. Dabei kann jeder Microservice unabhängig voneinander entwickelt, bereitgestellt und skaliert werden. Das macht die Wartung und Weiterentwicklung einfacher. Um Microservices zu programmieren, kommen vor allem Python, Java und c# zum Einsatz.

Microservice vs. Monolith

Ein Microservice ist eine softwarebasierte Architektur, die aus kleinen, unabhängigen und lose gekoppelten Diensten besteht. Jeder Dienst erfüllt eine spezifische Funktion und kommuniziert über standardisierte Schnittstellen mit anderen Diensten. Im Gegensatz dazu steht die monolithische Softwarearchitektur, bei der alle Funktionen in einem einzigen großen Block zusammengefasst sind.

Microservices bieten mehrere Vorteile gegenüber monolithischen Architekturen.

Erstens ermöglichen sie eine bessere Skalierbarkeit, da einzelne Dienste unabhängig voneinander hoch- oder herunterskaliert werden können. Zweitens verbessern sie die Wartbarkeit, da Änderungen an einem Dienst keine Auswirkungen auf andere Dienste haben. Drittens ermöglichen sie eine schnellere Entwicklung und Bereitstellung von Funktionen, da Teams an verschiedenen Diensten parallel arbeiten können.

Monolithische Architekturen haben jedoch auch ihre Stärken.

Sie sind einfacher zu entwickeln und zu deployen, da sie als Ganzes betrachtet werden. Zudem erfordern sie weniger Aufwand bei der Implementierung von Kommunikation und Datenkonsistenz zwischen den Diensten.

Insgesamt bieten einzelne Microservices eine flexible und skalierbare Lösung für komplexe Anwendungen, während monolithische Anwendungen einfacher zu entwickeln und zu verwalten, jedoch weniger flexibel in Bezug auf Skalierbarkeit und unabhängige Entwicklung sind. Die Wahl zwischen den beiden hängt von den spezifischen Anforderungen des Projekts ab.

Microservice vs. SOA

Neben Microservice und monolithischer Architektur ist auch die serviceorientierte Architektur (SOA) ein breit genutzter Ansatz zur Softwareentwicklung. Im Gegensatz zu Microservices konzentriert sich SOA darauf, Dienste über ein Unternehmensnetzwerk bereitzustellen. Diese Dienste sind jedoch in der Regel größer und umfassender als Microservices.

SOA legt den Schwerpunkt auf die Integration bestehender Systeme und die Wiederverwendung von Diensten.

Für die Kommunikation verwendet die Architektur schwerere Protokolle wie SOAP oder XML-basierte Nachrichtenformate. Änderungen an einem Dienst haben weitreichende Auswirkungen auf die anderen Dienste.

Ob Microservice oder eine SOA die richtige Wahl ist, hängt von den Anforderungen des Projekts und der Komplexität der Anwendung ab.

microservice benefits

Microservice Benefits

Microservice bringt Unternehmen diese Benefits:

Skalierbarkeit

Durch die Aufteilung der Anwendung in kleinere, unabhängige Services können Sie einzelne Komponenten bei Bedarf separat skalieren. Auf diese Weise können sie ihre Ressourcen effizient nutzen. 

Flexibilität

Jeder Microservice kann unabhängig entwickelt, getestet und bereitgestellt werden. Das macht die Entwicklung der Anwendung flexibel und schnell. Denn: Änderungen an einem Service wirken sich nicht auf die anderen aus.

Wiederverwendbarkeit

Die lose Kopplung der Services ermöglicht es Ihnen, Komponenten in verschiedenen Anwendungen oder Kontexten wiederzuverwenden. Das senkt die Entwicklungszeit.

Effizientere Zusammenarbeit

Durch die Aufteilung der Verantwortlichkeiten auf kleinere Teams, die jeweils für einen oder mehrere Services zuständig sind, wird die Zusammenarbeit erleichtert und die Effizienz gesteigert.

Technologievielfalt

Firmen können jeden Service mit der für seine Anforderungen geeigneten Technologie entwickeln. Das ermöglicht es ihnen, für jede einzelne Komponente moderne Technologien und Frameworks zu verwenden.

Ausfallsicherheit

Bei einem Ausfall eines einzelnen Services bleiben andere Services weiterhin funktionsfähig, was die Auswirkungen auf die Gesamtanwendung minimiert.

Skalierbare Datenbanken

Microservices mit serviceübergreifenden Datenbanken oder sogar unterschiedlichen Datenbanksystemen für jeden Service ermöglicht es einem Business, Datenbanken unabhängig voneinander zu skalieren.

Bessere Fehlerisolierung

Durch die Aufteilung der Anwendung in kleinere Services ist es einfacher, Fehler zu isolieren und zu behandeln. 

Nachteile von Microservices

Unternehmen können bei einzelnen Microservices mit diesen Herausforderungen und Problemen rechnen:

Aufwand und Komplexität

Microservice Architekturen sind komplexer in der Entwicklung und im Betrieb. Um eine Vielzahl einzelner Services hinzuzufügen und zu verwalten, benötigen Firmen ein hohes Maß an Aufwand und Koordination.

Kommunikationsaufwand

Microservices verlangen mehr Kommunikation. Denn: Die Kommunikation zwischen den Services erfolgt in der Regel über Netzwerkaufrufe, was Latenzzeiten und potenzielle Ausfallpunkte mit sich bringt.

Datenkonsistenz

Die Aufrechterhaltung der Datenkonsistenz ist schwieriger, da Daten über verschiedene Services verteilt sind. Das Transaktionsmanagement und die Synchronisation der Daten zwischen den Services erfordern komplexe Mechanismen.

Skalierbarkeit

Einzelne Microservices zu skalieren, kann eine Herausforderung darstellen. Wenn bestimmte Services eine höhere Last aufweisen als andere, muss die Skalierung gezielt erfolgen, um Engpässe zu vermeiden.

Überwachung und Debugging

Verteilte Services zu überwachen und zu debuggen, ist komplizierter als bei monolithischen Anwendungen. Und: Um Fehler zu identifizieren und zu beheben, benötigen Sie ein umfassendes Verständnis der Systemarchitektur.

microservice beispiel

Microservice Beispiel

In der Praxis setzen heute zahlreiche große Unternehmen auf eine Microservice Architektur:

Netflix

Netflix hat sich für Microservices entschieden, um eine skalierbare und flexible Plattform für das Video-Streaming bereitzustellen. Das Unternehmen kann so schnell auf steigende Benutzerzahlen reagieren und Engpässe vermeiden. Außerdem kann es neue Features und Updates schneller bereitstellen, da Änderungen an einem Service keinen Einfluss auf andere haben.

Amazon

Microservices ermöglichen es Amazon, verschiedene Funktionen wie Produktverwaltung, Bestellabwicklung und Zahlungsabwicklung separat zu entwickeln und zu warten. Amazon verfügt so über einen einfach skalierbaren Dienst und niedrige Ausfallzeiten.

Uber

Uber nutzt eine Microservice Architektur, um Benutzerregistrierung, Standortverfolgung und Zahlungsabwicklung separat zu behandeln. Wie bei Amazon ist der Dienst so skalierbarer und flexibler. Das macht es Uber vor allem einfach, neue Features in der App zu ergänzen und den Dienst in neuen Regionen einzuführen.

Spotify

Die modulare Struktur der verschiedenen Microservices ermöglicht Spotify, verschiedene Funktionen wie Musikempfehlungen, Playlists und Benutzerverwaltung separat zu entwickeln und zu skalieren. Dadurch kann der Anbieter personalisierte Erfahrungen bieten, schneller auf neue Trends reagieren und eine bessere Benutzerinteraktion ermöglichen.

Twitter

Twitter nutzt Microservices zum Beispiel für Tweet-Erstellung, Benachrichtigungen und Trending Topics. Das macht die einzelnen Dienste des Netzwerks stets verfügbar – auch bei außergewöhnlich hohen Zugriffszahlen.

Monolith Beispiel

Es gibt jedoch nach wie vor zahlreiche Unternehmen, die auf eine Monolith Architektur setzen – und nicht oder nur zum Teil Microservices vertrauen. Das ist zum Beispiel bei den folgenden Unternehmen so: 

Adobe Systems

Adobe verwendet immer noch eine Monolith Architektur für einige seiner Produkte wie Photoshop und Illustrator. Der Anbieter hat sich für diesen Ansatz entschieden, um die Stabilität und Integration dieser größeren Anwendungen zu gewährleisten.

Netflix

Obwohl der Streaming-Dienst bekannt dafür ist, durch den Einsatz von Microservices (siehe oben) über eine skalierbare und hochverfügbare Plattform zu verfügen, basiert ein großer Teil ihrer Backend-Systeme immer noch auf einer Monolith Architektur. Dies ermöglicht es dem Unternehmen vor allem, die Komplexität zu reduzieren.

Twitter

Obwohl Twitter einige Features in Microservices aufgeteilt hat, verwendet es immer noch eine Monolith Architektur für seinen Kern. Das ermöglicht es, die Plattform zuverlässig und stabil zu halten.

Microservice Tools und Technologie

Um eine Microservice Architektur auf die Beine zu stellen, benötigen Unternehmen die folgenden Tools und Technologien:

Programmiersprachen

Um den Code für Microservices zu entwickeln, können Unternehmen Programmiersprachen wie Python, Java, c# oder Node.js verwenden. Diese Sprachen bieten eine breite Unterstützung und sind in der Regel gut dokumentiert.

Container-Technologie

Mit Docker können Sie Ihre Microservices in Containern verpacken, um sie leichter zu verwalten und zu skalieren. Docker ermöglicht die schnelle Bereitstellung und Isolierung von Microservices.

Container-Orchestrierung

Tools wie Kubernetes bieten Möglichkeiten zur Automatisierung und Verwaltung von Containern. Kubernetes ermöglicht das Skalieren, Überwachen und Bereitstellen von Microservices in einem Cluster von Containern.

API-Gateways

Ein API-Gateway wie z.B. Kong oder Apigee dient als zentraler Einstiegspunkt für den Zugriff auf Microservices. Es ermöglicht das Routing, die Authentifizierung und die Verwaltung von Anfragen an die einzelnen Services.

Message Broker

Tools wie Apache Kafka oder RabbitMQ erleichtern die Kommunikation und den Austausch von Nachrichten zwischen den Microservices. Sie bieten eine zuverlässige und skalierbare Art der Datenübertragung.

Monitoring und Logging

Mit Tools wie Prometheus oder ELK-Stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana) können Unternehmen ihre Microservices überwachen, Fehler verfolgen und Leistungsdaten erfassen.

Continuous Integration/Continuous Deployment (CI/CD)

Tools wie Jenkins oder GitLab ermöglichen eine nahtlose Integration von Codeänderungen und eine automatisierte Bereitstellung von Microservices.

Wie Unternehmen KI für Microservices nutzen können

Künstliche Intelligenz (KI) spielt eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung einer Microservice Architektur. KI-Technologien ermöglichen es, Microservices skalierbarer, leistungsfähiger und effizienter zu machen.

Eine Möglichkeit, KI einzusetzen, besteht darin, automatisierte Skalierungslösungen zu entwickeln.

Anhand von maschinellem Lernen und Algorithmen kann die KI die Auslastung der einzelnen Microservices überwachen und Prognosen erstellen.

Dadurch können Ressourcen effizienter genutzt und Skalierungsentscheidungen in Echtzeit getroffen werden.

Ein weiterer Einsatzbereich von KI ist die Fehlererkennung und -behebung. Durch das kontinuierliche Monitoring von Microservices kann die KI Anomalien und Fehler identifizieren. Anschließend kann sie automatisch Maßnahmen ergreifen, um Fehler zu beheben oder das System auf einen sicheren Zustand zurückzusetzen.

Eine Microservice Architektur richtig designen

Um eine Microservice Architektur so zu gestalten, dass Sie davon profitieren, ist es wichtig, den folgenden Schritten zu folgen. Gehen Unternehmen dabei nicht sorgfältig und wohl überlegt vor, riskieren sie es, eine verteilte Monolithen-Architektur zu schaffen. Das Ergebnis: Die Bereitstellung der Software ist langsam.

Daneben sollten Sie sich auch vergegenwärtigen, dass es eine kreative Arbeit ist, eine Microservice Architektur zu gestalten. Es gibt keine Templates oder Handbücher, nach denen Sie vorgehen können. Die folgende Anleitung versteht sich daher als allgemeiner Weg, den Sie an die spezifischen Anforderungen der Software anpassen müssen:

  1. Komplette Anwendung zerlegen

    In einem ersten Schritt müssen Sie Hauptfunktionen und -module der geplanten Anwendung identifizieren und in kleinere Dienste zerlegen.

  2. Grenzen definieren

    Definieren Sie klare Schnittstellen für jeden Dienst, um die Kommunikation und den Datenaustausch zwischen ihnen zu ermöglichen.

  3. Kommunikationsmethode wählen

    Entscheiden Sie sich für eine geeignete Methode, um Dienste miteinander zu verbinden, wie zum Beispiel HTTP über REST oder Messaging über Broker.

  4. Daten managen

    Identifizieren Sie, welche Daten jeder Dienst benötigt und verwaltet. Überlegen Sie, wie Daten zwischen den Diensten synchronisiert oder repliziert werden können.

  5. Skalieren

    Berücksichtigen Sie die Skalierungsfähigkeit jedes Dienstes, um eine hohe Auslastung bewältigen zu können. Verwenden Sie dazu Techniken wie Lastenausgleich oder horizontale Skalierung.

  6. Überwachen und Fehler behandeln

    Implementieren Sie Mechanismen, um die Gesundheit der Dienste zu überwachen und Fehler zu erkennen und zu behandeln, wie z. B. über eine Protokollierung, Fehlerverfolgung und Alarme.

  7. Dienste sichern

    Implementieren Sie Sicherheitsmechanismen, um die Dienste und die Kommunikation zwischen ihnen zu schützen, wie z. B. über Authentifizierung, Autorisierung und Verschlüsselung.

  8. Testen und Bereitstellen

    Testen und validieren Sie jeden Dienst einzeln und in Kombination. Automatisieren Sie den Bereitstellungsprozess, um Änderungen effizient zu verwalten und zu implementieren.

  9. Dienst warten und weiterentwickeln

    Aktualisieren und verbessern Sie die Dienste kontinuierlich, um auf veränderte Anforderungen und neue, einzelne Funktionen zu reagieren.

Fazit: Microservices nicht die einzig richtige Wahl

Zweifellos bieten Microservices einige Vorteile. Sie erlauben es Teams, unabhängig voneinander an verschiedenen Services zu arbeiten, und sie unterstützen die Skalierbarkeit auf einer granularen Ebene. Unternehmen sollten bei der Wahl der richtigen Softwarearchtiektur aber nicht ausblenden, dass die Einführung von Microservices auch mit erheblichen Herausforderungen verbunden ist.

Zum Beispiel können Probleme mit der Netzwerklatenz, Datenkohärenz und dem Management von Diensten entstehen. Außerdem kann die Komplexität der Gesamtarchitektur erheblich erhöht werden, was dazu führt, dass das Debugging und das Verstehen von Transaktionsflüssen zu einer Herausforderung werden.

Darüber hinaus ist es wichtig zu betonen, dass Monolith-Systeme nicht unbedingt schlecht sind.

Sowohl Microservices als auch Monolithen können die richtige Wahl bei einer API getriebenen Infrastruktur sein.

In der Tat gibt es viele Situationen, in denen ein Monolith die geeignetere Lösung sein kann. Die Architektur ist in der Regel einfacher zu entwickeln, zu testen und zu debuggen. Zudem erfordert sie keine komplexen Netzwerkinteraktionen. In Szenarien mit geringem oder mittlerem Traffic kann ein Monolith sogar effizienter sein als Microservices.

Damit könnten wir vor einer möglichen Renaissance der Monolithen stehen – vor allem, wenn wir beginnen, den Wert von Simplizität und Kohärenz in der Softwarearchitektur wieder zu schätzen. Vielleicht ergibt sich daraus auch ein pragmatischer Ansatz, der das Beste aus beiden Welten vereint: die Unabhängigkeit und Skalierbarkeit von Microservices und die Einfachheit und Robustheit von Monolithen.

Unabhängig davon sollten wir am Ende des Tages nicht vergessen: Das Wichtigste besteht darin, die richtige Architektur für das jeweilige Projekt und dessen spezifische Anforderungen auszuwählen – und nicht nur dem neuesten Trend zu folgen.

FAQ

Was sind Microservices?

Microservices sind unabhängige, in sich geschlossene Anwendungen, die eng miteinander kommunizieren. Sie ermöglichen flexibles und skalierbares Entwickeln von Software, indem sie komplexe Anwendungen in kleinere, leichter zu verwaltende Komponenten aufteilen. Jeder Microservice erfüllt eine spezifische Funktion, die Teil der Gesamtfunktion der Software ist.

Wie funktionieren Microservices?

Microservices kommunizieren miteinander über Netzwerkprotokolle wie HTTP, REST oder Messaging. Jeder Microservice verfügt über eine eindeutige Schnittstelle, über die andere Dienste Anfragen senden können. Diese Kommunikation erfolgt über das Internet oder ein internes Netzwerk. Durch diese lose Kopplung können Microservices unabhängig voneinander entwickelt und skaliert werden. Dadurch entsteht eine flexible und modulare Architektur, die die Entwicklung, Bereitstellung und Wartung von Anwendungen vereinfacht.

Was ist ein Microservice Beispiel?

Ein Microservice Beispiel ist Netflix. Das Unternehmen verwendet Microservices, um seine Plattform skalierbar und flexibel zu halten. Ein Use Case ist die Empfehlungsfunktion: Durch die Aufteilung in kleine, unabhängige Dienste kann das Unternehmen schnellere Aktualisierungen und Anpassungen an den Empfehlungsalgorithmen vornehmen, um personalisierte und relevante Inhalte für die Benutzer bereitzustellen.

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