Microservices Architektur

Microservices Architektur einfach erklärt

Stell Dir vor, Du baust ein großes Puzzle, aber statt ein riesiges Puzzlestück zu haben, besitzt Du viele kleine Puzzleteile. Jedes Stück des Puzzles ist ein Microservice, der eine spezifische Funktion innerhalb Deiner Anwendung durchführt. So wie jedes Puzzleteil dazu beiträgt, das Gesamtbild zu vervollständigen, hilft jeder Microservice, die gesamte Anwendung aufzubauen, indem er eine spezielle Aufgabe übernimmt. Diese Methode ermöglicht es Teams, an unterschiedlichen Teilen der Anwendung unabhängig voneinander zu arbeiten, was die Entwicklung schneller und flexibler macht.

Microservices Architektur Definition

Die Microservices Architektur unterstützt somit die skalierbare und unabhängige Entwicklung und Bereitstellung von Funktionen. Dadurch, dass Dienste klein gehalten und um bestimmte Funktionen herum aufgebaut werden, sind sie leichter zu verstehen, zu entwickeln und zu testen. Ein wesentlicher Vorteil ist die Fähigkeit, verschiedene Technologiestacks innerhalb der gleichen Anwendung zu verwenden, solange die Dienste über ihre Schnittstellen kommunizieren können.

 - Produktkatalog-Service verwaltet Produktinformationen 
 - Bestellverwaltung-Service kümmert sich um Bestellungen 
 - Zahlungsabwicklung-Service bearbeitet Zahlungen

Vorteile der Microservice Architektur

Microservices Architektur bietet zahlreiche Vorteile für die Softwareentwicklung. Sie macht Anwendungen flexibler, skalierbarer und ermöglicht es Teams, schnell auf Veränderungen zu reagieren. In den folgenden Abschnitten werden die spezifischen Vorteile von Skalierbarkeit und Flexibilität sowie Technologiefreiheit und Unabhängigkeit näher beleuchtet.

Skalierbarkeit und Flexibilität

Die Skalierbarkeit und Flexibilität der Microservices Architektur ermöglicht es, Anwendungen effizient zu erweitern und anzupassen. Statt eines monolithischen Blocks, bei dem jede Änderung das gesamte System beeinflussen könnte, erlauben Microservices einzelne Komponenten unabhängig voneinander zu skalieren und zu entwickeln. Dies bedeutet, dass bei einer Lastzunahme nur die betroffenen Dienste skaliert werden müssen, ohne das gesamte System zu belasten.

Beispielsweise kann bei einer plötzlichen Lastzunahme im Bestellverarbeitungsdienst eines E-Commerce-Systems dieser Dienst unabhängig von anderen Diensten, wie dem Produktkatalog, skaliert werden, um die Last effektiv zu bewältigen.

Technologiefreiheit und Unabhängigkeit

Ein weiterer bedeutender Vorteil der Microservices Architektur ist die Technologiefreiheit. Teams haben die Freiheit, für jeden Dienst die am besten geeignete Technologie auszuwählen. Da jeder Microservice eine unabhängige Komponente der Gesamtanwendung ist, können unterschiedliche Programmiersprachen, Datenbanktechnologien oder Hilfswerkzeuge verwendet werden, solange die Services über ihre Schnittstellen kommunizieren können.

Die Unabhängigkeit jedes Microservices ermöglicht auch eine schnellere Bereitstellung von Updates und Neuerungen. Änderungen an einem Service erfordern keine Neukompilierung und -bereitstellung der gesamten Anwendung, was den Entwicklungs- und Bereitstellungsprozess deutlich beschleunigt.

Als Beispiel könnte ein Team für einen Authentifizierungsdienst Node.js einsetzen, während für Datenverarbeitungsdienste eine Kombination aus Java und einer spezifischen NoSQL-Datenbank bevorzugt wird. Diese Freiheit ermöglicht eine optimale Nutzung der Technologien entsprechend den Anforderungen der einzelnen Dienste.

 - Messaging-Dienst könnte in Java implementiert sein.
 - Bildverarbeitungsdienst nutzt Python und spezielle Bildverarbeitungsbibliotheken.
 - Datenanalyse macht Gebrauch von Scala und Spark für Echtzeitanalysen.

Kernkomponenten einer Microservices Architektur

Im Herzen einer Microservices Architektur liegen mehrere Kernkomponenten, die zusammenarbeiten, um modulare und skalierbare Anwendungen zu ermöglichen. Diese Komponenten umfassen Service-Discovery, API-Gateways, unabhängige Datenhaltung und dezentrales Datenmanagement. Jede dieser Komponenten spielt eine entscheidende Rolle im Ökosystem der Microservices Architektur.

Service-Discovery Mechanismen ermöglichen es Services, sich gegenseitig zu finden und miteinander zu kommunizieren, ohne feste IPs oder Ports zu kennen. API-Gateways fungieren als einziger Einstiegspunkt für Clients und bieten auch Funktionen wie Authentifizierung und Rate-Limiting. Unabhängige Datenhaltung sichert, dass jeder Microservice seine eigenen Daten verwaltet, was die Isolation und Unabhängigkeit der Services verstärkt.

serviceA registriert sich bei einem Service-Discovery-Server.
serviceB fragt den Service-Discovery-Server nach serviceA.
Der Service-Discovery-Server antwortet mit der Adresse von serviceA.
serviceB verwendet diese Adresse, um eine Anfrage an serviceA zu stellen.

Unterschied zwischen monolithischer und Microservices Architektur

Die Unterscheidung zwischen einer monolithischen und einer Microservices Architektur ist grundlegend, wenn es um die Strukturierung von Anwendungen geht. Während monolithische Architekturen die gesamte Anwendungslogik in einem einzelnen, großen und oft untrennbaren Block einfassen, teilt die Microservices Architektur die Anwendungslogik in kleinere, unabhängige Komponenten auf.

Diese Unterschiede führen zu Flexibilität, Skalierbarkeit und einer schnelleren Einführung neuer Funktionen bei der Verwendung von Microservices, während monolithische Systeme aufgrund ihrer Integrationsnatur schwieriger zu skalieren und zu aktualisieren sein können.

Beispiele und Anwendungsbereiche

Microservice Architektur Beispiel

Ein anschauliches Beispiel für Microservices Architektur ist ein Online-Shop. In traditionellen, monolithischen Architekturen wäre der Online-Shop eine große Anwendung, die alle Funktionalitäten wie Produktdarstellung, Bestellabwicklung, Zahlung und Kundenverwaltung in einem einzigen, unteilbaren System vereint. Bei der Nutzung einer Microservices Architektur wird die Anwendung jedoch in kleinere, unabhängig voneinander operierende Dienste aufgeteilt:

• Produkt-Service verwaltet Produktinformationen und Verfügbarkeit.
• Bestell-Service bearbeitet Bestellungen und deren Status.
• Zahlungs-Service kümmert sich um die Zahlungsabwicklung.
• Kunden-Service verwaltet Kundeninformationen und deren Authentifizierung.

Diese Dienste kommunizieren über Netzwerkaufrufe miteinander und können unabhängig voneinander entwickelt, bereitgestellt und skaliert werden. Änderungen an einem Service wie der Einführung neuer Zahlungsmethoden beeinträchtigen nicht die Funktionalität der anderen Dienste.

Architektur REST Microservices

REST (Representational State Transfer) ist ein architektonischer Stil, der die Prinzipien des Internets nutzt, um schnittstellenbasierte Kommunikation zwischen Microservices zu ermöglichen. RESTful Microservices nutzen gängige HTTP-Methoden wie GET, POST, PUT und DELETE, um Operationen auszuführen. Beispielsweise könnte ein RESTful Produkt-Service folgende Endpunkte anbieten:

GET /produkte - Listet alle Produkte auf
POST /produkt - Fügt ein neues Produkt hinzu
GET /produkt/{id} - Ruft Details zu einem Produkt ab
PUT /produkt/{id} - Aktualisiert ein Produkt
DELETE /produkt/{id} - Löscht ein Produkt

Durch die Verwendung von REST wird die Kommunikation zwischen den Microservices und den Clients (wie Frontend-Anwendungen) vereinfacht, da REST auf den weit verbreiteten HTTP-Protokollen basiert. Diese Zugänglichkeit und Einfachheit machen REST zu einer beliebten Wahl für Microservices Architekturen.