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Microservices – Definition

erstellt von Veit Schiele zuletzt verändert: 28.08.2020 10:00
Der Begriff »Microservice-Architektur« ist in den letzten Jahren entstanden um Softwareanwendungen, die in eigenständig einsetzbare Dienste unterteilt sind, zu beschreiben. Obwohl es keine exakte Definition des Begriffs gibt, so sind doch einige Organisationsmerkmale, wie automatisierte Bereitstellung und dezentrale Datenhaltung allen gemeinsam.

Microservices, wie wir sie verstehen, unterteilt eine einzelne Anwendung in eine Reihe von kleinen Diensten, die jeweils als eigenständiger Prozess laufen und leichtgewichtig miteinander kommunizieren, oft über eine HTTP-Resource-API. Diese Dienste implementieren Geschäftsprozesse, die unabhängig und automatisiert einsetzbar sind. Die zentrale Verwaltung dieser Dienste wird auf ein Minimum reduziert und kann in unterschiedlichen Programmiersprachen geschrieben sein und unterschiedliche Speichertechnologien nutzen.

Abgrenzung gegen Monolithen

Die Idee der Microservices ist entstanden aus der Abgrenzung zu monolithischer Software, die verschiedene Geschäftsprozesse in einer Anwendung zusammenfasst. Genauer gesagt werden diese Monolithen üblicherweise in einer Schichtenarchitektur mit drei oder vier Schichten konzipiert:

  1. eine Benutzeroberfläche bestehend aus HTML-Seiten und Javascript, die in einem Browser dargestellt wird
  2. einer meist relationalen Datenbank bestehend aus vielen Tabellen
  3. und einer serverseitigen Anwendung die HTTP-Anfragen beantwortet, dazu fachdomänspezifische Logik ausführt und Daten aus der Datenbank aufruft und aktualisiert.

Bei einer solchen monolithischen Anwendung läuft die Logik für die Bearbeitung einer Anforderung meist in einem einzigen Prozess und für die grundlegenden Funktionen wird nur eine Programmiersprache verwendet. Die Anwendung wird dann durch Klassen, Funktionen und Namespaces aufgeteilt. Meist kann eine solche Anwendung auf dem Laptop des Entwicklers ausgeführt und getestet und eine Deployment-Pipeline verwendet werden, um sicherzustellen, dass Änderungen ordnungsgemäß getestet und in die Produktion überführt wurden. Sie können die Monolithen horizontal skalieren indem Sie viele Instanzen hinter einem Load Balancer laufen lassen.

Solche monolithischen Anwendungen wurden jahrelang von uns erfolgreich betrieben, aber sie fingen zunehmend an, uns zu frustrieren, und zwar bei den folgenden Szenarien:

  • Änderungszyklen müssen aufwändig koordiniert werden, d.h. selbst wenn nur ein kleiner Teil der Anwendung geändert werden soll, muss meist der gesamte Monolith neu gebaut und in Betrieb genommen werden.
  • Zudem wird es im Laufe der Zeit immer schwerer, eine gute modulare Struktur aufrechtzuerhalten, so dass bei Änderungen wirklich nur ein Modul betroffen ist.
  • Schließlich führt Skalierung immer dazu, dass die gesamte Anwendung repliziert werden muss, anstatt nur diejenigen Teile zu replizieren, die tatsächlich unter Last stehen und mehr Ressourcen erfordern.
Microservices

Eine monolithische Anwendung liefert alle Funktionalität in einem Prozess …

Skalierung von Microservices

… und skaliert durch Replikation des Monolithen auf mehreren Maschinen.

Um solche Frustrationen zu vermeiden, setzen wir seit vielen Jahren Microservices-Architekturen ein, die Anwendungen in einzelne Dienste unterteilt. Diese Services sind nicht nur unabhängig voneinander implementierbar und skalierbar, sondern bieten auch feste Kontextgrenzen, so dass unterschiedliche Dienste auch in der jeweils geeigneten Programmiersprache geschrieben und von verschiedenen Teams entwickelt und betreut werden können.

Monolith

Bei einer Microservices-Architektur wird jedes Funktionselement in einem separaten Service ausgeliefert …

Skalierung von Monolithen

… und skaliert durch die Verteilung dieser Dienste über Server, repliziert nach Bedarf.

Dabei erschienen uns Microservices gar nicht besonders neuartig oder innovativ – sie erinnerten uns vielmehr an eines der Designprinzipien von Unix:

Mache nur eine Sache und mache sie gut.

Dieses Designprinzip ist jedoch in monolithischen Anwendungen nicht berücksichtigt worden.