Serverlose Architektur: Was es ist, Vorteile und Einschränkungen

Schneller versenden, Schwung aufbauen und Marktanteile vergrößern ist der Traum eines jeden Unternehmensleiters.

Aber Infrastruktur-Einschränkungen wie die Verwaltung von Altsystemen sind eines der vielen Dinge, die sie daran hindern, diese Träume zu verwirklichen. Als Entwickler möchten Sie Produkte schneller entwickeln und versenden, machen sich jedoch Sorgen über die Bereitstellung, Skalierung und Wartung von Servern. Der Umstieg auf serverlose Architektur beendet nicht nur diese Probleme, sondern hilft Ihnen auch, schneller und kostengünstiger auf den Markt zu kommen.

Serverlose Architektur beseitigt Serververwaltungsaufgaben, sodass Entwickler wie Sie sich ausschließlich auf Geschäftslogik und Code konzentrieren können. Dadurch skalieren Sie Anwendungen schneller, verbessern die Kapazitätsplanung und passen sich an sich ändernde Geschäftsanforderungen an. Lesen Sie weiter, um die Grundlagen der serverlosen Architektur, ihre Bedeutung, Anwendungsfälle und wie Server-Virtualisierungssoftware serverlose Funktionen unterstützt, zu erfahren.

In der serverlosen Architektur verwalten Cloud-Service-Anbieter Datenbank-, Server- und Speichersysteme in Bezug auf Skalierung, Wartung und Bereitstellung. Sie verbessern auch die betriebliche Effizienz durch Ressourcenallokation, Load Balancer und Code-Bereitstellung.

Darüber hinaus erleichtern Software Development Kits (SDKs), Befehlszeilenschnittstellen (CLIs) und integrierte Entwicklungsumgebungen (IDEs) von Dienstanbietern das Codieren, Testen und Bereitstellen serverloser Anwendungen. 

Wie funktioniert serverlose Architektur

Serverlose Architektur funktioniert, indem sie die Serververwaltung abstrahiert und Entwicklern ermöglicht, Codes als Reaktion auf ereignisgesteuerte Funktionen wie Hypertext Transfer Protocol (HTTP)-Anfragen oder Datenänderungen zu schreiben. Cloud-Service-Anbieter führen diese Funktionen in isolierten Umgebungen aus, was bedeutet, dass sich Entwickler keine Sorgen über Server-Skalierung oder -Bereitstellung machen müssen. 

Zum Beispiel kann ein E-Commerce-Unternehmen, das serverlos arbeitet, den Checkout-Prozess leicht bewältigen, wenn Kunden Bestellungen auf seiner Website aufgeben. In diesem Fall löst das Bestellereignis eine serverlose Funktion aus, die die Versandkosten schätzt, die Zahlung über eine Zahlungsgateway-Lösung abwickelt und den Lagerbestand aktualisiert. Ein Cloud-Anbieter führt die gesamte Funktion automatisch in einer isolierten Umgebung aus. 

Das Entwicklungsteam kann mehr Zeit damit verbringen, die Logik der serverlosen Funktion zu verfeinern, den Zahlungscode zu schreiben, Inventarverwaltungsdatenbanken zu integrieren, Funktionen bereitzustellen und Probleme zu beheben. 

Wie eine serverlose Architektur funktioniert, Schritt für Schritt

Typischerweise durchläuft eine serverlose Architektur diese Phasen.

• Code-Bereitstellung umfasst das Schreiben von Codes durch Entwickler zusammen mit Verhaltenslogik für verschiedene Funktionen.
• Ereignisauslöser sind Benutzeraktivitäten wie Datenbankänderungen, Datei-Uploads und HTTP-Anfragen, die verschiedene Funktionen auslösen.
• Funktionsaufruf erfolgt, wenn die ereignisgesteuerte Architektur eines Cloud-Anbieters eine Funktion als Reaktion auf ein Ereignis aufruft.
• Isolierte Ausführung ist störungsfrei. Sie erfolgt in einer vom Cloud-Anbieter bereitgestellten Umgebung.
• Automatische Skalierung erhöht oder verringert die Gesamtzahl der Funktionen basierend auf der eingehenden Arbeitslast.
• Ressourcenzuweisung hilft bei der Ausführung von Funktionen mit Ressourcen wie Speicher und zentralen Verarbeitungseinheiten (CPUs).
• Ausführung und Antwort markieren das Ende der Datenverarbeitung, der Antwortgenerierung und der Interaktion mit Diensten. Serverlose Datenbanken oder Caches speichern während der Ausführung zusätzliche kontextbezogene Informationen.
• Ausgabe ist die endgültige Antwort auf die Anfrage. Sie wird mit demjenigen geteilt, der die Funktion zu Beginn aufgerufen hat.
• Ressourcenfreigabe erfolgt, wenn das Cloud-Service-Unternehmen die Ressourcen von der Funktion zurückgibt.

Serverlose Architektur vs. containerisierte Architektur

Der Hauptunterschied besteht darin, dass die serverlose Architektur auf ereignisgesteuerten Funktionen basiert und Server-Verwaltung abstrahiert, während die containerisierte Architektur Container erstellt, die Anwendungen und ihre Abhängigkeiten enthalten. Die Architektur-Containerisierung erfordert, dass Entwickler Container-Orchestrierungstools manuell verwalten. 

Containerisierte Architektur verwendet containerbasierte Virtualisierung, um Anwendungen und ihre Abhängigkeiten in isolierte Container zu kombinieren. Dadurch können Entwickler eine konsistente Ausführung sicherstellen, unabhängig von den Umgebungen. Unternehmen verwenden Container-Registry-Software wie Docker und Orchestrierungssysteme wie Kubernetes, um die Anwendungsbereitstellung zu verwalten, zu skalieren und zu vereinfachen. 

Vorteile der serverlosen Architektur

Serverlose Architektur bietet Unternehmen mehrere Vorteile, darunter Skalierbarkeit, Kosteneffizienz, schnellere Markteinführung und Flexibilität bei der Gestaltung ereignisgesteuerter Anwendungen.

• Kosteneffizienz: Traditionell haben Unternehmen, die Server nutzen, immer Ressourcen basierend auf der erwarteten Arbeitslast bereitgestellt. Das Ergebnis war entweder Unterauslastung oder Überprovisionierung. Serverloses Computing ermöglicht es Unternehmen, dynamische Ressourcenallokation mit automatischer Skalierung zu genießen. Folglich sparen Unternehmen Geld, da sie nicht für ungenutzte Ressourcen zahlen.
• Verbesserte Produktivität und schnellere Markteinführung: Der beste Teil von serverlos ist, dass eine Cloud-Plattform alles im Zusammenhang mit der zugrunde liegenden Infrastruktur übernimmt. Unternehmen können sich darauf konzentrieren, Codes zu verfeinern und sie schneller bereitzustellen. Außerdem hilft der Mangel an Infrastrukturverwaltungsverantwortlichkeiten DevOps-Teams, schneller zu debuggen, besser zusammenzuarbeiten und schnell auf Marktanforderungen zu reagieren. 
• Reduzierte Routinewartungsaufgaben: Serverlose Architektur fördert die Null-Server-Verwaltung, was bedeutet, dass Unternehmen keine Zeit mit der Verbesserung der Anwendungszuverlässigkeit, der Bewältigung von Hardwareausfällen oder der Abhängigkeit von serverbezogenen Aufgaben verschwenden müssen. Der Cloud-Anbieter ist für alle Routinewartungsaufgaben verantwortlich, wie Sicherheitskonfigurationen, Software-Updates und Patch-Management. 
• Hohe Verfügbarkeit und Skalierbarkeit: Unternehmen lieben serverlos, weil es fehlertolerante und hochverfügbare Dienste unterstützen kann. Mit den Failover- und Disaster-Recovery-Systemen eines Cloud-Anbieters bleibt Ihr System auch bei Hardware- oder anderen Ausfällen funktionsfähig. Serverlose Computing-Plattformen verfügen auch über Auto-Skalierungsfunktionen, die es Ihnen ermöglichen, während Verkehrsspitzen oder sich ändernder Arbeitslasten optimale Leistung zu erbringen. 
• Bessere Benutzererfahrung: Serverlose Plattformen verbessern die Benutzerzufriedenheit, indem sie die Latenz reduzieren und fast sofortige Antworten liefern. Diese Flexibilität ist extrem wichtig für benutzerorientierte Apps wie Internet der Dinge (IoT)-Geräte, Spiele und Live-Streaming-Apps. Sie resultiert aus der Fähigkeit der serverlosen Architektur, sich mit verschiedenen Quellen zu integrieren und Daten aus diesen Systemen zu verarbeiten. 

Herausforderungen der serverlosen Architektur

Trotz ihrer Skalierungsfähigkeiten stellt die serverlose Architektur zahlreiche Herausforderungen, wie Anbieterbindung, Cold-Start-Latenz und mangelnde Kontrolle über die Infrastruktur. Organisationen gehen diese Herausforderungen in der Regel an, indem sie ihre Abhängigkeit von einzelnen Anbietern reduzieren und die Anwendungsanforderungen von Anfang an bewerten. 

• Cold-Start-Latenz: Serverlose Architektur folgt der dynamischen Ressourcenallokation nach Funktionsaufruf. Manchmal tritt ein Cold Start auf, insbesondere wenn eine Funktion zum ersten Mal oder nach einer Inaktivitätsperiode ausgelöst wird. Diese Backend-Verzögerung bei der Ressourcenbereitstellung, dem Laden von Abhängigkeiten und der Initialisierung der Laufzeitumgebung erzeugt Latenz.
  
  Infolgedessen können Benutzer unerwartete Verzögerungen im Frontend erleben. Erwägen Sie, mit Ihrem Anbieter über Aufwärmtechniken zu sprechen und den anfänglichen Prozess einer Funktion zu optimieren, um Latenz zu vermeiden. 
• Begrenzte Ausführungszeit: Funktionen haben auf einer serverlosen Plattform Ausführungszeitlimits. Zum Beispiel können Sie die Ausführungszeit jeder AWS Lambda-Funktion auf 15 Minuten konfigurieren. Ebenso haben Azure-Funktionen ein 5-Minuten-Zeitlimit. Diese Einschränkung stellt Herausforderungen für Entwicklungsteams dar, die an komplexen, zeitaufwändigen Datenverarbeitungsaufgaben oder Berechnungen arbeiten. In solchen Fällen sollten Sie erwägen, Anwendungen so neu zu gestalten, dass sie Aufgaben effizient innerhalb des Zeitlimits abschließen können.
• Anbieterbindung: Unternehmen verlassen sich manchmal aus Bequemlichkeit auf die Dienste und APIs eines einzigen Cloud-Anbieters. Jeder Anbieter folgt jedoch proprietären Integrationen, Bereitstellungsmodellen und Diensten. Infolgedessen können Organisationen Schwierigkeiten haben, in eine On-Premises-Umgebung zu wechseln oder in Zukunft zu einem anderen Cloud-Dienst zu migrieren. Die Verwendung standardisierter APIs für die Anwendungsentwicklung und die Wahl einer Multicloud-Strategie kann Unternehmen helfen, diese Herausforderungen zu bewältigen. 
• Mangel an Kontrolle und Ressourcen: Da serverlose Dienste die zugrunde liegende Infrastruktur entfernen, ist es möglicherweise nicht möglich, dass Organisationen die Umgebung anpassen oder steuern.
  
  Zum Beispiel können Sie möglicherweise keine Netzwerkeinstellungen oder Laufzeitkonfigurationen anpassen, um spezifische Anforderungen zu erfüllen. Darüber hinaus eignet sich das zustandslose Design von serverlos nicht für Anwendungen, die kontinuierliche Verbindungen oder gemeinsame Zustände zwischen Ausführungen benötigen. Sie können diese Ressourceneinschränkung mit der Integration von Speicherlösungen angehen, aber Sie werden das System dadurch komplexer machen. 
• Sicherheitsherausforderungen: Serverlos folgt einem Modell der geteilten Verantwortung, bei dem Entwickler den Anwendungscode sichern und Cloud-Anbieter die Infrastruktur vor Bedrohungen schützen. Neben der begrenzten Kontrolle über die Umgebung kämpfen Organisationen mit den Risiken, die Infrastruktur mit anderen Unternehmen zu teilen. Deshalb ist es wichtig, Sicherheitsmaßnahmen wie Schwachstellenbewertung, Verschlüsselung und Zugriffskontrollmethoden zu übernehmen. 

Abgesehen von all diesen Herausforderungen kann serverlos eine Lernkurve für Entwickler darstellen, die zuvor mit traditioneller Architektur gearbeitet haben. Infolgedessen können Organisationen leichte Verzögerungen bei ersten Projekten und Zeitplänen erleben. 

Anwendungsfälle der serverlosen Architektur

Serverlose Architektur eignet sich ideal für die Verarbeitung von IoT-Daten, die Automatisierung von Aufgaben, die Erstellung von Datenpipelines, die Entwicklung von Webanwendungen und das Datenstreaming.

• Webanwendungen: Entwickler nutzen serverlose Plattformen wie Google Cloud und Microsoft Azure Cloud Services, um Web-Apps zu erstellen, die dynamische Inhalte basierend auf Benutzereingaben bereitstellen. Serverlos ist auch die bevorzugte Wahl aufgrund seiner Fähigkeit, Ressourcen automatisch zu skalieren und Ausfallzeiten auch bei Verkehrsspitzen zu verhindern.
• Batch-Verarbeitung: Unternehmen nutzen serverlos, um Datenpipelines zu erstellen, Extraktions-, Transformations- und Ladeaufgaben (ETL) auszuführen sowie Datenumwandlung und Dateiverarbeitung durchzuführen. Zum Beispiel können sie Funktionen entwerfen, die On-Demand-Datenverarbeitung auslösen und gleichzeitig den Ressourcenverbrauch und die Betriebskosten minimieren. 
• IoT-Datenverarbeitung: Serverlose Architektur eignet sich auch für die Verarbeitung von IoT-Sensordaten, Social-Media-Feeds und Benutzeraktivitätsprotokollen. Unternehmen können ereignisgesteuerte Auslöser entwerfen, um Daten zu erfassen, zu verarbeiten und zu analysieren sowie nachfolgende Aufgaben zu initiieren. Dieser Prozess beschleunigt die Bereitstellung von Datenanalysen und hilft Unternehmen, schneller Entscheidungen zu treffen. 
• Continuous Integration (CI) und Continuous Delivery (CD) Pipelines: Unternehmen greifen häufig auf serverlose Funktionen zurück, um verschiedene Teile ihrer CI/CD-Pipelines zu automatisieren. Zum Beispiel kann serverlos automatisch Funktionen auslösen und den Build-Prozess als Reaktion auf Code-Commits starten. Es hat auch die Fähigkeit, die Bereitstellung von Staging-Umgebungen und die Ressourcenbereitstellung zu automatisieren. Infolgedessen verbessern Unternehmen nicht nur die Entwicklungsabläufe, sondern auch die Softwarebereitstellungsprozesse. 
• Aufgabenautomatisierung: Unternehmen nutzen serverlos, um geplante Aufgaben zu automatisieren, ohne auf dedizierte Serverressourcen angewiesen zu sein. Zum Beispiel entwickeln sie Auslöser, die Datenabgleich, Backups und Datenbankverwaltung in regelmäßigen Abständen initiieren. 

Tools für serverlose Architektur

 Die Bereitstellung eines serverlosen Frameworks erfordert, dass Unternehmen eine Kombination aus Softwarelösungen und Diensten verwenden. Nachfolgend sind die prominenten aufgeführt, die sie häufig verwenden.

• Cloud-Computing-Plattformen decken Ihre Infrastrukturanforderungen mit Rechenressourcen, Speicher- und Netzwerklösungen ab.
• API-Plattformen helfen Organisationen, den Lebenszyklus des API-Gateways, die Authentifizierung, Endpunkte und die Ratenbegrenzung zu verwalten.
• Versionskontrollsoftwarelösungen ermöglichen es Entwicklern, Änderungen an Softwareprojekten zu verfolgen und bei der Änderung von Codes zusammenzuarbeiten.
• CI/CD-Tools automatisieren die Entwicklung, das Testen und die Bereitstellung serverloser Anwendungen.
• Log-Monitoring-Systeme scannen und verfolgen Anwendungs-, Server- und Netzwerkprotokolldateien auf Sicherheits- und Leistungsprobleme.
• Verschlüsselungslösungen helfen Unternehmen, Daten im Ruhezustand, in der Nutzung und während der Übertragung zu schützen.
• Server-Virtualisierungsplattformen werden verwendet, um unabhängige virtuelle Server aus physischen Servern zu erstellen.
• Integrierte Entwicklungsumgebungen (IDEs) ermöglichen es Programmierern und Entwicklern, serverlose Codes von einem einzigen Ort aus zu schreiben, zu testen und zu debuggen. 

Schreiben Sie den Code mit serverlos neu

Wenn Innovation die Währung des Fortschritts ist, sind traditionelle Methoden keine Option mehr. Wenn Sie die Infrastruktur manuell verwaltet haben, kennen Sie die Nachteile, alles intern zu erledigen. Serverlos befreit Sie von der Sorge um Ressourcenallokation, Bereitstellung oder Wartungskosten.

Stattdessen gibt es Ihnen die Freiheit, sich auf die Weiterentwicklung Ihres Unternehmens zu konzentrieren. Egal, ob Sie gerade erst anfangen, die nächste App mit Java zu entwickeln oder ein digitales Wunderwerk mit Python zu schaffen, eine serverlose Umgebung ist der beste Weg, um dorthin zu gelangen.

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