Was sind cloudnative Anwendungen?

Eine cloudnative Anwendung ist ein Softwareprogramm, das für die Ausführung in einer Cloud-Computing-Umgebung entwickelt wurde. Cloudnative Anwendungen setzen auf das Cloudbereitstellungsmodell und die Elastizität, Skalierbarkeit, Ausfallsicherheit und Flexibilität der Cloud. Dies ermöglicht Unternehmen eine höhere Geschwindigkeit und Agilität. Cloudnative Anwendungen, die auf einer Microservices-Architektur basieren, ermöglichen schnelle und häufige Updates von Anwendungen, ohne die Servicebereitstellung zu beeinträchtigen. Unternehmen erhalten dadurch einen Wettbewerbsvorteil.

Cloudnative Anwendungen basieren auf verschiedenen Schlüsseltechnologien.

• Microservices sind die Bausteine von cloudnativen Anwendungen. Diese lose gekoppelten, wiederverwendbaren Programme lassen sich in jede Cloudumgebung integrieren. Microservices arbeiten zusammen, um die Anwendung auszuführen, aber jeder Microservice kann unabhängig skaliert und kontinuierlich durch Iterationen verbessert werden. Dies beschleunigt die Entwicklung von cloudnativen Anwendungen und macht sie flexibler. Microservices werden häufig innerhalb von Containern bereitgestellt.
• Container kombinieren alle Abhängigkeiten einer Anwendung, wie Quellcode, Betriebssystem und Bibliotheken, sodass der Anwendungscode in jeder Umgebung ausgeführt werden kann. Mit Containern können verschiedene cloudnative Anwendungen gleichzeitig auf demselben Server ausgeführt werden, selbst wenn sie auf unterschiedlichen Betriebssystemen basieren.
• APIs (Programmierschnittstellen) sind Zusammenstellungen von Ressourcen, insbesondere URL-Endpunkte, die es einer Anwendung erleichtern, mit einer anderen zu kommunizieren und sich mit ihr zu integrieren.
• Softwaredefinierte Infrastruktur ersetzt Hardware wie Switches durch virtualisierte Hardwarefunktionen, die sich leicht skalieren lassen.
• Dynamische Orchestrierung minimiert die Komplexität bei der Verwaltung von Container-Lebenszyklen, der Verwaltung von Ressourcen, dem Lastausgleich, der Planung von Neustarts nach einem internen Ausfall und der Bereitstellung von Knoten von Server-Clustern.
• Das Service-Netz ist eine Software-Schicht zur Verwaltung der Kommunikation zwischen mehreren Microservices. Das Service-Netz leitet den Traffic zwischen allen Teilen einer Anwendung, die miteinander kommunizieren müssen.
• Unterstützende Services umfassen Ressourcen wie Message-Broker, Datenspeicher, Sicherheitsservices und Überwachungsfunktionen.
• Automatisierung ermöglicht die schnelle Bereitstellung von Funktionen und Updates in Cloudumgebungen. Dies beschleunigt Veröffentlichungen und Verbesserungen, ohne das Nutzererlebnis zu beeinträchtigen.

Entwickler verwenden verschiedene Tools, um den Entwicklungsprozess von cloudnativen Anwendungen zu verwalten. Kubernetes ist eine Plattform für die Verwaltung und Containerorchestrierung von Linux-Containern. Docker ist eine Open-Source-Plattform für die Erstellung, Bereitstellung und Verwaltung virtualisierter Anwendungscontainer, die ein gemeinsames Betriebssystem nutzen. GitLab ist ein Code-Versionierungssystem mit Software für kontinuierliche Integration/kontinuierliche Entwicklung (CI/CD), das Tests und die Bereitstellung automatisiert. Eine beliebige Anzahl von Programmiersprachen dient zum Erstellen von Echtzeit-Microservices wie Newsfeeds und Chats. „Infrastructure as Code“-Tools wie Terraform verwalten Versionen von Bereitstellungen, sodass Entwickler sehen können, wann und wo Ressourcen geändert wurden.

Cloudnative Anwendungen werden speziell für die Cloud entwickelt. Cloudbasierte Anwendungen werden in der Cloud gehostet und können die Elastizität und Skalierbarkeit der Cloudinfrastruktur nutzen, aber sie nutzen nicht alle Vorteile des inhärenten Designs der Cloudarchitektur.

• Minimale Kosten. Cloudnative Anwendungen ermöglichen es Unternehmen, die Skalierbarkeit von Cloudservices zu nutzen und Kosten für Überbereitstellung zu eliminieren. Cloudnative Anwendungen ermöglichen es Unternehmen außerdem, die Kosten für den Kauf und die Wartung von Hardware und Software vor Ort einzusparen.
• Größere Agilität. Die Microservices in cloudnativen Anwendungen können unabhängig skaliert werden, sodass einige Komponenten eines Softwareprogramms schnell aktualisiert werden können, ohne die gesamte Anwendung aktualisieren zu müssen. Cloudnative Anwendungen bieten eine flexible Bereitstellung im gesamten Netzwerk und sind einfacher zu entwickeln und anzupassen.
• Portabilität. Da cloudnative Anwendungen problemlos zwischen verschiedenen Infrastrukturen portiert werden können, sind Unternehmen nicht länger an die Services eines einzigen Anbieters gebunden.
• Verbesserte Zuverlässigkeit. Die Verwendung von Containern und cloudnativen Anwendungen bedeutet, dass eine cloudnative Anwendung mit minimalen Ausfallzeiten weiterlaufen kann, wenn ein Microservice ausfällt.
• Automatisierte Verwaltung. Cloudnative Anwendungen verwenden Automatisierung, um Funktionen und Updates bereitzustellen und IT-Teams so ihre Aufgaben zu erleichtern.
• Mehr Transparenz. Die Isolierung einer Microservice-Architektur erleichtert es IT-Teams, nachzuvollziehen, wie Anwendungen zusammenarbeiten.
• Enorme Skalierbarkeit. Cloudnative Anwendungen nutzen eine softwaredefinierte Infrastruktur, um die Abhängigkeit von Hardware zu minimieren. Zusätzliche Standardserver ermöglichen die horizontale Skalierbarkeit.
• Keine Ausfallzeiten. Orchestrierungslösungen wie Kubernetes ermöglichen die Aktualisierung von cloudnativen Anwendungen ohne Ausfallzeiten.

• Die Implementierung einer cloudnativen Architektur erfordert etablierte DevOps-Verfahren, die den verteilten Workflow und die Verantwortlichkeiten bewältigen können, die für die Entwicklung von Microservices erforderlich sind.
• Die Verwaltung der vielen Iterationen von cloudnativen Anwendungen ist eine sehr komplizierte Aufgabe, die Entwicklungs- und IT-Teams überfordern kann.
• Die schnelle Skalierung der Container, die für cloudnative Anwendungen erforderlich sind, kann Risiken für die Cloudsicherheit von Unternehmen mit sich bringen, die – wenn sie nicht ordnungsgemäß überwacht und behoben werden – zu Sicherheitsverletzungen führen können.
• Die Migration von älteren Anwendungen zu Anwendungen, die auf Microservices und Containern basieren, kann zu komplexen Problemen mit wechselseitigen Abhängigkeiten oder der Anwendungsfunktionalität führen.
• Aufgrund von Vorschriften und Anforderungen bezüglich des Datenspeicherorts, Aufbewahrungsanforderungen und Datenschutz müssen Entwickler neue Lösungen für Cloudspeicher und Clouddatenbanken finden, die der Flexibilität der cloudnativen Architektur entsprechen.

Die Entwicklung cloudnativer Anwendungen basiert auf kontinuierlicher Integration (CI) und kontinuierlicher Entwicklung (CD). CI umfasst kleine, regelmäßige Änderungen am Code, wodurch Probleme schneller erkannt und behoben werden können. CD stellt sicher, dass Microservices jederzeit in der Cloud bereitgestellt werden können, und verwendet Software-Automatisierungstools, um das Risiko bei Änderungen zu reduzieren.

Herkömmliche, monolithische Softwareprogramme benötigen mehr Zeit und werden weniger regelmäßig veröffentlicht als cloudnative Anwendungen.

Während cloudnative Anwendungen auf abstrakten Betriebssystemen ausgeführt werden können, erfordern herkömmliche Anwendungen enge Abhängigkeiten zwischen dem zugrunde liegenden Betriebssystem, der Hardware und dem Speicher. Dadurch wird die Migration und Skalierung dieser Anwendungen über eine neue Infrastruktur erschwert.

Cloudnative Anwendungen ermöglichen eine Bereitstellung in der richtigen Größe, sodass IT-Teams Ressourcen nach Bedarf zuweisen können, anstatt überdimensionierte Infrastrukturen bereitzustellen, die auf die Anforderungen potenzieller Nachfragespitzen ausgelegt sind.