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01 | 2017 public

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Gesellschaft und digitale Transformation

SIND MICROSERVICES DIE

SIND MICROSERVICES DIE BESSERE SOA? Microservices sind der neue Stern am Himmel der Software-Architektur. War vor zwei Jahren nur vereinzelt davon zu hören, gilt das Thema mittlerweile als einer der wichtigsten aktuellen Architekturtrends. Höchste Zeit also, sich auch in der öffentlichen Verwaltung damit zu beschäftigen. | von ANDREAS RAQUET „Microservices“ bezeichnet einen Architekturstil, bei dem große Software-Systeme, sogenannte Software-Monilithen, in mehrere, unabhängig voneinander verteil- und betreibbare Einzelanwendungen zerlegt werden. Wer aus der Behörden-IT kommt, wird sich über diese Charakterisierung wundern: Geschieht dies mithilfe serviceorientierter Architekturen (SOA) nicht schon seit fast 15 Jahren? Tatsächlich bezeichnete die Firma Netflix, einer der Pioniere der Microservices, den Architekturstil früher als „loosely coupled, serviceoriented architecture with bounded context“ (lose gekoppelte, serviceorientierte Architektur mit abgeschlossenem Kontext). Um zu verstehen, was Microservices sind, warum sie entstanden sind und worin sie sich von SOA unterscheiden, lohnt ein Blick in die Historie. Ihren Ursprung fanden Microservices bei den Internetpionieren wie Amazon und Netflix. Diese hatten Anfang des 21. Jahrhunderts eine monolithische Webanwendung entwickelt, die quasi ihr gesamtes Geschäftsmodell trug. Mit dem explosionsartigen Erfolg der Unternehmen wuchsen auch die Anforderungen an die Anwendungen. Gleichzeitig wurden die Fehlerbehebung und Weiterentwicklung immer schwieriger und träger. So berichtet Adrian Cockroft, damals Chefarchitekt bei Netflix, dass die Netflix-Anwendung im Jahr 2008 einen Umfang erreicht hatte, der ca. 100 Software-Ingenieure für die Wartung und Weiterentwicklung erforderte 1 . Das Problem: Die Entwicklung eines einzelnen Software-Artefakts skaliert nicht zu dieser Größe. Die Entwickler 1 „Fast Delivery: Adrian Cockcroft @nginxconf 2014“, https://youtu.be/5qJ_BibbMLw 34 | .public 01-17 | Informationstechnologie

lockieren sich gegenseitig. Die Lokalisierung von Fehlerursachen wird erheblich verkompliziert. Ihre Anwendungen effizient und flexibel weiterentwickeln zu können, war für Netflix, Amazon und weitere sogenannte One-Application-Companies 2 überlebenswichtig. Daher entschieden sie sich für einen radikal anderen Ansatz, der im Wesentlichen auf drei Säulen beruht: • Die monolithische Anwendung sollte in kleinere Anwendungen zerlegt werden, die unabhängig voneinander entwickelt, getestet und in Betrieb genommen werden können. Diese Anwendungen werden „Microservices“ genannt. • Für jeden Microservice ist ein Team zuständig, das sowohl Entwicklung als auch Test und Inbetriebnahme verantwortet. Dadurch sollten die üblichen Reibungsverluste und Verzögerungen zwischen Entwicklungsteam, QS-Team und Betriebsabteilung eliminiert werden – ein Ansatz, der in den aktuellen DevOps-Trend mündete. • Die Betriebsinfrastruktur wird vollständig auf einer automatisierten Cloud-Infrastruktur aufgesetzt – im Falle von Netflix auf die Amazon Web-Services (AWS). Dadurch wird der lange Planungs- und Beschaffungsvorlauf für Hardware komplett eliminiert. Microservices können quasi spontan mit Betriebsinfrastruktur versorgt werden. Cockroft stellt das enge Zusammenspiel dieser drei Säulen heraus, durch das der Ansatz letztlich zum Erfolgsmodell wurde. In der Folge habe viele andere Internetunternehmen wie Uber, Zalando oder Otto die Konzepte mit Erfolg übernommen. Was sich bei jungen Internetunternehmen bewährt hat, lässt sich jedoch nicht einfach auf die klassische Behörden-IT übertragen. Trotz zunehmender Virtualisierung sind klassische Rechenzentren weit von der „Infrastruktur auf Knopfdruck“ der Cloud-Anbieter entfernt. Und das verbreitete langfristige Outsourcen von Entwicklungskapazität an Dienstleister macht einen DevOps-Ansatz in diesem Umfeld zumindest kurzfristig mehr als unwahrscheinlich (siehe Infobox). Was bleibt, ist die Zerlegung in einzelne Services, die Kernidee der SOA. Allerdings unterscheiden sich Ziele und Ansätze deutlich von denen der SOA. DER FACHLICHE SCOPE SOA war von Beginn an darauf ausgerichtet, die IT eines ganzen Unternehmens in eine Servicelandschaft umzugestalten. Microservices konzentrieren sich hingegen auf eine einzelne Anwendung und zerlegen diese in sehr viel kleinere Services. Allerdings verliert dieser Unterschied zunehmend an Bedeutung. • Werden Microservices auf komplexe Fachverfahren angewendet, können sie nicht beliebig klein geschnitten werden. Denn sonst zerschneidet man vielfältige Abhängigkeiten und muss erheblichen Aufwand betreiben, um im sich ergebenden Konglomerat an Teilanwendungen wieder die gewünschte Konsistenz herzustellen. Microservices sind also nicht zwingend „micro“. • SOA-Transformationen auf der Ebene der Gesamt-IT haben sich als sehr aufwendig und schwer beherrschbar erwiesen. Daher haben SOA-Architekten begonnen, SOA-Prinzipien auf überschaubare Teile der Gesamt-IT – auf einzelne Fachdomänen – anzuwenden. Der Scope einer eher grob geschnittenen Microservices-Landschaft unterscheidet sich also gar nicht so sehr von dem einer lokalen SOA-Umgebung. Ein großer Vorteil der Microservices ist dabei allerdings, dass sie sich explizit mit der Frage nach dem geeigneten fachlichen Serviceschnitt beschäftigen. Häufig werden Conways Law 3 und Domain Driven Design 4 als wesentliche Treiber für den fachlichen Schnitt herangezogen. SOA-Initiativen rühren dagegen meist nicht an den gewachsenen Organisationsstrukturen. EINGESETZTE TECHNOLOGIEN Microservices nutzen moderne Technologien wie REST, Con- tainerization oder NoSQL-Datenbanken. Dabei kann theoretisch jeder Microservice in einer anderen Sprache oder Technologie realisiert werden und beispielsweise eine andere Datenbank verwenden. Allerdings sind weder die verwendeten Technologien noch die heterogene Entwicklungsplattform zwingende Voraussetzung für Microservices. Die Technologieauswahl ist vielmehr der „kulturellen“ Herkunft der Microservices geschuldet. Viele Microservice-Anwender nutzen weiterhin relationale Datenbanken, und die meisten konzentrieren sich auf eine einzige Storage- Technologie und Entwicklungsplattform. Im SOA-Umfeld hat sich mit Process Servern, Governance Suites oder Enterprise Service Busses (ESBs) eine ganze Reihe technischer Infrastrukturen etabliert, die lange Zeit sehr eng mit SOA verbunden erschienen. Unternehmen haben in den letzten Jahren erheblich in diese Technologien investiert. Anstelle von Einsparungen brachten diese zentralen Infrastrukturen jedoch vor allem Reibungsverluste mit sich: Selbst einfachste Änderungen erfordern Eingriffe in diverse Infrastrukturelemente, die jeweils eigenes Spezial-Know-how voraussetzen und von eigenen Teams verantwortet werden. Mittlerweile findet hier ein Umdenken statt. Jüngere SOA-Initiativen besinnen sich wieder auf die Wurzeln der SOA – die Gestaltung der IT auf Basis miteinander interagierender Services. 2 Eine Bezeichnung für Internetunternehmen, deren Geschäft im Wesentlichen auf einer einzigen Webapplikation besteht, die sie ihren Kunden anbieten. Im Gegensatz dazu betreibt eine Behörde eine Vielzahl von Anwendungen für unterschiedlichste fachliche Verfahren. 3 https://de.wikipedia.org/wiki/Gesetz_von_Conway 4 https://de.wikipedia.org/wiki/Domain-driven_Design Informationstechnologie | .public 01-17 | 35

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