Was sind Microservices? 🤔

Microservices, oder genauer die Microservice-Architektur, beschreiben einen Ansatz zur Entwicklung von Softwareanwendungen als eine Suite von kleinen, unabhängigen und lose gekoppelten Diensten (Services). Jeder Service ist dabei typischerweise auf eine spezifische Geschäftsfähigkeit (Business Capability) fokussiert, läuft in seinem eigenen Prozess und kommuniziert mit anderen Services über definierte Schnittstellen mittels leichtgewichtiger Netzwerkprotokolle (häufig HTTP/REST-APIs oder asynchrones Messaging).

Dieser Architekturstil steht im Gegensatz zur traditionellen monolithischen Architektur, bei der alle Komponenten und Funktionalitäten einer Anwendung eng miteinander verbunden sind und als eine einzige, große Einheit entwickelt, bereitgestellt und betrieben werden. Das Ziel von Microservices ist es, komplexe Systeme besser handhabbar zu machen, indem sie in kleinere, leichter verständliche und unabhängig voneinander entwickelbare, deploybare und skalierbare Teile zerlegt werden.

Prinzipien und Merkmale

Die Microservice-Architektur basiert auf einer Reihe von Prinzipien und weist charakteristische Merkmale auf:

• Fokus auf Geschäftsfähigkeiten (Business Capabilities): Jeder Service ist um eine bestimmte fachliche Domäne oder Geschäftsfunktion herum organisiert (z.B. Bestellverwaltung, Kundenmanagement, Produktkatalog).
• Unabhängige Bereitstellung (Independent Deployability): Jeder Microservice kann unabhängig von anderen Services entwickelt, getestet, bereitgestellt und aktualisiert werden. Dies ermöglicht schnellere Release-Zyklen und reduziert das Risiko bei Deployments.
• Technologievielfalt (Polyglot Persistence/Programming): Da Services unabhängig sind, können Teams für jeden Service die am besten geeignete Technologie (Programmiersprache, Datenbank, Framework) wählen, anstatt einen einheitlichen Technologie-Stack für die gesamte Anwendung verwenden zu müssen.
• Dezentrale Datenverwaltung: Idealerweise besitzt jeder Microservice seine eigene, private Datenbank und ist allein für seine Daten verantwortlich. Direkte Zugriffe auf die Datenbank eines anderen Service werden vermieden; Daten werden über APIs ausgetauscht.
• Design für Ausfallsicherheit (Resilience): Anwendungen müssen so konzipiert sein, dass sie mit dem Ausfall einzelner Services umgehen können (z.B. durch Timeouts, Retries, Fallback-Mechanismen, Circuit Breaker Pattern), da Netzwerkkommunikation fehleranfällig sein kann.
• Intelligente Endpunkte, "dumme" Pipes (Smart Endpoints and Dumb Pipes): Die Logik und Intelligenz residiert in den Services selbst, während die Kommunikationskanäle dazwischen (z.B. HTTP-APIs, Message Queues) möglichst einfach und protokollbasiert gehalten werden.
• Automatisierte Infrastruktur: Microservices erfordern in der Praxis einen hohen Grad an Automatisierung für Build, Test, Deployment (CI/CD), Monitoring und Infrastrukturmanagement (Infrastructure as Code), oft unter Einsatz von Containern (Docker) und Orchestrierungsplattformen (Kubernetes).

Vorteile der Microservice-Architektur

Der Einsatz einer Microservice-Architektur kann, wenn richtig umgesetzt, signifikante Vorteile bieten:

• Verbesserte Skalierbarkeit: Einzelne Services können unabhängig voneinander skaliert werden, je nach ihrem spezifischen Lastaufkommen, was zu einer effizienteren Ressourcennutzung führt.
• Technologieflexibilität: Ermöglicht den Einsatz der jeweils besten Technologie für eine bestimmte Aufgabe und erleichtert die Einführung neuer Technologien oder die Modernisierung von Teilen des Systems.
• Schnellere Entwicklungszyklen: Kleine, unabhängige Teams können parallel an verschiedenen Services arbeiten und diese häufiger und schneller ausliefern (Continuous Delivery/Deployment).
• Erhöhte Ausfallsicherheit (Resilience): Der Ausfall eines einzelnen, nicht-kritischen Service führt nicht zwangsläufig zum Gesamtausfall der Anwendung.
• Bessere Fehlerisolierung: Fehler sind oft auf einen bestimmten Service beschränkt und dadurch leichter zu identifizieren und zu beheben.
• Einfachere Wartbarkeit und Verständlichkeit: Kleinere, fokussierte Codebasen pro Service sind leichter zu verstehen, zu testen und zu warten.
• Organisatorische Ausrichtung: Ermöglicht es, Entwicklungsteams klar an spezifischen Geschäftsfähigkeiten oder Produkten auszurichten (vgl. Conway's Law).

Herausforderungen und Komplexität

Die Vorteile von Microservices kommen jedoch mit einer erhöhten Komplexität und neuen Herausforderungen einher:

• Komplexität verteilter Systeme: Die Verwaltung, das Debugging und die Sicherstellung der Konsistenz in einem verteilten System sind deutlich anspruchsvoller als bei einem Monolithen. Themen wie Netzwerklatenz, partielle Ausfälle, verteilte Transaktionen und Eventual Consistency müssen adressiert werden.
• Operativer Mehraufwand (Operational Overhead): Der Betrieb einer Vielzahl von Services erfordert eine robuste Automatisierung, ausgefeiltes Monitoring, zentralisiertes Logging und ein erfahrenes Operations- oder DevOps-Team.
• Testkomplexität: Während Unit-Tests pro Service einfacher sein können, werden Integrationstests und End-to-End-Tests über Servicegrenzen hinweg deutlich komplexer und aufwendiger.
• Datenkonsistenz über Servicegrenzen: Die Aufteilung der Daten auf mehrere Datenbanken erschwert die Gewährleistung übergreifender Konsistenz; Muster wie Sagas oder Event Sourcing können erforderlich sein.
• Service Discovery und Kommunikation: Mechanismen müssen etabliert werden, damit Services einander finden und zuverlässig miteinander kommunizieren können.
• Höherer initialer Aufwand: Der Aufbau der notwendigen Infrastruktur (z.B. CI/CD-Pipelines, Orchestrierung, Monitoring) für eine Microservice-Architektur kann zu Beginn aufwendiger sein als der Start mit einem Monolithen.

Die Entscheidung für eine Microservice-Architektur sollte daher sorgfältig abgewogen werden und erfordert eine gewisse organisatorische und technische Reife.