Serverless-Architekturen sind eine aufstrebende Lösung für die Entwicklung moderner Anwendungen. Ihre Versprechungen von Skalierbarkeit, Flexibilität und Kosteneffizienz sind Treiber dieser Entwicklung. Doch wie funktionieren diese Architekturen genau? In diesem Blogpost möchte ich – basierend auf dem Vortrag “Cloud eXtreme: Serverless Architecture” von Lars Röwekamp, der auf der diesjährigen JavaLand Konferenz gehalten wurde – einen Blick auf Serverless-Architekturen werfen. Das Ziel ist es zu verstehen, wieso Serverless eine interessante Option ist und welche bewährten Verfahren beim Entwurf und der Implementierung von entscheidender Bedeutung sind.
Warum Serverless? Die Entscheidung für Serverless bringt eine Vielzahl von Vorteilen mit sich. Durch die Abstraktion von Servern können sich Entwickler ausschließlich auf die Entwicklung ihres Codes konzentrieren, ohne sich um die zugrunde liegende Infrastruktur kümmern zu müssen. Dies ermöglicht eine schnellere Markteinführung und reduziert gleichzeitig die Betriebskosten erheblich. Die Elastizität von Serverless-Architekturen erlaubt es Anwendungen automatisch auf wechselnde Lastanforderungen zu reagieren, wodurch eine optimale Ressourcennutzung gewährleistet wird.
Architekturmuster und bewährte Verfahren: Beim Entwurf von Serverless-Systemen ist es wichtig, bewährte Verfahren und Architekturmuster zu berücksichtigen, um eine robuste und skalierbare Architektur zu gewährleisten. Ein entscheidendes Muster ist das Single-Responsibility-Prinzip, das besagt, dass jede Funktion eine klare Verantwortung haben sollte, um eine hohe Kohäsion und niedrige Kopplung zu gewährleisten. Darüber hinaus ist es wichtig, Wartezeiten in Lambdafunktionen zu vermeiden, da diese die Leistung der Anwendung beeinträchtigen können. Das Prinzip des Least Privilege Access Control sollte angewendet werden, um die Sicherheit zu gewährleisten, indem jeder Funktion nur die minimal notwendigen Berechtigungen zugewiesen werden. Die Optimierung von Cold Starts und Concurrency ist ebenfalls entscheidend, um die Leistung der Anwendung zu maximieren und die Kosten zu minimieren.
Implementierungsszenarien: Serverless kann in einer Vielzahl von Szenarien eingesetzt werden, darunter klassische Backend-Applikationen, Mobile- und Webanwendungen sowie Microservices. Die Flexibilität von Serverless ermöglicht es Entwicklern, ihre Anwendungen je nach Bedarf zu skalieren und Ressourcen effizient zu nutzen. Durch die Verwendung von serverlosen Diensten wie AWS Lambda, Azure Functions oder Google Cloud Functions können Entwickler schnell und einfach skalierbare Anwendungen bereitstellen, ohne sich um die zugrunde liegende Infrastruktur kümmern zu müssen.
Serverless Functions: Die Serverless Functions gelten gewissermaßen als die höchste Evolutionsstufe einer Serverless Architektur und sollen in diesem Artikel näher beleuchtet werden. Bei diesem Szenario ist die Kernaufgabe des Entwickler die Entwicklung der Business Logik gepaart mit dem Bundling der benötigten Libraries. Das Serverless Environment führt die Funktion bei Aufruf in der passenden Runtime aus und sorgt für die Skalierung. Allerdings sind im praktischen Alltag diverse Konfigurationsaufgaben nötig um den Reibungslosen Ablauf der Functions zu gewährleisten.
Der Ablauf des Entwicklungsprozesses einer Serverless Function sieht immer so aus, das implementiert, dann gebundled, auf die Plattform hochgeladen und bei Bedarf gestartet wird. Wichtig ist hier das nach dem Upload die Funktion nicht deployt wird, sondern so lange einfach als Datei herumliegt bis sie aktiv angefragt wird. Das ganze Modell ist somit Eventgetrieben. Ein Aufruf der Function kann dabei wahlweise über ein API Gateway, eine weitere Function, oder andere Cloudplattformkomponenten erfolgen.Da Serverless Functions immer plattformabhängig sind, gibt es einige Dinge zu beachten. Bei der Implementierung einer Serverless Function werden in der Regel Interfaces der verschiedenen Plattform APIs implementiert. Um hier den eigenen Code noch lokal testen zu können, ist es extrem wichtig, darauf zu achten, den Plattformcode von der eigentlichen Businesslogik zu trennen. Es sollte in den Functionhandlern also kein zu testender Code ausgeführt werden.
Bei der Entwicklung von Serverless Functions ist es entscheidend, bewährte Muster und Best Practices anzuwenden, um eine effiziente und skalierbare Lösung zu gewährleisten, die so günstig wie möglich laufen kann.Event-Driven Design: Serverless Functions sollten in der Regel in Reaktion auf Ereignisse ausgelöst werden, wie z.B. das Hochladen einer Datei in einem Speicherdienst oder das Eintreten eines Zeitereignisses. Durch die Verwendung eines ereignisgesteuerten Ansatzes können Entwickler reaktive und skalierbare Anwendungen erstellen, die auf Echtzeitereignisse reagieren können.
Least Privilege: Dieses Prinzip besagt, dass Serverless Functions nur die minimalen Berechtigungen erhalten sollten, die sie für die Ausführung ihrer Aufgabe benötigen. Durch die Begrenzung der Berechtigungen können Sicherheitsrisiken minimiert und die Angriffsfläche der Anwendung verringert werden.
Stateless: Serverless Functions sollten idealerweise zustandslos sein, was bedeutet, dass sie keine internen Zustände zwischen Aufrufen speichern sollten. Durch die Beibehaltung von Zustandslosigkeit können Serverless Functions leichter skaliert und die Ausführung verteilt werden.
Observability: Um die Leistung und Zuverlässigkeit von Serverless Functions zu gewährleisten, ist es wichtig, ein umfassendes Observability-Toolset zu implementieren. Dies umfasst das Sammeln von Metriken, Protokollen und Traces, um Einblicke in das Verhalten der Funktionen zu erhalten und Probleme schnell zu diagnostizieren.
Bridging: In komplexen Anwendungslandschaften ist es oft erforderlich, verschiedene Dienste und Systeme miteinander zu verbinden. Serverless Functions können als Brücken fungieren, die Daten und Ereignisse zwischen verschiedenen Diensten verarbeiten und transformieren.
Event Pipes: Event Pipes sind ein Muster, bei dem Serverless Functions verwendet werden, um Ereignisse von einem Dienst zum anderen zu leiten. Durch die Implementierung von Event Pipes können Entwickler komplexe Workflow- und Integrationslogik erstellen, die aus einer Reihe von Serverless Functions besteht.
Request/Response: Obwohl Serverless Functions oft in Reaktion auf Ereignisse arbeiten, gibt es auch Szenarien, in denen sie als Endpunkte für Anforderungen und Antworten dienen können. In solchen Fällen ist es wichtig, bewährte Muster wie das Hinzufügen von Rückgabewerten und Fehlerbehandlung zu beachten, um eine zuverlässige Benutzererfahrung zu gewährleisten.
Durch die Anwendung dieser Muster können Entwickler robuste und skalierbare Serverless Functions erstellen, die den Anforderungen ihrer Anwendung gerecht werden und gleichzeitig die Entwicklung beschleunigen und die Betriebskosten senken.
Entscheidungskriterien: Die Entscheidung für den Einsatz von Serverless sollte sorgfältig getroffen werden und auf den spezifischen Anforderungen und Zielen des Projekts basieren. Es ist wichtig, die Vor- und Nachteile von Serverless sorgfältig abzuwägen und sicherzustellen, dass es die beste Lösung für das gegebene Szenario ist. Faktoren wie Leistung, Skalierbarkeit, Sicherheit, Kosten und Komplexität sollten bei der Entscheidungsfindung berücksichtigt werden.
Fazit: Serverless-Architekturen bieten eine effiziente und skalierbare Möglichkeit, moderne Anwendungen zu entwickeln. Indem sie Entwicklern ermöglichen, sich ausschließlich auf die Entwicklung ihres Codes zu konzentrieren, ohne sich um die zugrunde liegende Infrastruktur kümmern zu müssen, versprechen sie eine schnellere Markteinführung und niedrigere Betriebskosten. Durch die Anwendung bewährter Verfahren und Architekturmuster können Entwickler robuste und skalierbare Serverless-Systeme entwickeln, die den Anforderungen ihres Projekts gerecht werden.
