Beispiele für Microservices in Azure

Was können Azure-Microservices tun, wenn Ihre Server anfangen zu „sprechen“?

Stellen Sie sich Folgendes vor: Bei Ihrem sorgfältig konstruierten Roboterarm ist die Reaktion des Servos immer einen halben Schlag langsam, und jedes Gelenk scheint unabhängig zu agieren und ist nicht in der Lage, einen einfachen Griff reibungslos auszuführen. Hier stecken Daten fest, hier gehen Anweisungen verloren und das gesamte System scheint im Stillen zu konkurrieren. Dies liegt möglicherweise nicht an einem bestimmten Motor oder Getriebe, sondern an der alten, monolithischen Softwarearchitektur dahinter. Es ist zu „schwer“ und beeinträchtigt das gesamte System. Wer etwas ändern will, hat Angst, dass das ganze System zusammenbricht.

Zu diesem Zeitpunkt erwähnte jemand „Microservices“, insbesondere wie sie in der Azure-Cloud praktiziert werden. Das hört sich technisch an, ist aber visuell verständlich: Hören Sie auf, Ihr Steuerungssystem als eine „Black Box“ zu betrachten, die komplett ersetzt werden muss. Warum nicht in eine Gruppe intelligenter Trupps aufteilen, die unabhängig „denken“ und „handeln“ können?

Vom „Ganzen“ zur „Einheit“: eine stille Revolution

In der Vergangenheit war eine Reihe von Steuerungssoftware oft ein Monolith. Genau wie die Verwendung eines Gehirns zur Steuerung aller Muskeln im Körper erfordert jede kleine Anpassung einen Neustart des gesamten „Nervensystems“, was ein hohes Risiko und eine geringe Effizienz mit sich bringt. Die Azure-Microservices-Architektur befürwortet eine „Spezialisierung auf das Erledigen von Dingen“.

Sie können beispielsweise über einen unabhängigen Mikroservice verfügen, der nur für die Echtzeit-Positionsrückmeldung und die Kalibrierung des Servomotors verantwortlich ist. Es überwacht rund um die Uhr das Encodersignal des Motors und führt hochpräzise Berechnungen durch. Sobald eine Abweichung festgestellt wird, führt es sofort eine Feinabstimmung durch und meldet den Gesundheitszustand. Ein weiterer Mikroservice kann der Planung der Bewegungsbahn des Servos gewidmet sein. Es erhält vom Vorgesetzten eine Zielposition, berechnet dann selbst die sanfteste und stromsparendste Rotationskurve und gibt dem Servo direkt den Befehl zur Ausführung, ohne eine lange Warteschlange des Zentralprozessors zu durchlaufen.

Es ist, als würde man eine Spezialeinheit für Ihr mechanisches Projekt aufstellen: Späher, Scharfschützen und Kommunikationstruppen erfüllen jeweils ihre eigenen Aufgaben, kommunizieren über Standardfunkgeräte (Servicebus von Azure, API-Gateway usw.) und arbeiten zusammen, um komplexe Aufgaben zu erledigen. Wenn eine bestimmte Waffeneinheit ihre Ausrüstung aufrüsten muss (Aktualisierung der Dienstfunktionen), hat dies keinerlei Auswirkungen auf die Ausführung von Aufgaben durch andere Gruppen. Die Flexibilität und Zuverlässigkeit des Systems sind auf diese Weise still und leise gewachsen.

Wie genau funktionieren sie auf Azure?

Wie werden diese Microservices in der Azure-Umgebung zum Leben erweckt? Hier ein paar sehr bodenständige Szenen:

• Szenario 1: Automatische Skalierung zur Bewältigung von Spitzenlasten. Ihre automatisierte Produktionslinie erhält plötzlich doppelte Aufträge und erfordert, dass die Steuereinheit riesige Sensordaten verarbeitet. Traditionelle Monolithen werden überfordert sein. Mit Azure Kubernetes Service (AKS) bereitgestellte Microservices können die Auslastung automatisch überwachen. Wenn der Datenspitzenwert erreicht ist, klont der Mikrodienst „Datenverarbeitung“ automatisch weitere Kopien, um Seite an Seite zu kämpfen. Nach dem Spitzenwert werden die überschüssigen Kopien automatisch recycelt und Sie zahlen nur für die tatsächlich verbrauchten Ressourcen. Es ist, als ob Ihr Roboterarm plötzlich die zehnfache Präzision benötigt und das Steuerungssystem sofort mehr „Rechenmuskeln“ mobilisieren kann, um ihm ruhig und mühelos gerecht zu werden.

• Szenario 2: Fehler werden isoliert und nicht verbreitet. Angenommen, der Mikrodienst, der für „Fehlerdiagnose und -warnung“ verantwortlich ist, stürzt aufgrund eines seltenen Datenfehlers ab. In einer monolithischen Architektur kann dies dazu führen, dass das gesamte Überwachungssystem abschaltet und die Produktionslinie blind läuft. Aber im Rahmen der Microservice-Architektur können die Betriebs- und Wartungstools von Azure den fehlerhaften Dienst schnell isolieren und eine fehlerfreie Kopie neu starten. Andere Dienste wie Motorsteuerung und Prozessmanagement bleiben davon unberührt und werden weiterhin betrieben. Das Problem ist im kleinsten Käfig eingeschlossen.

• Szenario 3: Unabhängige Weiterentwicklung und kontinuierliche Bereitstellung. Wenn Sie den Energieverbrauch des Servos reduzieren möchten, müssen Sie lediglich den Mikrodienst „Bewegungssteuerung“ aktualisieren und testen und dann die alte Version schnell und sicher über die Azure DevOps-Pipeline ersetzen. Für den gesamten Prozess ist kein Neustart des gesamten Systems erforderlich, geschweige denn ein umfassender Regressionstest des gesamten Projekts nur für einen Punkt. Die Iterationsgeschwindigkeit wird jetzt in Tagen oder sogar Stunden gemessen.

Jemand könnte fragen: „Wenn es so kaputt ist, wäre es dann nicht schwieriger zu verwalten?“ Das ist in der Tat eine gute Frage. Azure bietet einen vollständigen Satz von „Housekeeper“-Diensten: Azure Service Fabric oder AKS ist für die Bereitstellung, Orchestrierung und Lebenszyklusverwaltung von Diensten verantwortlich; Application Insights bietet Leistungsüberwachung und Einblicke in alle Microservices. Azure Monitor sammelt Protokolle einheitlich. Was Sie sehen, ist kein verstreuter Haufen von Teilen, sondern ein zusammenhängender, koordinierter Organismus mit einem klaren Armaturenbrett.

Wahl und Aufbruch: Konzentrieren Sie sich auf Werte, nicht auf heiße Worte

Bei Microservices besteht kein Grund, sich von der technischen Komplexität einschüchtern zu lassen. Der Schlüssel liegt darin, klar zu denken: Ist Ihr Projekt in einem starren System gefangen? Benötigen Sie schnellere Iterationen? Sie können sich das Risiko globaler Ausfallzeiten nicht leisten?

Zu Beginn können Sie damit beginnen, die wichtigsten und veränderlichsten Geschäftsfunktionen aufzuteilen. Trennen Sie beispielsweise zunächst die Gerätestatusüberwachung oder die Auftragsabwicklungslogik in Dienste. Mit den umfangreichen Hostingdiensten von Azure können Sie die Komplexität der Infrastruktur weitgehend vermeiden und sich mehr auf die Geschäftslogik selbst konzentrieren.

Von der präzisen Steuerung jedes Servomotors und Lenkgetriebes bis hin zur intelligenten Zusammenarbeit automatisierter Produktionslinien verwandelt sich die Softwarearchitektur dahinter von einem stillen Felsbrocken in einen Wald, der frei atmen und unabhängig wachsen kann. Dadurch wird die Verwaltung komplexer mechanischer Systeme klarer, schwieriger und wichtiger. Wenn jeder Teil beginnt, intelligent zu „dialogieren“, wird die Höhe, die das Ganze erreichen kann, die anfängliche Vorstellungskraft übersteigen.

Dies ist nicht nur ein technologischer Fortschritt, sondern auch ein Umdenken. Dadurch werden Reaktionen schneller, Innovationen agiler und das System angesichts von Unsicherheit ruhiger.

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