Cloud-native einfach erklärt

Cloud-native bezeichnet einen Ansatz zur Entwicklung und zum Betrieb von Anwendungen, der gezielt auf moderne Cloud-Umgebungen ausgerichtet ist. Cloud-native Anwendungen sollen flexibel skalierbar, automatisiert betreibbar und widerstandsfähig gegenüber Ausfällen sein.

Dabei geht es nicht nur darum, eine vorhandene Anwendung auf einen Cloud-Server zu verschieben. Architektur, Entwicklung, Bereitstellung und Betrieb werden von Anfang an an die Möglichkeiten der Cloud angepasst.

Was bedeutet cloud-native?

Eine cloud-native Anwendung nutzt typische Cloud-Prinzipien wie:

• automatisierte Bereitstellung
• flexible Skalierung
• klar getrennte Komponenten
• standardisierte Schnittstellen
• kontinuierliche Überwachung
• schnelle und regelmäßige Updates
• automatisierte Wiederherstellung bei Fehlern

Die Anwendung wird so entworfen, dass einzelne Bestandteile möglichst unabhängig voneinander betrieben und verändert werden können.

Dadurch lassen sich neue Funktionen schneller bereitstellen und einzelne Komponenten gezielt skalieren, ohne die gesamte Anwendung anpassen zu müssen.

Ist eine Anwendung in der Cloud automatisch cloud-native?

Nein. Eine bestehende Anwendung kann auf eine virtuelle Maschine in der Cloud übertragen werden, ohne cloud-native zu sein.

Bei einer solchen Migration bleibt die ursprüngliche Architektur häufig weitgehend unverändert. Die Anwendung läuft dann zwar in einer Cloud-Umgebung, nutzt deren Möglichkeiten aber nur eingeschränkt.

Eine cloud-native Anwendung wird dagegen gezielt für flexible Ressourcen, Automatisierung und verteilte Systeme entwickelt oder entsprechend modernisiert.

Welche Merkmale haben cloud-native Anwendungen?

Cloud-native Architekturen können verschiedene Technologien und Arbeitsweisen kombinieren.

Microservices

Bei einer Microservices-Architektur wird eine Anwendung in kleinere, eigenständige Dienste unterteilt.

Jeder Dienst übernimmt eine klar definierte Aufgabe und kann unabhängig entwickelt, bereitgestellt und skaliert werden. Die Kommunikation erfolgt in der Regel über APIs oder Nachrichtendienste.

Microservices sind häufig Bestandteil cloud-nativer Anwendungen, aber keine zwingende Voraussetzung.

Container

Container bündeln eine Anwendung mit ihren benötigten Laufzeitkomponenten und Abhängigkeiten. Dadurch kann sie in unterschiedlichen Umgebungen weitgehend einheitlich ausgeführt werden.

Für die Verwaltung vieler Container werden häufig Plattformen wie Kubernetes eingesetzt.

Ein Container allein macht eine Anwendung jedoch noch nicht cloud-native. Entscheidend sind auch Architektur, Automatisierung und Betriebsmodell.

APIs

Über Programmierschnittstellen kommunizieren einzelne Dienste miteinander oder stellen Funktionen für andere Anwendungen bereit.

Klare und dokumentierte APIs erleichtern die Integration, Erweiterung und unabhängige Weiterentwicklung einzelner Komponenten.

DevOps und CI/CD

Cloud-native Entwicklung ist häufig eng mit DevOps verbunden. Entwicklung und IT-Betrieb arbeiten dabei eng zusammen und übernehmen gemeinsam Verantwortung für die Anwendung.

Über CI/CD-Pipelines können Änderungen automatisiert:

• erstellt
• getestet
• geprüft
• bereitgestellt
• bei Problemen zurückgesetzt werden

CI/CD steht für Continuous Integration und Continuous Delivery beziehungsweise Continuous Deployment.

Infrastructure as Code

Bei Infrastructure as Code wird die benötigte Infrastruktur als maschinenlesbare Konfiguration beschrieben.

Server, Netzwerke, Zugriffsregeln und Plattformdienste können dadurch automatisiert und wiederholbar bereitgestellt werden. Änderungen lassen sich dokumentieren, prüfen und versionieren.

Automatische Skalierung

Cloud-native Anwendungen können ihre Ressourcen abhängig von der Auslastung anpassen.

Steigt die Zahl der Anfragen, werden zusätzliche Instanzen bereitgestellt. Sinkt die Auslastung, können nicht benötigte Ressourcen wieder reduziert werden.

Dies kann Leistung und Kosten verbessern, muss jedoch durch geeignete Grenzwerte und Überwachung kontrolliert werden.

Resilienz

Cloud-native Anwendungen werden so entworfen, dass der Ausfall einer einzelnen Komponente nicht automatisch zum Ausfall des gesamten Systems führt.

Mögliche Maßnahmen sind:

• redundante Instanzen
• automatische Neustarts
• Verteilung auf mehrere Standorte
• kontrollierte Zeitüberschreitungen
• Wiederholungsmechanismen
• Lastverteilung
• Überwachung des Systemzustands

Welche Rolle spielen verwaltete Cloud-Dienste?

Cloud-native Anwendungen nutzen häufig verwaltete Dienste des Cloud-Anbieters.

Dazu können gehören:

• Datenbanken
• Identitätsdienste
• Nachrichtensysteme
• Monitoring-Plattformen
• Objektspeicher
• serverlose Funktionen
• Sicherheits- und Protokollierungsdienste

Der Anbieter übernimmt dabei bestimmte Aufgaben wie Updates, Verfügbarkeit oder Skalierung der Plattform.

Dies reduziert den eigenen Betriebsaufwand, kann jedoch zu stärkeren Abhängigkeiten von einem Cloud-Anbieter führen.

Welche Vorteile bietet cloud-native?

Ein cloud-nativer Ansatz kann Unternehmen mehrere Vorteile bieten:

• schnellere Bereitstellung neuer Funktionen
• flexible Skalierung bei wechselnder Auslastung
• höhere Ausfallsicherheit
• automatisierte Entwicklungs- und Betriebsprozesse
• unabhängige Weiterentwicklung einzelner Komponenten
• bessere Unterstützung agiler Arbeitsweisen
• effizientere Nutzung von Cloud-Ressourcen
• schnellere Reaktion auf neue Anforderungen

Die Vorteile entstehen jedoch nicht automatisch. Cloud-native Systeme benötigen geeignete Architekturkenntnisse, klare Prozesse und eine leistungsfähige Überwachung.

Welche Herausforderungen gibt es?

Cloud-native Anwendungen können technisch und organisatorisch komplex sein.

Zu den typischen Herausforderungen gehören:

• viele verteilte Komponenten
• aufwendigere Überwachung und Fehlersuche
• sichere Verwaltung von Identitäten und Schnittstellen
• steigender Bedarf an Automatisierung
• veränderte Aufgaben für Entwicklung und Betrieb
• Kostenkontrolle bei dynamischen Ressourcen
• Abhängigkeiten von Plattformdiensten
• höhere Anforderungen an Fachwissen und Dokumentation

Nicht jede Anwendung muss deshalb vollständig cloud-native aufgebaut werden. Bei stabilen oder wenig veränderlichen Systemen kann eine einfachere Architektur wirtschaftlicher und leichter zu betreiben sein.

Wo können cloud-native Anwendungen betrieben werden?

Cloud-native ist nicht auf eine bestimmte Cloud-Form beschränkt.

Entsprechende Anwendungen können betrieben werden in:

• Public Clouds
• Private Clouds
• Hybrid-Cloud-Umgebungen
• Multi-Cloud-Umgebungen
• lokalen Kubernetes- oder Containerplattformen

Entscheidend ist weniger der Standort als die konsequente Nutzung von Automatisierung, standardisierten Schnittstellen, flexiblen Ressourcen und modernen Betriebsprozessen.

Fazit

Cloud-native beschreibt einen modernen Ansatz zur Entwicklung und zum Betrieb von Anwendungen. Im Mittelpunkt stehen Automatisierung, Skalierbarkeit, Resilienz und die schnelle Bereitstellung von Änderungen.

Technologien wie Microservices, Container, APIs, CI/CD und Infrastructure as Code unterstützen diesen Ansatz. Sie sind jedoch keine Garantie dafür, dass eine Anwendung tatsächlich cloud-native ist. Entscheidend ist das Zusammenspiel aus Architektur, Technologie und Arbeitsweise.