Cloud-nativ Was ist Cloud-nativ?
„Cloud-nativ“ ist ein Softwareansatz für die Anwendungsentwicklung und -bereitstellung, der Prinzipien und Technologien des Cloud Computings nutzt. Hierzu zählen Containerisierung und Microservices-Architektur, dynamische Orchestrierung auf Kubernetes-Basis, DevOps-basierte CI/CD sowie Ausfallsicherheit und Beobachtbarkeit, um vielseitige und skalierbare Anwendungen zu erstellen, die automatisch auf die Nachfrage reagieren. Da sie lose gekoppelt, ausfallsicher und beobachtbar sind, lassen sich Cloud-native Anwendungen einfacher betreiben und warten.
- Aus welchen Schlüsselkomponenten besteht eine Cloud-native Architektur?
- Was sind die Unterschiede zwischen Cloud-nativer und traditioneller Anwendungsentwicklung?
- Wie werden die Entwicklung und Bereitstellung in einer Cloud-nativen Umgebung verwaltet?
- Welche Vorteile bietet Cloud-Nativität?
- Wie sieht die Sicherheit bei Cloud-nativer Technologie aus?
- Was sind Cloud-native Anwendungsfälle?
- Wie hilft Ihnen HPE im Cloud-nativen Bereich?
Aus welchen Schlüsselkomponenten besteht eine Cloud-native Architektur?
Die Cloud-native Architektur nutzt mehrere Schlüsselkomponenten, um die Vorteile des Cloud Computing zu maximieren:
- Mikroservices: Anwendungen werden in kleine, unabhängige Services aufgeteilt, die über APIs kommunizieren und so eine unabhängige Entwicklung, Bereitstellung und Skalierung ermöglichen.
- Container: Diese packen Anwendungen und ihre Abhängigkeiten in portable Einheiten, gewährleisten so die Konsistenz zwischen Umgebungen und ermöglichen eine schnelle Bereitstellung und Ressourcenoptimierung.
- Dynamische Orchestrierung: Plattformen automatisieren das Container Management und gewährleisten hohe Verfügbarkeit, Fehlertoleranz und effiziente Ressourcennutzung.
- DevOps und CI/CD: Diese Praktiken integrieren Entwicklung und IT-Betrieb, verkürzen Entwicklungszyklen, verbessern die Softwarequalität und ermöglichen schnelle, sichere Updates.
- Infrastruktur-as-Code (IaC): Tools verwalten die Infrastruktur über Konfigurationsdateien und gewährleisten so konsistente, wiederholbare Bereitstellungen und eine verbesserte Versionskontrolle.
- Ausfallsicherheit und Beobachtbarkeit: Durch die Entwicklung von Fehlertoleranz und die Nutzung von Überwachungstools werden Zuverlässigkeit und eine proaktive Problemlösung gewährleistet.
- API-Gateway: Bietet einen einheitlichen Einstiegspunkt für APIs, sorgt für Sicherheit und verwaltet den Datenverkehr zwischen Clients und Microservices.
- Service-Mesh: Tools verwalten die Service-zu-Service-Kommunikation und bieten Funktionen wie Lastausgleich und Sicherheit.
Zusammen bilden diese Komponenten eine skalierbare, ausfallsichere und adaptive Cloud-native Architektur.
Was sind die Unterschiede zwischen Cloud-nativer und traditioneller Anwendungsentwicklung?
Cloud-native und traditionelle Anwendungsentwicklung stellen zwei grundlegend unterschiedliche Ansätze zum Erstellen und Bereitstellen von Software dar. Hier sind die wichtigsten Unterschiede:
Architektur: Cloud-native Anwendungen verwenden Microservices, die eine unabhängige Entwicklung, Bereitstellung und Skalierung von Services ermöglichen und so die Flexibilität und Skalierbarkeit verbessern. Herkömmliche Anwendungen folgen einer monolithischen Architektur, was Änderungen und Skalierungen umständlicher macht.
Infrastruktur: Cloud-native Anwendungen werden auf Cloud-Plattformen ausgeführt und verwenden Container und Orchestrierungstools wie Kubernetes für Konsistenz und automatisierte Verwaltung. Sie können auch VMs in Private-Cloud-Umgebungen nutzen. Herkömmliche Anwendungen werden häufig auf dedizierter Hardware oder VMs vor Ort ausgeführt und erfordern ein manuelles und statisches Infrastrukturmanagement.
Skalierbarkeit: Cloud-native Anwendungen lassen sich horizontal ergänzen, indem weitere Serviceinstanzen hinzugefügt werden, wodurch unterschiedliche Lasten effizient bewältigt werden. Herkömmliche Anwendungen skalieren vertikal und erfordern leistungsfähigere Hardware, die weniger effizient und teurer ist.
Bereitstellung und Updates: Bei der Cloud-nativen Entwicklung liegt der Fokus auf CI/CD für häufige, automatisierte Updates mit minimalen Ausfallzeiten. Die traditionelle Entwicklung basiert auf längeren, manuellen Release-Zyklen mit erheblichen Ausfallzeiten.
Belastbarkeit und Fehlertoleranz: Cloud-native Anwendungen sind auf Ausfallsicherheit mit automatisiertem Failover, selbstheilenden Systemen und Redundanz ausgelegt. Herkömmliche Anwendungen sind weniger ausfallsicher und erfordern häufig manuelle Eingriffe, um den Service wiederherzustellen.
Entwicklungspraktiken: Bei der Cloud-nativen Entwicklung wird DevOps verwendet, um die Zusammenarbeit zwischen Entwicklungs- und Betriebsteams zu fördern, Zyklen zu beschleunigen und die Qualität zu verbessern. Bei der traditionellen Entwicklung gibt es getrennte Teams, was zu längeren Zyklen und potenziellen Kommunikationsbarrieren führt.
Ressourcennutzung: Cloud-native Anwendungen optimieren Ressourcen dynamisch mithilfe von Containerisierungs- und Orchestrierungstools, wodurch Kosten gesenkt werden und die Leistung verbessert wird. Herkömmliche Anwendungen verfügen über eine statische Ressourcenzuweisung, was häufig zu Ineffizienzen und höheren Kosten führt.
Beobachtbarkeit und Überwachung: Bei der Cloud-nativen Entwicklung liegt der Schwerpunkt auf erweiterter Protokollierung, Überwachung und Ablaufverfolgung für bessere Einblicke in die Leistung und eine proaktive Problemlösung. Bei herkömmlichen Anwendungen fehlt häufig eine umfassende Überwachung, was die Wartung und Problemlösung behindert.
Flexibilität und Anpassungsfähigkeit: Cloud-native Anwendungen sind flexibel und anpassungsfähig und nutzen APIs und Microservices für eine einfache Integration mit anderen Technologien. Herkömmliche Anwendungen sind weniger flexibel und schwieriger anzupassen oder zu integrieren.
Kosteneffizienz: Die Cloud-native Entwicklung ist aufgrund der nutzungsabhängigen Preisgestaltung, der effizienten Ressourcennutzung und des geringeren Aufwands für das Infrastrukturmanagement kosteneffizienter. Bei der traditionellen Entwicklung fallen aufgrund anfänglicher Hardwareinvestitionen und einer weniger effizienten Ressourcennutzung höhere Kosten an.
Wie werden die Entwicklung und Bereitstellung in einer Cloud-nativen Umgebung verwaltet?
In einer Cloud-nativen Umgebung werden Entwicklung und Bereitstellung durch moderne Verfahren und Tools optimiert, um Effizienz, Skalierbarkeit und Ausfallsicherheit zu verbessern. Hier ist eine Übersicht der wichtigsten Komponenten:
Microservices-Architektur: Anwendungen werden in kleine, unabhängige Services zerlegt, die jeweils für eine bestimmte Funktion verantwortlich sind. Diese Modularität ermöglicht es Teams, gleichzeitig an verschiedenen Services zu arbeiten, was die Entwicklungsgeschwindigkeit verbessert und häufige Updates ermöglicht. Die Fehlertoleranz wird verbessert, da der Ausfall eines Services keine Auswirkungen auf andere hat.
DevOps-Praktiken: DevOps integriert Entwicklungs- und IT-Betriebsteams und fördert die kontinuierliche Integration (CI) und Bereitstellung (CD). CI umfasst häufige Codezusammenführungen und automatisierte Tests, während CD getesteten Code automatisch in der Produktion bereitstellt. Durch diese Vorgehensweise wird sichergestellt, dass die Software immer einsatzbereit ist, was die Agilität und Zuverlässigkeit verbessert.
Agile Methoden: Agile Methoden organisieren die Arbeit in kurzen Zyklen oder Sprints und ermöglichen so iterative Verbesserungen und schnelle Reaktionen auf Änderungen. Agilität fördert die regelmäßige Kommunikation und das Feedback zwischen Beteiligten, Entwicklern und Betriebsteams und sorgt so für Ausrichtung und schnelle Problemlösung.
Containerisierung: Tools wie Docker verpacken Anwendungen und deren Abhängigkeiten in Container, um die Konsistenz in verschiedenen Umgebungen zu gewährleisten. Container bieten Isolation, Portierbarkeit und effiziente Ressourcennutzung und erleichtern so die nahtlose Bereitstellungen und Skalierung.
Orchestrierung: Kubernetes automatisiert die Bereitstellung, Skalierung und den Betrieb von Containern und bietet Funktionen wie Lastausgleich, automatische Skalierung, Selbstheilung und fortlaufende Updates. Damit werden eine hohe Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit gewährleistet.
Infrastructure-as-Code (IaC): Tools verwalten und stellen die Infrastruktur mithilfe von Code bereit. IaC ermöglicht eine versionskontrollierte, wiederholbare und automatisierte Bereitstellung, durch die menschliche Fehler reduziert werden und die Konsistenz gesteigert wird.
Service-Mesh: Tools verwalten die Service-zu-Service-Kommunikation und bieten Datenverkehrsmanagement, Sicherheit, Beobachtbarkeit und Ausfallsicherheit. Diese Infrastrukturebene verbessert die Zuverlässigkeit und Leistung der Microservices.
Überwachung und Beobachtbarkeit: Tools überwachen Zustand und Leistung und ermöglichen so eine proaktive Problemerkennung und -lösung. Tracing-Tools wie Jaeger und Zipkin helfen dabei, Anfragen über verschiedene Services hinweg zu verfolgen und so die Fehlerbehebung zu verbessern.
Sicherheit: DevSecOps integriert Sicherheit in die gesamte Entwicklung und Bereitstellung und macht sie zu einer gemeinsamen Verantwortung. Tools zum Scannen auf Schwachstellen, zur Identitäts- und Zugriffsverwaltung sowie zur Verschlüsselung schützen Anwendungen und Daten und mindern Risiken frühzeitig.
Automatisierung: Automatisierte CI/CD-Pipelines orchestrieren Erstellungs-, Test- und Bereitstellungsprozesse, minimieren manuelle Eingriffe und gewährleisten Konsistenz. Automatisierungsskripte übernehmen wiederkehrende Aufgaben, beschleunigen Entwicklungszyklen und reduzieren Fehler.
Ausfallsicherheit: Cloud-native Anwendungen sind so konzipiert, dass sie Fehler problemlos verarbeiten und beheben können. Regelmäßige Chaos-Engineering-Experimente testen die Ausfallsicherheit, identifizieren Schwachstellen und nehmen Verbesserungen vor, um die Robustheit und Zuverlässigkeit zu erhöhen.
Welche Vorteile bietet Cloud-Nativität?
Die transformative Leistung einer Cloud-nativen Architektur bietet zahlreiche Vorteile für Unternehmen:
Unabhängigkeit: Eine Cloud-native Architektur ermöglicht Unternehmen, Anbieterabhängigkeiten zu vermeiden, indem mehrere Cloud-Anbieter und -Services genutzt werden. Diese Flexibilität ermöglicht die Auswahl kostengünstiger Lösungen für verschiedene Anwendungskomponenten und die nahtlose Migration von Workloads zwischen Cloud-Umgebungen oder der On-Premises-Infrastruktur.
Ausfallsicherheit: Cloud-native Anwendungen sind hochgradig ausfallsicher, mit integrierter Fehlertoleranz und Disaster-Recovery-Mechanismen. Mithilfe verteilter Architekturen und automatischer Skalierung können sie Ausfälle oder Verkehrsspitzen bewältigen, indem sie Ressourcen neu zuweisen und die Serviceverfügbarkeit durch Replikation, Lastausgleich und fehlertolerante Entwurfsmuster aufrechterhalten.
Normbasiert: Die Cloud-native Architektur folgt Industriestandards und -Frameworks, um Interoperabilität und Kompatibilität sicherzustellen. Durch die Einhaltung offener Standards wie Kubernetes für die Container-Orchestrierung können Unternehmen Portierbarkeit und nahtlose Integration über Cloud-Umgebungen hinweg erreichen.
Geschäftliche Agilität: Die Cloud-native Technologie ermöglicht eine schnelle Anwendungsentwicklung und -Bereitstellung, sodass Unternehmen schnell auf veränderte Geschäftsanforderungen reagieren können. Die Microservices-Architektur ermöglicht schnellere Iterationen, unabhängige Skalierung und einfachere Wartung und ermöglicht so häufige Funktionsaktualisierungen und Verbesserungen für einen Wettbewerbsvorteil.
Automatisierung: Die Cloud-native Architektur nutzt Automatisierung für Skalierbarkeit, Bereitstellung, Überwachung und Management mit geringerem manuellem Aufwand. Tools wie Infrastructure-as-Code (IaC) und Kubernetes automatisieren Aufgaben wie die Bereitstellung von Infrastrukturen, die Bereitstellung von Containern, die automatische Skalierung und die Serviceüberwachung, gewährleisten Konsistenz und geben Ressourcen für höherwertige Aufgaben frei.
Wie sieht die Sicherheit bei Cloud-nativer Technologie aus?
Sicherheit in Cloud-nativen Systemen umfasst Codelösungen zum Schutz von Anwendungen, Daten und Infrastruktur:
- Identitäts- und Zugriffsmanagement (IAM): IAM-Systeme konsolidieren Benutzeridentitäten, Rechte und Authentifizierung und beschränken den Ressourcenzugriff auf zugelassene Benutzer und Services.
- Datenverschlüsselung: Verschlüsselung schützt vertrauliche Daten bei Inaktivität und während der Übertragung. Technologien wie SSL/TLS für Daten während der Übertragung und Verschlüsselungsalgorithmen für Daten bei Inaktivität schützen vertrauliche Informationen vor Abfangen oder Diebstahl.
- Netzwerksicherheit: Verwenden Sie Firewalls, Netzwerksegmentierung und VPCs, um den Datenverkehr zu regulieren und unerwünschten Ressourcenzugriff zu verhindern. Netzwerksicherheitsregeln sollten den Zugriff auf wichtige Ports und Protokolle beschränken.
- Schwachstellenmanagement: Automatisieren und manuelles Überprüfen von Anwendungen und Infrastruktur auf Schwachstellen. Patchen Sie Schwachstellen umgehend, um das Risiko einer Ausnutzung zu verringern.
- Containersicherheit: Nutzen Sie Codequalität, Image-Scans, Laufzeitschutz und den Zugriff mit geringsten Rechten, um containerisierte Programme zu sichern. Container-Sicherheitslösungen überwachen und mindern Risiken in Containerumgebungen. Codequalität durch Nutzung der statischen Codeanalyse, um potenzielle Schwachstellen im Anwendungscode zu finden, die zur Ausweitung von Berechtigungen ausgenutzt werden können. Beim Image-Scanning werden Binärdateien und Bibliotheken auf Schwachstellen durchsucht, während beim Scannen von Code Schwachstellen im Quellcode der Anwendung hervorgehoben werden.
- Protokollierung und Überwachung: Tracken Sie das Benutzerverhalten, erkennen Sie Anomalien und reagieren Sie auf Sicherheitsereignisse in Echtzeit mit starken Lösungen. Zentralisierte Protokollierungsplattformen, Angriffserkennungssysteme und SIEM-Lösungen ermöglichen die Reaktion auf Vorfälle und die Transparenz von Sicherheitsereignissen.
- Laufzeitsicherheit: Analysiert aktiv das Verhalten und den Datenfluss der Anwendung, um Sicherheitsbedrohungen in Echtzeit zu erkennen und zu mindern.
Was sind Cloud-native Anwendungsfälle?
Cloud-native Technologie unterstützt viele Sektoren und Szenarien. Einige Anwendungsfälle für Cloud-native Anwendungen:
- Web- und mobile Anwendungen: Für deren Erstellung und Bereitstellung ist eine Cloud-native Architektur ideal. Entwickler können Microservices verwenden, um modulare, skalierbare Komponenten für unterschiedliche Workloads und Benutzer zu entwerfen. Containerisierung und Orchestrierung vereinfachen die Bereitstellung und Verwaltung, während DevOps schnell neue Funktionen bereitstellt.
- E-Commerce-Plattformen: E-Commerce-Plattformen profitieren vom Cloud-nativen Design, da sie Skalierbarkeit, Robustheit und schnelle Bereitstellungszyklen erfordern. Microservices ermöglichen modulare Produktkataloge, Warenkörbe und Zahlungsabwicklungen. Kubernetes sorgt für hohe Verfügbarkeit und automatische Skalierung, während CI/CD-Pipelines kontinuierliche Verbesserungen ermöglichen.
- IoT-Anwendungen: Vernetzte Geräte erzeugen riesige Datenmengen, weshalb eine Cloud-native Architektur für Skalierbarkeit und Verarbeitung besonders wichtig ist. Microservices können Dateneingabe, -verarbeitung und -analyse in IoT-Systemen bereitstellen. Containerisierte Bereitstellungen helfen bei der Optimierung von Ressourcen, während serverloses Computing ereignisgesteuerte Workloads verarbeitet.
- Big Data und Analysen: Cloud-native Lösungen eignen sich ideal für die Verarbeitung riesiger Datensätze und die Durchführung anspruchsvoller Berechnungen. Containerisierte Datenverarbeitungs-Frameworks wie Apache Spark und Hadoop können mit Kubernetes skaliert und optimiert werden. Ad-hoc-Datenverarbeitung und -analysen können mithilfe von serverlosem Computing durchgeführt werden.
- Banking und Fintech: Cloud-native Architektur hilft Banken und Fintech-Unternehmen beim Erstellen sicherer, skalierbarer und konformer Anwendungen. Die Konto-, Zahlungs- und Kreditabwicklung kann durch den Einsatz von Microservices modularisiert werden. Verschlüsselung und IAM sichern Finanzdaten, während Kubernetes hohe Verfügbarkeit und Disaster Recovery garantiert.
- Gesundheit und Telemedizin: EHR-, Telemedizin- und medizinische Bildgebungssysteme nutzen zunehmend Cloud-native Anwendungen. Flexible Gesundheitssysteme können erweitert werden, um Patientendaten und Transaktionen mithilfe von Microservices zu verarbeiten. Durch die Containerisierung wird der Datenschutz gewährleistet, während Kubernetes für eine grundlegende Ausfalltoleranz des Gesundheitssystems sorgt.
- Gaming und Unterhaltung: Die Cloud-native Architektur ist die Basis für Online-Gaming-Plattformen, Streaming-Services und CDNs. Microservices bieten skalierbare Gaming-Server, Authentifizierung und Algorithmen zur Inhaltsempfehlung. Serverloses Computing bewältigt Spitzenlasten, während Kubernetes leistungsstarke Inhalte und Spiele mit geringer Latenz liefert.
Wie hilft Ihnen HPE im Cloud-nativen Bereich?
HPE bietet eine umfassende Palette an Lösungen und Services, um Unternehmen bei der Einführung und Implementierung Cloud-nativer Architekturen zu unterstützen. Hier ist eine Übersicht darüber, wie HPE Sie in Ihrem Cloud-nativen Prozess unterstützen kann:
HPE GreenLake Cloud ist eine Hybrid-Cloud-Plattform, die es Unternehmen ermöglicht, Einblicke zu gewinnen und schneller Innovationen hervorzubringen, indem sie ein einheitliches Cloud-Betriebsmodell für Multi-Vendor-, Multi-Cloud- und Brownfield-IT bereitstellt. Sie können damit Ressourcen in Private- und Public Clouds bereitstellen und verwalten und dabei die Kontrolle über Ihre Daten behalten. Das ist besonders wichtig für Cloud-native Anwendungen, die möglicherweise in verschiedenen Umgebungen ausgeführt werden müssen. HPE GreenLake bietet eine einheitliche Steuerungsebene und Cloud-native Services, mit denen Sie beliebige Workloads ausführen können, einschließlich KI-Anwendungen. Dadurch werden die Abläufe vereinfacht und die Konsistenz in Ihrer gesamten Hybrid-Cloud-Umgebung wird sichergestellt.
HPE Ezmeral Runtime Enterprise unterstützt Cloud-native Praktiken in Hybrid- und Multi-Cloud-Umgebungen erheblich, indem es Open Source Kubernetes für die Bereitstellung, Verwaltung und Skalierung von Containeranwendungen nutzt, was den Übergang zu Cloud-nativen Architekturen erleichtert. Es funktioniert nahtlos in On-Premises-Rechenzentren, mehreren Public Clouds und an Edge-Standorten und bietet eine einheitliche Steuerungsebene für die Verwaltung verschiedener Kubernetes-Cluster, die für Hybrid- und Multi-Cloud-Strategien entscheidend sind. Darüber hinaus verbessert es die Cloud-native Entwicklung durch Service-Mesh-Funktionen, Beobachtbarkeitstools und GitOps-basiertes Richtlinienmanagement, während seine Data Fabric ein persistentes Datamanagement gewährleistet, das für Stateful-Anwendungen unerlässlich ist. Insgesamt bietet es eine robuste Plattform für die Einführung Cloud-nativer Prinzipien und Technologien in verschiedenen Infrastrukturen.
HPE Cloud Native Engineering Services bieten fachkundige Beratung, um Sie in Ihrem Cloud-nativen Prozess zu unterstützen. Die Experten von HPE bieten Unterstützung in verschiedenen Bereichen, darunter Bewertung, Konzeption, Implementierung und Migration. Diese Services sind auf Ihre spezifischen Anforderungen zugeschnitten, unabhängig davon, ob Sie Ihre Cloud-native Reise beginnen oder Ihre vorhandene Umgebung optimieren möchten. Darüber hinaus bietet HPE Services zur Beschleunigung der Containereinführung an, die Sie dabei unterstützen, Container und virtuelle Maschinen nahtlos zu integrieren und so Ihre betriebliche Effizienz und Agilität zu verbessern.
HPE Support und Fachwissen werden durch ein umfangreiches Partner-Ökosystem unterstützt, wodurch sichergestellt wird, dass Sie Zugriff auf das Know-how und die Tools haben, die Sie für Ihre Cloud-nativen Initiativen benötigen. HPE bietet außerdem eine robuste Community und verschiedene Ressourcen, die Ihnen dabei helfen, mehr über Cloud-native Technologien und Best Practices zu erfahren. Diese Supportstruktur stellt sicher, dass Sie die neuesten Innovationen und Methoden nutzen können, um Ihre Cloud-native Architektur zu optimieren.
