Cloud Native 2022 – einfach erklärt 

AWS Spezialist Michael Baumöl bei SEQUAFY

Michael Baumöhl

Cloud Consultant

Michael probiert gerne neue Technologien aus, um sein Leben zu vereinfachen und ist hier auch stets bestens informiert. Er besitzt umfassendes Expertenwissen in AWS, unterstützt SEQUAFY jedoch auch im Bereich Microsoft 365 und Microsoft Azure. Seine Akribie hilft ihm dabei, selbst komplexe Aufgabenstellungen schnell und effizient zu lösen.

Cloud Computing ist in der Software-Entwicklung schon lange kein kurzlebiger Hype mehr. Für viele Unternehmen ist die Cloud der Motor zur notwendigen Digitalisierung neuer Geschäftsmodelle und für die Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit geworden. Zur IT-Infrastruktur der Cloud passend, wurde Cloud Native als Entwicklungsmethode geschaffen. Mittels dieser Methode können DevOps-Teams sicherstellen, dass sämtliche Anwendungen cloud-gerecht konzipiert und entwickelt werden.

Ganz klar – Cloud Native ist der moderne Weg Software zu entwickeln. Was steckt jedoch hinter diesem Ansatz, der sich viele State-of-the-Art-Entwicklungstechniken wie z.B. Container, Microservices, Agile, CI/CD oder Devops zunutze macht?

Cloud Native – kurz erklärt

Mit Cloud Native wird ein Software-Entwicklungs-Ansatz beschrieben, der Applikationen so konzipiert, dass diese von Anfang an für den Einsatz in der Cloud funktionieren.

Ergebnis sind sogenannte NCAs (Native-Cloud-Applikationen), welche dazu in der Lage sind, die Stärken der Cloud-Computing-Architektur vollständig zu nutzen.

Was ist Cloud Native?

Beim Cloud Native Computing handelt es sich um ein Konzept in der Software Entwicklung, vollständig auf Cloud Infrastrukturen zu setzen. Dieser Ansatz wird durch skalierbare und flexible Technologien wie Container, Microservices oder Functions as a Service umgesetzt. Ebenfalls kommen agile Methoden in der Software Entwicklung wie DevOps zum Einsatz.

Mit diesen Eigenschaften ist Cloud Native besonders auf die Entwicklung von Anwendungen ausgelegt, die auf Cloud Infrastrukturen laufen sollen. Solche Cloud Native Applikationen sind für Private wie Hybrid Clouds konzipiert.

Infografik: Was ist Cloud Native?

Was ist die genaue Definition?

Es gibt eine Reihe von Eigenschaften, die charakteristisch für Cloud Native sind. Dazu gehört der Aufbau der Anwendungen. Der Architekturstil folgt strikt einem modularen Aufbau. Im Endergebnis entsteht so eine Anwendung, die alle gewünschten Funktionen bietet, wobei jedoch jeder einzelne Service durch einen eigenen Prozess bereitgestellt wird.

Zur Cloud Native Definition gehört außerdem der Fokus auf die Skalierbarkeit der Anwendungen. Dies hängt mit den Eigenschaften des Cloud Computing zusammen. Cloud Anwendungen laufen auf Infrastrukturen, die über Container, Cluster und virtuelle System faktisch unbegrenzt in der Leistung skalierbar sind. Dementsprechend sind auch die Anwendungen für Cloud Native so aufgebaut, dass sie eine Lastskalierbarkeit mitbringen und in unterschiedlichsten Umgebungen einsetzbar sowie problemlos erweiterbar sind. Diese Eigenschaft wird auch als Autoscaling bezeichnet.

Im Ergebnis erstellst Du mit Cloud Native elastische Plattform, die über eine Self-Service-Schnittstelle die gewünschten Services über ein Netzwerk bereitstellt.

Warum basiert die Architektur auf Microservices?

Microservices bilden in Cloud Native die Infrastruktur der Cloud Computing Architektur. Ein Microservice ist ein in sich geschlossener Baustein, der eine einzelne bestimmte Funktion bereitstellt. Cloud Native setzt sich aus einer Reihe von Microservices zusammen. Über Schnittstellen kommunizieren die einzelnen Microservices untereinander sowie mit der zentralen Anwendung, die für die Orchestrierung zuständig ist.

Die einzelnen Microservices laufen wiederum in eigenen Umgebungen, die auf Container Technologien basieren. Dies sind abgekapselte virtuelle Umgebungen, die im Unterschied zu einem VPS auf einem Betriebssystem und nicht auf einer Plattform aufgesetzt sind. Somit ist der Betrieb von unzähligen Containern auf einer Plattform möglich. Du orchestrierst diese zentral und führst alle Dienste zu einer Anwendung zusammen. Dennoch bleiben die einzelnen Container vollkommen selbstständig und unabhängig. Dies führt zu einer dezentralen Infrastruktur, die flexibel und horizontal skalierbar ist.

Gerade bei der Entwicklung von Anwendungen siehst Du die Vorteile von Microservices und Containern. Teil der Anwendungsentwicklung sind Tests und Verbesserungen einzelner Programmkomponenten. Durch die Trennung jeder Funktion in separate Microservices mit Container Technologien ist es sehr einfach, einzelne Komponenten zu verändern. Agile Modelle für die Software Entwicklung wie DevOps sehen eine optimierte Entwicklung im laufenden Betrieb vor. Gerade mit Cloud Native schaffst Du eine ideale Infrastruktur, die dies ermöglicht.

Container und Microservices erleichtern Dir auch die Einbindungen von einzelnen Komponenten, die bereits fertig konfiguriert sind und einen bestimmten Dienst bereitstellen. Dies ist beispielsweise mit Open Source der Fall. Auf diese Weise beschleunigst Du mit Cloud Native die Software Entwicklung, indem Du bestimmte Programmfunktionen auf diesem Weg bereitstellst.

Warum erfordert dieses Konzept einen kulturellen Wandel?

Zum einen ist Cloud Native ein Ansatz, wie Du Anwendungen entwickelst. Zum anderen erfordert die Umsetzung dieses Konzepts auch einen Wandel in der Herangehensweise und dem Umgang mit Software. Das Cloud Native Computing verändert eine Reihe von Methoden, was das Deployment und die Update-Zyklen betrifft. Nur wenn Dir dieser kulturelle Wandel im Umgang mit den Plattformen gelingt, kannst Du das volle Potenzial von Cloud Native aktivieren.

Dies betrifft zunächst die Art der Hardwarebereitstellung. Klassische Server-Applikationen werden On Premises installiert, also auf Deiner eigenen Infrastruktur. Cloud Native hingegen erfordert eine konsequente Verlagerung der Plattformen in die Cloud. Grundsätzlich lassen sich solche Strukturen auch On Premises erstellen, wenn die eigene Infrastruktur auf den Betrieb als Private Cloud oder Hybrid Cloud ausgelegt ist. Im Kern bleibt jedoch, dass Cloud Native für Anwendungen in der Cloud konzipiert ist.

Ein weiterer Punkt betrifft die Release-Zyklen von Updates. Gerade hier geht es um die Stärken von Cloud Native. Die Architektur mit Containern und Microservices ermöglicht es, Anwendungen über Continuous Integration und Continuous Deployment besonders schnell weiterzuentwickeln. Machst Du von dieser Möglichkeit keinen Gebrauch, verschenkst Du einen der Kernvorteile von Cloud Native.

Es geht somit auch darum, die Herangehensweise in der Software Entwicklung an Cloud Native anzupassen. Der Einsatz von DevOps oder generell agilen Methoden bei der Entwicklung und dem Betrieb von Software-Plattformen passt zum Cloud Native Konzept und fördert eine schnelle Optimierung sowie Weiterentwicklung von Anwendungen. Auf diese Weise schaffst Du die strukturellen und organisatorischen Voraussetzungen, um Cloud Native sowie die so entstehenden Softwareprodukte zum Erfolg zu führen.

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Worauf beruht der Cloud Native Ansatz?

Im Mittelpunkt steht die Idee, die Vorteile des Cloud Computings auf die Entwicklung von eigenen Applikationen zu übertragen. Bei Services aus dem Bereich Cloud Computing bist Du an die Funktionen und Dienste gebunden, die Anbieter von Public Cloud Services bereitstellen. Eigene Apps auf lokaler Infrastruktur bieten hingegen nicht diese Flexibilität und Skalierbarkeit vom Cloud Computing. Cloud Native schlägt hier die Brücke und vereint die Vorteile aus beiden Welten.

Zudem passt dieser Ansatz optimal zu den Anforderungen moderner Unternehmen und Organisationen. Die Digitalisierung erfasst immer weitere Bereiche des Alltags. Dazu gehört auch das Kerngeschäft von vielen Unternehmen. Das klassische Cloud Computing bietet vor allem Basisfunktionen in sehr starren Varianten, beispielsweise in Form von Cloud Speichern oder virtuellen Servern. Softwareplattformen für das Kerngeschäft müssen hingegen sehr individuelle Funktionen bietet. Hier ist Anpassungsfähigkeit gefragt. Auch das deckt der Cloud Native Ansatz ab und ermöglicht die fokussierte Entwicklung von Applikationen, die exakt auf einen bestimmten Aufgabenbereich angepasst sind.

Merkmale von Cloud Native Anwendungen

Beim Einsatz erkennen die Nutzer von Cloud Native Applikationen keinen Unterschied zu anderen Plattformen. Die Merkmale von Cloud Native siehst Du vor allem bei der Architektur. Microservices und Container Technologie sind das auffälligste Merkmal, die den Aufbau bestimmen. Über APIs kommunizieren die einzelnen Services miteinander. Die Orchestrierung übernimmt ein Tool wie Kubernetes.

Durch diesen Aufbau können die einzelnen Services simultan Teil von mehreren Plattformen seinen. Die Architektur ist somit frei kombinierbar, was ein interessanter Aspekt ist. Weiterhin bieten Plattformen mit dieser Architektur einen hohen Grad der Automatisierung, besonders was die Skalierung von Ressourcen betrifft.

Ein weiteres Merkmal ist die Möglichkeit, dass Du Updates in Echtzeit ausrollen kannst. Dies verhindert Downtimes und sorgt dafür, dass die Plattformen sich bei Aktualisierungen ebenso verhalten wie externe Dienste im Cloud Computing.

Was ist die Cloud Native Computing Foundation?

Die Cloud Native Computing Foundation (CNCF) besteht seit 2015. Es handelt sich um einen Zusammenschluss von zahlreichen bekannten IT-Unternehmen. Die Linux Foundation leitet das Projekt und in der Cloud Native Computing Foundation sind über 500 Unternehmen aus dem IT-Sektor versammelt.

Cloud Native Computing Foundation
Cloud Native Computing Foundation

Die CNCF hat es sich zum Ziel gesetzt, Konzepte wie Cloud Computing, Microservices und die Virtualisierung mit Containern zu fördern. Dabei stehen vor allem Open Source und Linux im Fokus. Einige der bekanntesten Plattformen, die durch die Förderung der Cloud Native Computing Foundation entstanden sind, sind Kubernetes oder das Monitoringtool Prometheus. Kubernetes ist im Bereich der Container-Orchestrierung ein de facto Standard.

Der Vergleich zu traditionellen Anwendungen und Strukturen

Zwischen Cloud Native Applikationen und klassischen Anwendungen für die Installation On Premises gibt es eine Reihe von klaren Unterschieden. Dies beginnt bereits bei der Programmiersprache. Die traditionelle Anwendungsentwicklung basiert auf C++, Java Enterprise und ähnlichen Sprachen. Cloud Native baut hingegen auf web-orientierten Entwicklungsumgebungen und Programmiersprachen auf. Dazu gehören beispielsweise CSS, .NET, Node.js oder Python.

Cloud Native Update Strategie

Ein zentraler Unterschied ist die Update-Strategie. Cloud Native legt agile Konzepte wie Continuous Integration und Continuous Deployment an den Tag. Dies ermöglicht schnelle Updates mit kurzen Intervallen, die im Live-Betrieb ausgerollt werden, ohne dass Deine Nutzer dies bemerken. Die Entwicklung für Updates für klassische Anwendungen ist deutlich komplizierter und zeitaufwändiger. Dies erfordert zudem das Compiling der Anwendung sowie ein Roll-Out in Form von Installationen bei Updates. Bei Cloud Native erfolgt die Aktualisierung der betreffenden Systemkomponente isoliert und direkt im Container.

Cloud Native Anwendungen

Anwendungen in Cloud Native sind spezifisch für die Cloud konzipiert und laufen optimal in diesen Umgebungen. Sie sind deshalb enorm anpassungsfähig und einfach zu migrieren, da sie plattformunabhängig sind. Bei klassischen On Premises Applikationen kann dies anders aussehen. Diese sind an bestimmte Umgebungen oder Betriebssysteme gebunden.

Cloud Native Aufbau

Der modulare Aufbau ist ein weiterer großer Unterschied zwischen Cloud Native und klassischen Anwendungen. Traditionelle Applikationen sind ein Gesamtkonzept. Durch die modulare Architektur von Cloud Native präsentieren sich solche Applikationen hingegen flexibler und anpassungsfähiger. Gerade langfristig erkennst Du hier die Unterschiede in der Praxis. Eine Cloud Native App kannst Du jederzeit um Funktionen erweitern oder bestimmte Programmbausteine entfernen. Solche Cloud Native Anwendungen wachsen also mit und passen sich veränderten Anforderungen unglaublich schnell an.

Skalierbarkeit & Elastizität von Cloud Native

Bei der Skalierbarkeit und Elastizität zeigen sich ebenfalls die Unterschiede der zwei Architekturen. Cloud Native ist in der Lage, sehr flexibel auf unterschiedliche Lasten zu reagieren. Dies betrifft sowohl Lastspitzen als auch verschiedene Szenarien durch eine wachsende Grundlast. Aus der Cloud-Infrastruktur können theoretisch unbegrenzt Ressourcen angefragt und freigegeben werden. Über das automatische Loadbalancing ist eine dynamische Anpassung möglich und die Cloud Native App gibt diese umgehend wieder frei, wenn die Last sinkt. On-Premises-Applikationen sind hingegen an die verfügbaren Ressourcen des Servers, auf dem die Anwendung installiert ist, gebunden.

FAQ – häufig gestellte Fragen zu Cloud Native

Was ist eine Cloud Native Anwendung?

Bei einer nativen Cloud-Anwendung (NCA) handelt es sich um ein Programm, das speziell für Cloud-Computing-Architektur entwickelt wurde. Eine NCA nutzt die Vorteile von Cloud-Computing-Frameworks, die zusammengesetzt sind aus lose gekoppelten Cloud-Services.

Was ist Cloud Native Development?

Cloud-native Development bezeichnet eine agile, konzeptionelle Methode, die die vollständige Entwicklung und Ausführung von Anwendungen in der Cloud unterstützt. Dabei kommen Tools wie Kubernetes zum Einsatz, die in der Cloud sowohl bereitgestellt als auch genutzt werden.

Was ist eine Cloud Native Architektur?

Eine Cloud-Native Architecture (CNA) bezeichnet eine Architektur, die explizit für den Einsatz in der Cloud konzipiert ist. CNA bildet dabei die Grundlage für im Internet angebotene Produkte und/oder Services. Dabei erhalten zwei nichtfunktionale Anforderungen im Zusammenhang mit der Cloud besondere Bedeutung: Elastizität und Resilienz.

Was ist Cloud Native Security?

Cloud-Native Architekturen umfassen Cloud-Services wie serverlose Sicherheit, Container, PaaS (Platform as a Service) oder Microservices. Diese können flexibel miteinander kombiniert werden und sind nicht fest an bestimmte Komponenten der Infrastruktur gebunden.

Was sind native Services?

Cloud Native soll als Ansatz sicherstellen, dass Anwendungen direkt von Anfang an für die Cloud-Computing-Architektur konzipiert und entwickelt werden. Die von der Cloud bereitgestellten Services werden konsequent von den Cloud-native-Anwendungen genutzt und basieren auf Microservices.

Warum Cloud Native?

Ganz einfach: Elastizität. In der Regel nutzen Cloud-native Anwendungen die Vorteile der Elastizität der Cloud, indem der Verbrauch an den Bedarf angepasst wird. Im Fall von On-Premises-Anwendungen würde zusätzliche physische Infrastruktur erforderlich, damit effektiv skaliert werden kann.

Unser Fazit

Mit Cloud Native steht Dir ein Konzept zur Verfügung, das die Entwicklung von Anwendungen mit enormer Flexibilität und Skalierbarkeit ermöglicht. Für die effiziente Umsetzung von Cloud Native ist jedoch ein Umdenken in der Mentalität erforderlich, gerade was die Herangehensweise im Bereich der Software Entwicklung betrifft.

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