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Native Cloud Computing: Definition, Vorteile & Einsatz

Portrait von Clemens Förster Clemens Förster
23.10.2024
9 Min.

    Cloud Native Computing beschreibt die Entwicklung von Diensten, die ausschließlich in der Cloud laufen. Dabei sprechen Expert:innen von Native-Cloud-Applications (NCA). NCA basieren auf „kleinen Diensten“, den Cloud-Microservices. Eine solche Struktur bietet hohe Flexibilität und Dynamik bei der Entwicklung und Steuerung von Anwendungen.

    Cloud-native-Applikationen kommen bereits in vielen Cloud-Umgebungen von Unternehmen zum Einsatz – und das oft unbemerkt. Anwendungsgebiete sind zum Beispiel Private Cloud und Public Cloud, aber auch die Mischformen Hybrid Cloud und Multi-Cloud. Hier erfahren Sie, wie Cloud-native-Dienste arbeiten und welche Vorteile sie Ihrem Unternehmen bringen können.

    Inhaltsverzeichnis

    Was ist Native Cloud Computing?Native Cloud Services: die fundamentalen Säulen von Cloud-native-AnwendungenFunktionsweise und Merkmale der Native Cloud-Architektur Vorteile und Herausforderung von Native Cloud Computing für Ihr Unternehmen

    Was ist Native Cloud Computing?

    Der Begriff Cloud-native setzt sich aus den englischen Wörtern „cloud“ („Wolke“) und „native“ („gebürtig“) zusammen. Die Daten-Cloud ist demnach der „Entstehungsort“ aller Dienste und Prozesse einer Anwendung – im Gegensatz zu lokalen Umgebungen, also Servern vor Ort (On-Premises).
    Während On-Premises-Anwendungen für die Ausführung auf lokalen Servern eines Unternehmens auf klassischen Programmiersprachen wie C/C++, C# und Java Enterprise aufbauen, wird Code für Cloud-native-Applikationen in webzentrierten Sprachen geschrieben, zum Beispiel HTML, PHP, CSS, JavaScript und Python.
    Vergleich zwischen Cloud-native und On-Premises
    Vergleich zwischen Cloud-native und On-Premises
    Mehr zu den Unterschieden zwischen On-Premises- und Cloud-Lösungen erfahren Sie an anderer Stelle im V-Hub.
    Die sogenannte Cloud-native-Landscape hilft, eine Übersicht der damit verbundenen Technologien zu erzeugen. Dabei handelt es sich um eine interaktive Übersichtskarte der „Cloud Native Computing Foundation“, einem Zusammenschluss zahlreicher Unternehmen. Sie führt auf, welche Firmen Microservices für die unterschiedlichen Teilbereiche von Native-Cloud-Applications (NCAs) anbieten.

    Native-Cloud-Applications (NCAs): lösungsorientiert und proaktiv

    NCAs bieten also innerhalb ihrer Architektur neben flexiblen Lösungen wie Microservices und Containern auch die Möglichkeit, deklarative Programmiersprachen an entsprechenden Programmierschnittstellen (APIs) einzusetzen. Dabei steht die Problembeschreibung im Fokus. Die Applikation ermittelt darauf aufbauend automatisch einen Lösungsweg, während Service-Meshs den Datenaustausch zwischen den einzelnen Teilen der Applikation organisieren, vor allem zwischen den Microservices.
    Eine unveränderliche („immutable“) Infrastruktur beschreibt den Grundriss, auf dem eine NCA aufgebaut ist: Sie wird bei Ereignissen oder Änderungen immer wieder neu mit den benötigten Funktionen bestückt. Die Vorteile eines solchen Aufbaus liegen in der geringen Komplexität, einfachen Wartung und höheren Sicherheit.
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    Ortsunabhängig, nichtlinear, skalierbar – die Prämissen des Cloud-native-Konzepts

    Für die Entwicklung und Bereitstellung von Cloud-native-Diensten spielt der Ort eine untergeordnete Rolle – ein festes Rechenzentrum ist nicht nötig. Deshalb eignet sich Cloud-Computing ideal, um Cloud-native-Anwendungen zu verwalten.
    Ein weiteres Merkmal von Cloud-native-Anwendungen ist der zeitliche Aspekt: Entwickler:innen erschaffen Dienste und Anwendungen nicht linear wie bei herkömmlichen Programmen. Stattdessen zerlegen sie die Software in viele Komponenten, die sie getrennt voneinander entwickeln und aktualisieren. Diese Microservices fügen sich am Ende zu einer kompletten Webanwendung zusammen.
    Der Entwicklungsprozess profitiert besonders vom Cloud-native-Konzept, da er modularer und flexibler abläuft als bei On-Premises-Lösungen. Auch Updates, Bugfixes und neue Features lassen sich integrieren, ohne die grundlegende Infrastruktur zu verändern. Deshalb stehen Änderungen an der Applikation den Auftraggeber:innen und Anwender:innen meist sehr schnell zur Verfügung.
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    Native Cloud Services: die fundamentalen Säulen von Cloud-native-Anwendungen

    Im Zentrum moderner Cloud-native-Anwendungen stehen Schlüsseltechnologien wie Containerisierung, Orchestrierung und Microservices. Ein prominentes Beispiel für Native Cloud ist Kubernetes, das als Orchestrierungsplattform Container-basierte Anwendungen automatisiert und skaliert. In diesem Abschnitt gehen wir auf die fundamentalen Säulen von Cloud-native-Anwendungen ein und zeigen, wie Native Cloud Services in einer Business-Cloud Unternehmen dabei unterstützen, agiler und wettbewerbsfähiger zu werden.

    Microservices

    Microservices können auf jeder aktuellen Entwicklungsplattform erstellt werden und sind zu einem beliebten Stil in der Architektur moderner Webanwendungen geworden. Bei Microservices handelt es sich um kleine, unabhängige Dienste, die an verschiedenen Stellen in der Applikation arbeiten. Innerhalb eines größeren Domänenkontextes bringen sie jeweils eine bestimmte Geschäftsfunktion ein.

    Container

    Container bündeln Datenströme unterschiedlicher Formate zu einem einzigen. Entwickler:innen von Cloud-native-Anwendungen packen dafür Microservices in ein Container-Image. Diese Datei enthält den Code, seine Abhängigkeiten und die Laufzeitumgebung.
    Die Images lagern in einer Container-Registrierung, die als Bibliothek dient. Sie kann überall liegen: auf dem lokalen Entwicklungsrechner, im Rechenzentrum eines Unternehmens oder in der Cloud. Programme wie Docker sorgen dabei für die intelligente Verwaltung dieser Container-Bibliotheken. Container und deren Verwaltung können zudem als Containers-as-a-Service (CaaS) gebucht werden.
    Diagramm der Elemente von Cloud-native-Anwendungen
    Systeme im Cloud-native-Umfeld basieren auf den folgenden vier grundlegenden Säulen.

    Automatisierung

    Das Prinzip Infrastructure-as-Code (IaC) stellt Plattformen und Anwendungen automatisch bereit. Entwickler:innen müssen daher Cloud-Umgebungen für Microservices nicht mehr manuell konfigurieren.
    Updates der Microservices erfolgen kontinuierlich und sind Teil der Automatisierung. Die Auslieferung geschieht ohne Zeitverzug. Man spricht von Continuous Delivery („durchgängige Auslieferung”), da Anwender:innen bei Cloud-native-Anwendungen nicht auf die Fertigstellung der gesamten Software („Monolith”) warten müssen.

    DevOps (Developers & Operations)

    DevOps (Developers & Operations) bezieht sich auf die enge Zusammenarbeit von Entwickler:innen (Developers) und Anwender:innen des Unternehmens oder der Kund:innen (Operations). Ihr ständiger Austausch bei der Entwicklung von Cloud-Anwendungen stellt sicher, dass diese die Unternehmensbedürfnisse erfüllen und sich bei veränderten Bedingungen anpassen lassen. DevOps zielen darauf ab, alle Microservices von Cloud-native-Anwendungen reibungslos zu integrieren, um eine kontinuierliche Auslieferung zu gewährleisten.

    Funktionsweise und Merkmale der Native Cloud-Architektur

    Die vier Cloud-native-Säulen greifen ineinander und hängen voneinander ab. Auf der Entwicklungsseite bilden Microservices und Container die Basis für Cloud-native-Anwendungen. Strategisch stehen Continuous Delivery und DevOps-Prozesse im Mittelpunkt der Automatisierung. Sind diese gut abgestimmt, entsteht bei der (Weiter-)Entwicklung einer Anwendung ein kontinuierlicher Austausch, um Inhalt und Struktur zu verbessern.
    Das besondere Merkmal einer Cloud-native-Architektur liegt in der Kombination vieler lose gekoppelter Microservices. Dies ermöglicht eine Registrierungsstruktur auf Basis einzelner, portabler Container. Durch standardisierte APIs sind die Dienste so reibungslos verknüpft, dass Anwender:innen nicht bemerken, dass sie mit einer aus vielen separaten Services bestehenden Applikation arbeiten.
    Ein weiteres Merkmal von Cloud-native-Anwendungen ist die Skalierbarkeit: Im Gegensatz zu lokal gehosteten Lösungen (On-Premises) passt sich eine Cloud-native-Anwendung exakt an den Bedarf an. Die Leistungsfähigkeit steigt durch Upgrades einzelner Microservices und nicht durch eine Aufrüstung der gesamten Anwendung. Dies geschieht ereignisgesteuert und läuft bei vielen Cloud-native-Lösungen automatisiert ab.
    Entwickler:innen integrieren neue Programm-Features in Echtzeit. Während sie On-Premises-Anwendungen für individuelle Updates deaktivieren müssen, ist dies bei NCAs nicht notwendig. Der Rollout erfolgt ohne Downtime des Programms.
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    Vorteile und Herausforderung von Native Cloud Computing für Ihr Unternehmen

    Der Einsatz von Cloud-native-Anwendungen bietet gegenüber On-Premises-Lösungen verschiedene Vorteile:
    • Geschwindigkeit: Cloud-Anwendungen lassen sich schnell an veränderte Marktbedingungen anpassen. Updates sind ohne Verzögerung möglich.
    • Zuverlässigkeit: Bei Problemen bleiben Cloud-Anwendungen funktionsfähig. Wartungen sind ohne kompletten Systemausfall möglich.
    • Flexibilität: Funktionen und Kapazitäten lassen sich jederzeit an den Bedarf anpassen.
    • Verfügbarkeit: Mitarbeiter:innen können von überall und mit jedem Gerät auf die Anwendungen zugreifen.
    • Kosten: Statt teurer Einmallizenzen fallen moderate, anpassbare Abogebühren an.
    Microservices bringen aber auch Herausforderungen für Unternehmen mit sich. Folgende Fragen sollten Sie beantworten, bevor Sie eine eigene Cloud-native-Architektur auf der Basis von Microservices nutzen:
    • Kommunikation: Wie interagieren Frontend-Anwendungen mit Backend-Diensten? Ist ein Gateway für Kontrolle und Sicherheit nötig? Wie kommunizieren Backend-Dienste untereinander bei hoher Last?
    • Ausfallsicherheit: Was passiert, wenn ein Dienst nicht antwortet oder ausfällt? Wie wird die Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems sichergestellt?
    • Datenverwaltung: Wie greifen Sie auf Daten verschiedener Microservices zu und wie übertragen Sie diese zwischen Diensten?
    • Sicherheit: Welchen Sicherheitsanforderungen unterliegen Ihre Microservices in Bezug auf Ihre Geschäfts- und Kundendaten? Sind die Dienste in der Lage, vertrauliche Daten sicher zu speichern und zu verwalten? Entspricht der Umgang mit den Daten den Anforderungen der europäischen Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO)?
    Ein übersichtliche Zusammenfassung genereller Cloud-Vorteile finden Sie in diesem Artikel.
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    Sie können bestehende On-Premises-Lösungen nicht einfach so auf Cloud-native umstellen. Bevor Sie eine Cloud-native-Entwicklung einführen, sollten Sie deshalb folgende Dinge berücksichtigen:
    • Konzeptionierung: Bestimmen Sie mit Ihren Mitarbeiter:innen einen Anforderungskatalog.
    • Sicherheitskonzept prüfen: Etablieren Sie ein cloudzentriertes Sicherheitsmodell.
    • Anpassung von Anwendungen: Lösen Sie monolithische Anwendungen in Microservices auf.
    • Schulung der Mitarbeiter: Die Nutzung von Cloud-Diensten kann neue Fähigkeiten erfordern. Mitarbeiter brauchen Schulungen für die neuen Tools.
    • Kostenanalyse: Erstellen Sie ein geändertes Kostenprofil.
    • Schrittweise vorgehen: Migrieren Sie nicht alles auf einmal. Beginnen Sie mit weniger kritischen Anwendungen und sammeln Sie Erfahrungen. So können Sie Risiken minimieren.
    Wenn Sie einen Wandel in der Entwicklungs- und Projektarbeit anstreben, sollten Sie nicht nur NCAs einführen. Nutzen Sie stattdessen den Cloud-native-Ansatz als grundlegendes Organisationsprinzip für Ihre Projektarbeit und -koordination.
    Ersetzen Sie das Silodenken durch agile und kooperative Organisationsformen: Teams und Abteilungen sollten nicht isoliert arbeiten und Projekte nach dem linearen Wasserfallprinzip umsetzen. Damit Aufgabe und Prozesse an veränderte Anforderungen angepasst werden können, empfehlen sich stattdessen agile Methoden wie Scrum oder Kanban, die den Kern und Entwicklungsstand von Aufgaben für alle Projektmitglieder ersichtlich und diskutierbar machen. . Cloud-native-Anwendungen entfalten ihre Stärken erst dann voll, wenn die Zusammenarbeit in Ihrem Unternehmen diesen Prinzipien folgt.
    Drei Männer und eine Frau betrachten Code auf einem Bildschirm
    Das Cloud-native-Konzept kann die Arbeit von Projektteams in Ihrem Unternehmen agiler, flexibler und leistungsfähiger machen.

    Das Wichtigste zu Native Cloud Computing in Kürze

    • Definition: Native Cloud Computing bezieht sich auf den Ansatz, Anwendungen und Dienste speziell für die Cloud-Umgebung zu entwickeln und dabei Cloud-native Technologien wie Container und Microservices zu verwenden.
    • Skalierbarkeit: Cloud-native Anwendungen sind stark skalierbar, da sie auf einer verteilten Architektur basieren.
    • Agilität: Der Einsatz von Microservices und Containern ermöglicht es, Anwendungen schnell und flexibel zu entwickeln, bereitzustellen und zu aktualisieren.
    • Kostenoptimierung: Durch bedarfsgerechte Ressourcennutzung und Abrechnung können Unternehmen Kosten reduzieren und ihre Infrastruktur effizienter betreiben.
    • Widerstandsfähigkeit: Cloud-native Anwendungen sind dank verteilter Systeme und Redundanz weniger anfällig für Ausfälle.
    • Automatisierung und DevOps: Cloud-native Plattformen fördern die Integration von Automatisierungs- und DevOps-Praktiken. Dadurch sind schnellere Markteinführungen sowie Prozessanalysen und -anpassungen möglich.
    Portrait von Clemens Förster Clemens Förster
    23.10.2024
      # Tags:CloudDigitale VorreiterDigitalInnovation
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