Was leistet AWS Fargate

AWS Fargate ist ein serverloser Computing-Service von Amazon Web Services (AWS), der es ermöglicht, Container-Anwendungen ohne die Notwendigkeit zu betreiben, zu verwalten oder sich Gedanken über die zugrunde liegende Infrastruktur zu machen. Fargate bietet eine nahtlose Integration mit den Container-Orchestrierungssystemen Amazon Elastic Container Service (ECS) und Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS). Der Hauptvorteil von Fargate liegt darin, dass es Entwicklern ermöglicht, sich vollständig auf das Design und die Entwicklung ihrer Anwendungen zu konzentrieren, während AWS die Verwaltung der Infrastruktur übernimmt.

Funktionsweise von AWS Fargate

1. Container-Orchestrierung mit Fargate und ECS/EKS

AWS Fargate wird häufig in Kombination mit Amazon Elastic Container Service (ECS) oder Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS) verwendet. Diese beiden Dienste fungieren als Container-Orchestrierungssysteme, die die Bereitstellung, Verwaltung und Skalierung von Containern erleichtern.

ECS mit Fargate: Bei der Nutzung von ECS mit Fargate erstellt der Benutzer eine Task-Definition, die alle Parameter für die Container-Ausführung definiert. Eine Task-Definition spezifiziert das Docker-Image, das verwendet werden soll, die Ressourcenanforderungen (wie CPU und Arbeitsspeicher), Umgebungsvariablen, Volumes und Netzwerkeinstellungen. Sobald die Task-Definition erstellt ist, kümmert sich Fargate um die Ausführung dieser Tasks, indem es die erforderlichen Ressourcen dynamisch bereitstellt.
EKS mit Fargate: EKS bietet Kubernetes als Managed Service, und mit Fargate können Kubernetes-Pods ohne direkte Verwaltung von Knoten ausgeführt werden. Benutzer erstellen Kubernetes-Pods und überlassen es Fargate, die Pods auf der benötigten Infrastruktur auszuführen. Dies vereinfacht das Kubernetes-Management, indem es die Verwaltung von Worker-Knoten überflüssig macht.

2. Skalierbarkeit und Automatisierung
Eine der zentralen Funktionen von AWS Fargate ist die automatische Skalierung. Fargate überwacht kontinuierlich die Anforderungen der ausgeführten Container und passt die bereitgestellten Ressourcen entsprechend an.

Automatische Skalierung: Wenn die Last auf einem Container zunimmt (z. B. durch erhöhte Benutzeranfragen oder rechenintensive Aufgaben), stellt Fargate automatisch mehr Ressourcen bereit, um sicherzustellen, dass die Anwendung reibungslos läuft. Diese Ressourcenanpassung erfolgt ohne manuelle Eingriffe und ist sowohl horizontal (durch Hinzufügen weiterer Container) als auch vertikal (durch Erhöhung der zugewiesenen Ressourcen für bestehende Container) möglich.
Ressourcenfreigabe: Nach Abschluss der Aufgaben oder bei Verringerung der Last gibt Fargate die nicht mehr benötigten Ressourcen frei. Dies ermöglicht eine effiziente Ressourcennutzung und senkt die Betriebskosten, da keine unnötigen Kapazitäten beibehalten werden.

3. Sicherheit und Isolation
Sicherheit ist ein wesentlicher Aspekt bei der Ausführung von Container-basierten Anwendungen. AWS Fargate stellt sicher, dass jeder Container in einer isolierten Umgebung ausgeführt wird.

Isolierte Umgebungen: Jeder Fargate-Task wird in einer eigenen virtuellen Maschine ausgeführt, die vollständig vom zugrunde liegenden Host-Cluster getrennt ist. Diese Isolation minimiert das Risiko von Sicherheitsverletzungen durch andere Container oder Anwendungen, die auf demselben Cluster ausgeführt werden.
Sicherheitsrichtlinien: Fargate unterstützt die Integration mit AWS Identity and Access Management (IAM), um den Zugriff auf Ressourcen und Services zu kontrollieren. Zudem können Netzwerkzugriffsregeln mithilfe von Sicherheitsgruppen und Network Access Control Lists (NACLs) konfiguriert werden, um den Datenverkehr zwischen den Containern und anderen Ressourcen streng zu reglementieren.

Technische Details von AWS Fargate

AWS Fargate bietet eine Vielzahl technischer Merkmale, die speziell darauf ausgerichtet sind, die Verwaltung und Ausführung von Containern zu optimieren. Im Folgenden werden die wichtigsten technischen Details von Fargate erläutert.

1. Ressourcenmanagement
Fargate bietet eine granulare Kontrolle über die Zuweisung von Rechenressourcen wie CPU und Arbeitsspeicher. Dies ermöglicht es Entwicklern, die Ressourcenanforderungen für jeden Container präzise zu definieren.

CPU- und Speicherzuweisung: Bei der Erstellung einer Task-Definition (in ECS) oder eines Pods (in EKS) können Benutzer die exakte Menge an CPU und RAM angeben, die für den Container erforderlich ist. Fargate unterstützt dabei sowohl vCPU- als auch RAM-Zuweisungen, die von sehr geringen bis zu hohen Werten reichen können. Diese Flexibilität erlaubt es, Container sowohl für kleine Microservices als auch für große, rechenintensive Anwendungen zu optimieren.
Kostenoptimierung: Da die Abrechnung bei Fargate auf Basis der tatsächlich genutzten Ressourcen erfolgt, können Unternehmen ihre Kosten besser kontrollieren und optimieren. Fargate berechnet die Kosten basierend auf den spezifizierten CPU- und Speicheranforderungen pro Sekunde, was eine sehr feingranulare Abrechnung ermöglicht.

2. Netzwerkeinstellungen
AWS Fargate integriert sich nahtlos in das AWS Virtual Private Cloud (VPC)-Netzwerk, was eine sichere und flexible Netzwerkarchitektur ermöglicht.

VPC-Integration: Jeder Fargate-Task kann in einer spezifischen VPC ausgeführt werden, die vom Benutzer konfiguriert wird. Dies erlaubt es, Container in einer isolierten Netzwerkumgebung auszuführen, die durch Sicherheitsgruppen und NACLs geschützt ist. Diese Netzwerkeinstellungen können auf Subnet-Ebene angepasst werden, um sicherzustellen, dass der Netzwerkverkehr nur über sichere, von AWS verwaltete Kanäle läuft.
Sicherheitsgruppen: Benutzer können Sicherheitsgruppen für ihre Fargate-Tasks definieren, die den eingehenden und ausgehenden Datenverkehr regeln. Sicherheitsgruppen fungieren als virtuelle Firewalls, die den Zugriff auf die Container einschränken und nur autorisierten Traffic zulassen.
Load Balancing: Fargate unterstützt die Integration mit dem AWS Application Load Balancer (ALB) und Network Load Balancer (NLB), wodurch eingehende Anfragen automatisch auf mehrere Container verteilt werden können. Diese Load Balancer können sowohl HTTP/HTTPS-Traffic als auch TCP-Traffic handhaben und ermöglichen so eine hohe Verfügbarkeit und Skalierbarkeit von Anwendungen.

3. Logging und Monitoring
Fargate bietet umfassende Tools zur Überwachung und Protokollierung von Container-Anwendungen, die eine einfache Verwaltung und Fehlerbehebung ermöglichen.

CloudWatch-Integration: Fargate ist nahtlos in Amazon CloudWatch integriert, wodurch Logs und Metriken automatisch gesammelt und überwacht werden können. CloudWatch Logs erfasst alle Protokollinformationen aus den Containern, während CloudWatch Metrics verschiedene Leistungsmetriken wie CPU- und Speicherauslastung überwacht. Diese Metriken können verwendet werden, um Alarme einzurichten und bei Erreichen bestimmter Schwellenwerte automatisch Maßnahmen zu ergreifen.
Container Insights: AWS bietet mit CloudWatch Container Insights ein spezielles Feature, das detaillierte Überwachungs- und Diagnosedaten für Container-Anwendungen bereitstellt. Diese Funktion erlaubt es, die Performance und den Zustand der Container sowie die zugrunde liegende Infrastruktur zu visualisieren und zu analysieren.
Distributed Tracing: Für Anwendungen, die über mehrere Microservices verteilt sind, unterstützt Fargate auch die Integration mit AWS X-Ray. X-Ray ermöglicht es Entwicklern, Anfragen über verschiedene Dienste hinweg zu verfolgen und Engpässe oder Fehlerquellen in der Architektur zu identifizieren.

Vorteile von AWS Fargate

Vereinfachtes Infrastrukturmanagement: Mit Fargate entfällt die Notwendigkeit, sich um die Bereitstellung und Verwaltung von Servern oder Clustern zu kümmern. Dies ermöglicht Entwicklern, sich auf das Schreiben von Code und die Entwicklung neuer Features zu konzentrieren.
Kostenoptimierung: Da Fargate nur die tatsächlich genutzten Ressourcen in Rechnung stellt, können Unternehmen ihre Cloud-Ausgaben optimieren. Durch die automatische Skalierung werden Ressourcen effizienter genutzt, und es entstehen keine Kosten für ungenutzte Kapazitäten.
Hohe Flexibilität und Skalierbarkeit: Fargate skaliert automatisch nach oben und unten, je nach Anforderungen der Anwendung. Dies ist besonders vorteilhaft für Anwendungen mit variabler Last, da Ressourcen nach Bedarf angepasst werden.
Sicherheit und Isolation: Durch die Ausführung von Containern in isolierten Umgebungen bietet Fargate ein hohes Maß an Sicherheit. Dies minimiert das Risiko von Sicherheitsproblemen, die durch gemeinsam genutzte Ressourcen entstehen könnten.

Nachteile

Eingeschränkte Kontrolle über die Infrastruktur: Da Fargate die gesamte Infrastruktur verwaltet, haben Benutzer weniger Kontrolle über die zugrunde liegenden Ressourcen. Dies kann für Anwendungen, die spezifische Hardwareanforderungen haben, einschränkend sein.
Kosten im Vergleich zu EC2: In einigen Fällen kann Fargate teurer sein als das direkte Management von EC2-Instanzen, insbesondere bei Anwendungen mit konstant hoher Last, bei denen die Vorteile der automatischen Skalierung weniger relevant sind.
Latenz bei Startzeiten: Obwohl Fargate in den meisten Fällen schnell ist, kann es gelegentlich zu einer leichten Verzögerung beim Starten von Containern kommen, da die Ressourcen dynamisch bereitgestellt werden.

Fazit

AWS Fargate ist eine leistungsfähige Lösung für Unternehmen, die Container-Anwendungen entwickeln und bereitstellen möchten, ohne sich um die zugrunde liegende Infrastruktur kümmern zu müssen. Es bietet erhebliche Vorteile in Bezug auf Skalierbarkeit, Sicherheit und Einfachheit, ist jedoch möglicherweise nicht für alle Anwendungsfälle ideal, insbesondere wenn eine feinere Kontrolle über die Infrastruktur erforderlich ist. Für viele moderne Anwendungen, insbesondere in der Entwicklung von Microservices und CI/CD-Pipelines, stellt Fargate jedoch eine optimale Lösung dar, die Zeit und Ressourcen spart und gleichzeitig die Agilität erhöht.