Was versteht man unter Serverless Computing

Serverless Computing ist ein Cloud-Bereitstellungsmodell, bei dem Anwendungen ausgeführt werden, ohne dass Entwickler die zugrunde liegende Serverinfrastruktur verwalten müssen. Funktionen oder Dienste werden ereignisgesteuert ausgeführt, und die Skalierung sowie Wartung der Ressourcen übernimmt der Cloud-Anbieter. Die Abrechnung erfolgt nutzungsbasiert, basierend auf der tatsächlichen Laufzeit oder den ausgeführten Funktionsaufrufen. Serverless Computing eignet sich besonders für dynamische Workloads und ermöglicht eine schnelle, flexible und kosteneffiziente Entwicklung moderner Anwendungen.

Funktionsweise: Wie funktioniert Serverless Computing?

Serverless Computing basiert auf dem Einsatz von Functions-as-a-Service (FaaS) und einer ereignisgesteuerten Architektur. Hier ist, wie die Technologie funktioniert:

1. Ereignisbasierte Ausführung
Anwendungen oder Dienste werden in kleine, unabhängige Funktionen zerlegt.
Jede Funktion wird durch ein spezifisches Ereignis ausgelöst, wie z. B. eine HTTP-Anfrage, ein Datenbankupdate oder der Upload einer Datei in einen Cloud-Speicher.
2. On-Demand-Skalierung
Die Serverless-Plattform skaliert automatisch, indem sie die Funktionen bei Bedarf instanziiert oder beendet.
Es gibt keine Notwendigkeit, Kapazitäten manuell zu planen, da die Cloud-Anbieter Ressourcen dynamisch zuweisen.
3. Abstraktion der Infrastruktur
Entwickler interagieren nicht direkt mit den Servern, sondern nur mit der Plattform über APIs, SDKs oder Management-Konsolen.
Der Anbieter übernimmt Aufgaben wie Betriebssystem-Updates, Sicherheitspatches und Hardwarewartung.
4. Abrechnung nach Nutzung
Die Kosten werden auf Basis der tatsächlich ausgeführten Rechenoperationen berechnet, typischerweise in Millisekunden (ms).
Keine laufenden Gebühren für ungenutzte Serverressourcen.

Technische Details

Plattformen und Anbieter
Zu den führenden Plattformen für Serverless Computing gehören:

AWS Lambda (Amazon Web Services): Unterstützt verschiedene Programmiersprachen wie Python, Node.js und Java.
Azure Functions (Microsoft Azure): Bietet Integrationen mit Azure-Diensten und DevOps-Pipelines.
Google Cloud Functions: Konzentriert sich stark auf die Integration mit anderen Google-Cloud-Produkten.
IBM Cloud Functions: Basierend auf Apache OpenWhisk für Open-Source-Flexibilität.

Integration mit anderen Diensten

Serverless-Architekturen verwenden häufig Cloud-Dienste wie:

Datenbanken: AWS DynamoDB, Google Firestore
Speicher: Amazon S3, Azure Blob Storage
Nachrichtensysteme: AWS SQS, Google Pub/Sub

Sicherheitskonzepte

Da der Anbieter die Infrastruktur verwaltet, liegt der Fokus der Sicherheit auf der Anwendungsebene. Die Absicherung erfolgt über:

API-Schlüssel und Token
IAM-Rollen und Berechtigungen
Verschlüsselung von Daten während der Übertragung und im Ruhezustand

Einsatzszenarien

1. Webanwendungen
Serverless ist ideal für den Backend-Betrieb von Webanwendungen, insbesondere bei variablen Nutzungsraten. Ein Beispiel ist eine E-Commerce-Website, die während des Tages moderaten, aber zu Spitzenzeiten, wie bei Sonderverkäufen, enormen Traffic bewältigen muss.

2. Datenverarbeitung und ETL (Extract, Transform, Load)
Datenpipelines können serverlos aufgebaut werden, indem Funktionen für das Extrahieren, Transformieren und Laden von Daten verwendet werden. Dies eignet sich z. B. für die Verarbeitung von Streaming-Daten aus IoT-Geräten.

3. Chatbots und virtuelle Assistenten
Serverless-Architekturen bieten eine kosteneffiziente Möglichkeit, Chatbots zu betreiben, da diese nur dann Ressourcen verbrauchen, wenn Benutzeranfragen verarbeitet werden.

4. Bild- und Videobearbeitung
Funktionen können automatisch ausgelöst werden, wenn Bilder oder Videos hochgeladen werden, um diese zu skalieren, konvertieren oder mit Wasserzeichen zu versehen.

5. API-Backends
Serverless-Dienste sind eine hervorragende Wahl, um APIs für mobile Anwendungen oder IoT-Geräte zu betreiben, da sie zuverlässig und skalierbar sind.

Vorteile von Serverless Computing

Kosteneffizienz: Bezahlung nur für tatsächliche Nutzung, keine Kosten für Leerlaufzeiten.
Automatische Skalierung: Ressourcen passen sich automatisch an die aktuellen Anforderungen an.
Schnelle Entwicklung: Entwickler können sich auf den Code konzentrieren, ohne sich um die Infrastruktur kümmern zu müssen.
Globale Verfügbarkeit: Funktionen können auf mehreren Regionen weltweit bereitgestellt werden.
Minimierte Wartung: Der Cloud-Anbieter übernimmt Infrastruktur-Management.

Nachteile und Herausforderungen

Abhängigkeit vom Anbieter: Anwendungen können schwer portierbar sein, wenn sie stark an eine bestimmte Plattform gebunden sind (Vendor Lock-In).
Latenz: Die Kaltstart-Zeit von Funktionen kann die Reaktionszeit verlängern, insbesondere bei selten genutzten Funktionen.
Komplexität bei der Fehlersuche: Debugging in einer serverlosen Umgebung ist aufgrund der verteilten Architektur schwieriger.
Kostenkontrolle: Eine hohe Frequenz an Funktionsaufrufen kann die Kosten unerwartet in die Höhe treiben.
Einschränkungen bei Laufzeit und Speicher: Serverless-Funktionen haben oft Limits, z. B. maximale Ausführungszeit oder Speichergröße.

Fazit: Serverless als zukunftsweisende Technologie

Serverless Computing ist ein flexibler, kosteneffizienter Ansatz, der die Entwicklung und den Betrieb moderner Anwendungen erleichtert. Es eignet sich hervorragend für dynamische Workloads und Szenarien, bei denen Entwickler ihre Ressourcen effizient nutzen möchten.

Trotz seiner Vorteile sollten Unternehmen sorgfältig abwägen, ob Serverless zu ihren spezifischen Anforderungen passt, da Aspekte wie Vendor Lock-In und Latenz potenzielle Hindernisse darstellen können. In Kombination mit anderen Architekturen bietet Serverless jedoch eine leistungsfähige Grundlage für die Entwicklung skalierbarer, ereignisgesteuerter Anwendungen.