Cloud Native

Cloud Native ist ein Ansatz zum Erstellen und Ausführen von Anwendungen, die Cloud-Computing-Technologien nutzen. Sie umfasst die Verwendung cloudnativer Technologien und Praktiken zum Entwerfen, Entwickeln und Bereitstellen skalierbarer, resilienter und agiler Anwendungen, die in Oracle Cloud Infrastructure (OCI), anderen Cloud-Infrastrukturen und On-Premises-Data Centern ausgeführt werden können.

Cloud Native wurde entwickelt und entwickelt, um von den Vorteilen von Cloud Computing wie Skalierbarkeit, Verfügbarkeit und reduziertem Betriebsaufwand zu profitieren. Es verwendet Container, Microservices und serverlose Architekturen sowie die Implementierung von DevOps-Praktiken zur Automatisierung und Optimierung der Softwarebereitstellung.

Das Ziel von Cloud Native besteht darin, Ihrer Organisation Flexibilität und Skalierbarkeit der Infrastruktur bereitzustellen, die sich schnell an die sich ändernden Geschäftsanforderungen anpassen lässt. Mit diesem Implementierungsansatz können Sie eine schnellere Markteinführungszeit, mehr Agilität und niedrigere Kosten erreichen sowie eine bessere Benutzererfahrung und ein besseres Vertrauen schaffen.

Evolution

Die Entwicklung von Cloud Native umfasst den Wechsel von traditionellen monolithischen Anwendungen zu Microservices-basierten Architekturen, die für die Ausführung in Cloud-Umgebungen konzipiert sind. Diese Entwicklung basiert auf der Notwendigkeit einer größeren Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit und Agilität bei der Softwareentwicklung und -bereitstellung. Es umfasst auch die Einführung moderner Technologien und Praktiken wie Container, Kubernetes und DevOps, mit denen Sie Cloud-native Anwendungen effizienter erstellen, bereitstellen und verwalten können. Die Zukunft von Cloud Native wird voraussichtlich weiterhin von modernen Technologien und Innovationen in den Bereichen Automatisierung, Sicherheit und Infrastructure-as-a-Service geprägt sein (IaaS).

Architektur

Cloud-native Architektur bezieht sich auf eine Reihe von Designprinzipien und -mustern für die Erstellung und Bereitstellung von Cloud-basierten Anwendungen, die skalierbar, resilient und sicher sind. Dabei werden moderne Technologien und Praktiken wie Container, Microservices und DevOps verwendet, um cloudbasierte Anwendungen zu entwerfen und bereitzustellen.

In einer Cloud-nativen Architektur werden Anwendungen in kleinere, unabhängige und lose gekoppelte Services unterteilt, die unabhängig entwickelt, bereitgestellt und verwaltet werden können. Diese Services kommunizieren über APIs miteinander und werden mit Containern verpackt und bereitgestellt. Auf diese Weise können Sie Anwendungen erstellen, die ohne Unterbrechung des Gesamtsystems einfach skaliert, verwaltet und aktualisiert werden können.

Die native Cloud-Architektur betont auch die Verwendung automatisierter, kontinuierlicher Bereitstellungspipelines für die Bereitstellung von Anwendungen und Services. Auf diese Weise können Sie schnell und einfach neue Features und Bugfixes bereitstellen und die Performance und Verfügbarkeit Ihrer Anwendungen kontinuierlich überwachen und optimieren.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sie mit der Cloud-nativen Architektur Cloud-basierte Anwendungen erstellen und bereitstellen können, die skalierbar, resilient und sicher sind und von den Vorteilen des Cloud-Computing profitieren können.

Cloud Native Computing Foundation

Cloud Native Computing Foundation (CNCF) ist eine gemeinnützige Organisation, die Open-Source-Projekte und -Technologien im Zusammenhang mit Cloud-nativem Computing hostet und fördert. Die Stiftung zielt darauf ab, ein florierendes Ökosystem von Cloud-nativen Technologien zu schaffen und sein Wachstum und seine Akzeptanz zu fördern.

Die CNCF bietet eine neutrale Plattform für Technologieanbieter, Benutzer und Entwickler, um an Cloud-nativen Projekten zusammenzuarbeiten und die Entwicklung von Cloud-nativen Technologien und Standards voranzutreiben. Zu den beliebten Projekten, die von der CNCF gehostet werden, gehören Kubernetes, Prometheus, Envoy und Linkerd.

Die CNCF arbeitet unter der Schirmherrschaft der Linux Foundation und bietet ein neutrales und herstellerneutrales Zuhause für Cloud-native Technologien. Die Stiftung arbeitet auch eng mit anderen Organisationen und Branchengruppen zusammen, um Cloud-native Best Practices zu fördern und den Status von Cloud-nativem Computing voranzutreiben.

Das Ziel der CNCF ist es, Unternehmen die Einführung und Verwendung von Cloud-nativen Technologien zu erleichtern und gleichzeitig die langfristige Nachhaltigkeit und das Wachstum dieser Technologien zu gewährleisten. Durch die Bereitstellung einer Plattform für Zusammenarbeit und Innovation trägt die CNCF dazu bei, die Entwicklung von Cloud-nativem Computing voranzutreiben und seine Zukunft zu gestalten.

Cloud Native und CNCF im Vergleich

Cloud Native bezieht sich auf eine Reihe von Praktiken und Technologien, mit denen Sie skalierbare Anwendungen in der Cloud erstellen und ausführen können. CNCF ist eine Open-Source-Software-Grundlage, die Cloud-native Technologien hostet und fördert. Mit anderen Worten, CNCF ist die Organisation hinter der Cloud-nativen Bewegung.

Warum Cloud Native?

Cloud Native ist der aktuelle Trend und es besteht eine Marktnachfrage, die der neuesten technologischen Innovation in der Cloud entspricht. Sie können die Vorteile von Cloud Native je nach Ihren Anforderungen und Zielen auf unterschiedliche Weise nutzen. Zu den Vorteilen von Cloud Native gehören:

Skalierbarkeit: Anwendungen können horizontal skaliert werden, indem sie mehr Instanzen hinzufügen oder vertikal skalieren, indem die Größe virtueller Maschinen erhöht wird.
Resilienz: Anwendungen können mithilfe von Load Balancern und Autoscaling automatisch ein Recovery nach Ausfällen durchführen und erhöhten Traffic verarbeiten.
Kosteneinsparungen: Cloud-native Anwendungen können das nutzungsbasierte Pay-as-go-Modell nutzen und Ressourcen dynamisch zuweisen, Kosten senken und die Effizienz steigern.
Schnellere Markteinführungszeit: Cloud-native Anwendungen können mithilfe von kontinuierlicher Bereitstellung und DevOps-Praktiken schneller entwickelt und bereitgestellt werden.
Verbesserte Sicherheit: Die Sicherheit kann mit Cloud-nativen Sicherheitsfunktionen wie Netzwerksegmentierung und Verschlüsselung in die Anwendung integriert werden.

Native Cloud gegenüber traditionellen Anwendungen

Herkömmliche Anwendungen, auch als monolithische Anwendungen bezeichnet, sind so konzipiert, dass sie Funktionalität in On-Premises-Umgebungen bereitstellen und zusätzliche Anwendungen erfordern, um die Betriebs- und Wartungsanforderungen zu erfüllen. Die Vorteile von Cloud Native gegenüber herkömmlichen Anwendungen sind:

Skalierbarkeit: Cloud-native Anwendungen sind für die automatische vertikale und horizontale Skalierung ausgelegt, um den Kapazitätsbedarf von Workloads zu ändern. Dadurch ist die Anwendung gegenüber herkömmlichen monolithischen Anwendungen flexibel und kostengünstig.
Resilienz: Teilen Sie Anwendungen in kleinere, unabhängige Komponenten auf, sodass Cloud-native Anwendungen unabhängig weiter funktionieren können, auch wenn eine oder mehrere Komponenten nicht funktionsfähig oder verfügbar sind.
Flexibilität: Cloud-native Anwendungen können in OCI, anderen Cloud-Plattformen und On Premise bereitgestellt werden und bieten so mehr Flexibilität bei der Wahl der Infrastruktur.
Geschwindigkeit: Cloud-native Technologien, ähnlich wie Container und Microservices, ermöglichen beschleunigte Entwicklungs-, Test- und Bereitstellungszyklen, was zu einer schnelleren Markteinführungszeit führt.
Kosteneinsparungen: Cloud-native Anwendungen nutzen das nutzungsbasierte Pay-as-you-go-Modell und das Verpflichtungsverbrauchsmodell von Cloud-Computing, wodurch die Kosten für Infrastruktur und Wartung im Vergleich zu herkömmlichen On-Premises-Lösungen reduziert werden.

Frameworks

Cloud-native Frameworks stellen die Bausteine für die Entwicklung, Bereitstellung und Verwaltung Cloud-nativer Anwendungen bereit und werden von Unternehmen in allen Branchen eingesetzt. Durch die Nutzung dieser Technologien können Sie die Vorteile von Cloud Computing nutzen und moderne, skalierbare und resiliente Anwendungen erstellen.

Cloud-native Frameworks sind Module, Bibliotheken, Packages und Repositorys, die nativ von Cloud-Providern implementiert werden können. Sie können auch mit Anwendungscode integriert und seitlich geladen werden. Einige beliebte Cloud-native Frameworks sind:

Kubernetes: Eine Open-Source-Plattform zur Automatisierung der Bereitstellung, Skalierung und des Betriebs containerisierter Anwendungen.
Istio: Ein Open-Source-Service-Mesh, das Netzwerkverkehrsmanagement, Beobachtbarkeit und Sicherheit für Microservices bietet.
Knative: Ein Open-Source-Framework zum Erstellen, Bereitstellen und Verwalten serverloser Anwendungen auf Kubernetes.
Envoy: Ein Open-Source-Serviceproxy für native Cloud-Anwendungen, der Load Balancing, Trafficmanagement und Beobachtbarkeit bietet.
Prometheus: Ein Open-Source-Überwachungs- und Warnsystem für Cloud-native Anwendungen.
Fluentd: Ein Open-Source-Datensammler für Cloud-natives Logging und Analyse.
OpenFaaS: Ein Open-Source-Framework zum Erstellen und Bereitstellen serverloser Funktionen auf Kubernetes.
Jaeger: Ein durchgängiges, verteiltes Open-Source-Tracing-System für Cloud-native Anwendungen.
OpenTracing: Ein Open-Source-API- und Instrumentierungsstandard für das verteilte Tracing cloudnativer Anwendungen.

Cloud-native Frameworks sind nicht auf diese Liste beschränkt. Die Liste dient nur als Referenz.

Technologien

Cloud-native Technologien sind eine weitere Abstraktionsebene für Cloud-native Frameworks, um nutzbare Lösungen zu erstellen. Diese werden oft als Platform-as-a-Service (PaaS) bezeichnet, der in der Cloud angeboten wird, um den Wartungs- und Betriebsaufwand zu reduzieren. Einige der beliebtesten Technologien sind:

Container: Leichte, portierbare und eigenständige Softwareeinheiten, die auf jeder Infrastruktur ausgeführt werden können.
Kubernetes: Open-Source-Plattform zur Automatisierung der Bereitstellung, Skalierung, Orchestrierung und Verwaltung containerisierter Anwendungen.
Microservices: Softwarearchitekturdesign, bei dem eine Anwendung in kleine, unabhängige Komponenten unterteilt wird, die unabhängig entwickelt, bereitgestellt und verwaltet werden können.
Serverless Computing: Computing-Modell, bei dem der Cloud-Provider die Infrastruktur verwaltet und automatisch die zur Ausführung von Anwendungen erforderliche Ressourcenkapazität zuweist.
CI/CD-Pipelines: Eine Reihe automatisierter Prozesse zum kontinuierlichen Erstellen, Testen und Bereitstellen von Code.
Service-Mesh: Eine konfigurierbare Infrastrukturschicht für Microservices-Anwendungen, mit der die Kommunikation zwischen Serviceinstanzen flexibel, schnell und zuverlässig ist.
Load Balancer: Eine Komponente, die eingehenden Traffic auf mehrere Instanzen einer Anwendung verteilt, um die Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit zu verbessern.
Automatische Skalierung: Die Möglichkeit einer Anwendung, ihre Ressourcennutzung automatisch als Reaktion auf Änderungen des Bedarfs zu skalieren.

Cloud-native Technologien entwickeln sich ständig weiter. Diese Liste ist keine vollständige Liste und dient nur als Referenz.

Best Practices

Verwenden Sie Best Practices, um Cloud-native Anwendungen zu erstellen, die skalierbar, resilient, sicher und in der Lage sind, bessere Benutzererfahrungen zu bieten. Mit diesen Übungen können Sie auch Cloud-Computing einführen und die Vorteile nutzen, wie z. B. geringere Betriebskosten, schnellere Markteinführungszeit und höhere Agilität. Best Practices für die Erstellung von Cloud-nativen Anwendungen:

Microservices-Architektur: Unterteilen Sie Anwendungen in kleine, unabhängige und lose gekoppelte Services, die unabhängig entwickelt, bereitgestellt und verwaltet werden können.
Containerisierung: Verpacken Sie Anwendungen und Abhängigkeiten in Container, um eine konsistente und portable Laufzeitumgebung für Anwendungen bereitzustellen.
Automatisierte Bereitstellung: Automatisieren Sie die Bereitstellung und Verwaltung von Anwendungen mit Tools wie Continuous Integration and Continuous Delivery-(CI/CD-)Pipelines, Kubernetes und Cloud-nativen Orchestrierungstools.
Resilienz und Skalierbarkeit: Entwerfen Sie Anwendungen mithilfe von Techniken wie Selbstheilung, Failover und Autoscaling so, dass sie resilient und skalierbar sind.
Beobachtbarkeit: Überwachen und messen Sie die Performance und das Verhalten von Anwendungen mit Tools wie Prometheus, Grafana und Tracingtools.
Sicherheit: Implementieren Sie Best Practices und Technologien für die Sicherheit von Anwendungen und Daten, wie Verschlüsselung, sichere Kommunikationsprotokolle und Zugriffskontrollmechanismen.
DevOps-Kultur: Nehmen Sie eine DevOps-Kultur an, die Zusammenarbeit, Kommunikation und kontinuierliche Verbesserung in Entwicklungs-, Betriebs- und Sicherheitsteams betont.
Cloudunabhängig: Entwerfen Sie Cloud-unabhängige Anwendungen, die in jeder Cloud-Infrastruktur oder jedem On-Premises-Data-Center ausgeführt werden können.

Entwurfsmuster

Cloud-native Entwurfsmuster helfen Ihnen, Cloud-native Anwendungen zu erstellen und bereitzustellen, die skalierbar, resilient und sicher sind. Wenn Sie diesen Mustern folgen, können Sie die Vorteile von Cloud-Computing nutzen und bessere Benutzererfahrungen bieten.

Microservices: Aufteilen einer monolithischen Anwendung in kleinere, unabhängige und lose gekoppelte Services, die unabhängig entwickelt, bereitgestellt und verwaltet werden können.
Service-Mesh: Netzwerkkommunikation zwischen Microservices mit einem Service-Mesh wie Istio oder Linkerd implementieren, um Features wie Trafficmanagement, Sicherheit und Beobachtbarkeit bereitzustellen.
Circuit Breaker: Implementierung eines Circuit Breaker-Musters zur Vermeidung von kaskadierenden Ausfällen und zur Verbesserung der Resilienz von Microservices.
API Gateway: Ein API-Gateway implementieren, um den Zugriff auf Microservices zu verwalten und zu sichern und einen einzigen Einstiegspunkt für externe Verbraucher bereitzustellen.
Containerisierung: Verpacken Sie Anwendungen und Abhängigkeiten in Container, um eine konsistente und portable Laufzeitumgebung für Anwendungen bereitzustellen.
Automatische Skalierung: Skalieren Sie Anwendungsinstanzen automatisch nach Bedarf, um die Performance, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz zu verbessern.
Blue/Green Deployment: Neue Anwendungsversionen in einer parallelen Umgebung bereitstellen und Traffic zwischen alten und neuen Versionen wechseln, um Ausfallzeiten zu minimieren.
Canary Release: Nach und nach neue Anwendungsversionen für eine Teilmenge von Benutzern zum Testen und Validieren freigeben, bevor sie für die gesamte Benutzerbasis freigegeben werden.
Strangler-Muster: Schrittweise Ersetzen von Teilen einer monolithischen Anwendung durch Microservices im Laufe der Zeit, um Unterbrechungen und Risiken zu minimieren.

Annahme

Die Einführung von Cloud Native erfordert einen kulturellen Wandel im Ansatz Ihres Unternehmens bei der Softwareentwicklung sowie Änderungen an Personen, Prozessen und Technologien. Sie können Cloud Native strategisch und effizient einsetzen und die Vorteile einer höheren Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit und Agilität nutzen. Die folgenden Informationen beschreiben allgemeine Schritte zur Einführung von Cloud Native.

Bewertung: Bewerten Sie den aktuellen Status Ihrer Infrastruktur, Prozesse und Anwendungsarchitektur, um den Grad der Cloud-nativen Bereitschaft zu bestimmen.
Planung: Entwickeln Sie eine Cloud-native Strategie, in der die gewünschten Ergebnisse, die Zeitleiste und die Schritte für die Einführung cloudnativer Lösungen beschrieben werden.
Pilot: Beginnen Sie klein mit einem Pilotprojekt oder einem einzigen Microservice, um den Cloud-nativen Prozess zu testen und Erfahrungen mit der Technologie zu sammeln.
Tooling: Investieren Sie in die richtigen Tools und Technologien zum Erstellen und Verwalten Cloud-nativer Anwendungen, wie Container, Kubernetes und DevOps-Tools.
Transition: Architekturieren Sie Anwendungen in eine Microservices-basierte Architektur um, indem Sie monolithische Anwendungen in kleinere, verwaltbarere Services aufteilen.
DevOps: Implementieren Sie Pipelines für die kontinuierliche Integration und Bereitstellung (CI/CD), um den Softwarebereitstellungsprozess zu automatisieren.
Schulungen: Trainieren Sie Entwicklungsteams anhand cloudnativer Prinzipien, Praktiken und Tools.
Kulturkreis: Fördern Sie eine Kultur der Zusammenarbeit und des Experimentierens innerhalb Ihres Unternehmens und ermutigen Sie Teams, mit neuen Technologien und Prozessen zu experimentieren.
Betreiben: Überwachen und bewerten Sie kontinuierlich die Effektivität Ihrer nativen Cloud-Einführung, und nehmen Sie bei Bedarf Anpassungen vor.

Implementierung

Die Cloud-native Implementierung im Allgemeinen hat zwei Anwendungsfälle: Nicht-Cloud-native Anwendungs-Workloads, die bereits in der Produktion ausgeführt werden, und die Erstellung einer neuen Anwendungs-Workload mit Cloud-nativen Tools und Technologien. Beide Szenarien haben Vor- und Nachteile, die auf den Geschäftsanforderungen basieren. Sie können eine der beiden Optionen basierend auf dem folgenden Vergleich auswählen.

Szenario	Neu entwerfen	Neuschreiben
Komplexität	Einschränken	Low
Kosten	Low	High
Aufwand	Low	High
Flexibilität	Low	High
Möglichkeiten	Low	High
Wartung	High	Low
Time-to-Market	Low	High

Die Zukunft von Cloud Native

Die Zukunft der Cloud-nativen Technologie wird voraussichtlich wachsen und in den kommenden Jahren immer häufiger auftreten. Da Unternehmen weiterhin cloudbasierte Lösungen für Infrastruktur und Anwendungen einsetzen, wird die Nachfrage nach nativen Cloud-Technologien steigen. Die folgenden Informationen beschreiben einige der wichtigsten Trends in der Cloud-nativen Technologie.

Mehr Akzeptanz der Microservices-Architektur: Dies wird zu einer stärkeren Einführung cloudnativer Technologien führen, die Microservices wie Kubernetes, Istio und Envoy unterstützen.
Fokus auf Sicherheit und Compliance: Da sensiblere Daten in der Cloud gespeichert werden, sind Sicherheit und Compliance weiterhin ein großes Problem. Unternehmen suchen nach cloudnativen Lösungen, die Sicherheits- und Complianceanforderungen erfüllen können.
Integration mit KI/ML: Cloud-native Lösungen werden zunehmend in Technologien der künstlichen Intelligenz (KI) und des maschinellen Lernens (ML) integriert, um bessere Einblicke zu erhalten und Prozesse zu automatisieren.
Entstehung von Hybrid Cloud-Lösungen: Unternehmen werden versuchen, die Lücke zwischen lokalen und cloudbasierten Lösungen zu schließen, was zu einer steigenden Nachfrage nach Hybrid-Cloud-Lösungen führt.

Die native Cloud-Technologie bietet weiterhin die Agilität, Skalierbarkeit und Kosteneinsparungen, die für die schnellen Geschäftsumgebungen von heute erforderlich sind.

Cloud-native Angebote von OCI

OCI bietet eine Reihe von Cloud-nativen Angeboten, darunter:

Container Engine for Kubernetes (OKE): Ein vollständig verwalteter Container Engine for Kubernetes-Service, der das Deployment, die Verwaltung und die Skalierung von Containern in OCI vereinfacht.
Funktionen: Eine serverlose Computing-Plattform, mit der Entwickler Microservices erstellen und ausführen können, ohne die Infrastruktur verwalten zu müssen.
Load Balancer: Ein hochverfügbarer und skalierbarer Load-Balancing-Service zum Verteilen eingehenden Traffics an mehrere Backend-Services.
Object Storage: Ein skalierbarer, hochverfügbarer und sicherer Objektspeicherservice zum Speichern und Abrufen großer Datenmengen.
Block Volume: Ein persistenter Block Storage Service zum Speichern und Verwalten von Daten, die an Compute-Instanzen angehängt sind.
Virtuelles Cloud-Netzwerk (VCN): Ein hochsicheres und skalierbares virtuelles Netzwerk, mit dem Sie Anwendungen und Daten isolieren und sichern können.
Datenbank: Ein vollständig verwalteter relationaler Datenbankservice, der Unterstützung für mehrere Datenbank-Engines bietet, einschließlich Oracle Database, MySQL und PostgreSQL.
Autonome Transaktionsverarbeitung: Ein vollständig verwalteter Datenbankservice, der schnelle, automatisierte und hochsichere Datenbankservices bereitstellt.

Mit diesen Cloud-nativen Angeboten von OCI können Sie Cloud-native Anwendungen in einer sicheren und skalierbaren Umgebung erstellen, bereitstellen und verwalten. Mit diesen Services können Sie die Vorteile von Cloud-Computing nutzen und bessere Benutzererfahrungen bieten.

Cloudnative Herausforderungen

Cloud-native Technologie muss vor der Einführung mehrere Herausforderungen berücksichtigen:

Komplexität: Cloud-native Lösungen können komplex und schwer zu implementieren sein und erfordern spezielle Fähigkeiten und Erfahrung.
Sicherheit und Compliance: Cloud-native Lösungen bieten zwar verbesserte Sicherheitsfunktionen, bringen aber auch neue Sicherheits- und Compliance-Herausforderungen mit sich, wie Datenschutz und regulatorische Anforderungen.
Integration mit vorhandenen Systemen: Die Integration cloudnativer Lösungen in vorhandene Systeme kann schwierig sein und erfordert viel Zeit, Aufwand und Ressourcen.
Kosten: Cloud-native Lösungen bieten in einigen Bereichen zwar Kosteneinsparungen, können aber zusätzlich zu den Kosten für die Migration vorhandener Anwendungen und Daten in die Cloud auch zusätzliche Kosten verursachen, wie z.B. die Notwendigkeit spezieller Fähigkeiten und Infrastruktur.
Performance: Die Performance kann bei Cloud-nativen Lösungen ein Problem darstellen, insbesondere wenn es um große Datenmengen oder Anwendungen mit anspruchsvollen Leistungsanforderungen geht.
Abhängigkeit von Cloud-Anbietern: Unternehmen, die native Cloud-Lösungen einführen, sind stark von Cloud-Anbietern abhängig, die Flexibilität und Kontrolle über Infrastruktur und Anwendungen einschränken können.

Berücksichtigen Sie diese Einschränkungen bei der Entscheidung, ob Cloud-native Technologie für Ihr Unternehmen geeignet ist. Obwohl es viele Vorteile bietet, ist es möglicherweise nicht für jedes Unternehmen am besten geeignet, und alternative Lösungen wie On-Premises- oder Hybridlösungen sind möglicherweise besser geeignet.

Oracle Cloud Infrastructure-Dokumentation