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Serverless Functions: Skalierbare Funktionen in der Cloud

Mit Serverless Functions, auch Cloud Functions genannt, können Entwickler:innen skalierbare, "serverlose" Funktionen in der Cloud ausführen. Die Idee dahinter ist, die Entwicklung und den Betrieb von Anwendungen - von spezifischen, kleinen Anwendungsfällen bis hin zu umfangreichen Projekten - durch den Wegfall der Serveradministration zu vereinfachen.

In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf die Funktionsweise, die wichtigsten Features, Anwendungsfälle sowie die Vor- und Nachteile von Serverless Functions.

Was sind Serverless Functions?

Serverless Functions sind kleine, unabhängige Code-Schnipsel, die in der Cloud ausgeführt werden und spezifische Aufgaben innerhalb einer grösseren Anwendung erfüllen.

Sie ermöglichen es, auf Ereignisse zu reagieren oder Daten gemäss gewisser Logik zu verarbeiten, ohne eine vollständige Serverinfrastruktur bereitstellen oder verwalten zu müssen. Diese Funktionen sind ein zentraler Bestandteil moderner, serverloser Architekturen, die eine hohe Effizienz und Flexibilität bei der Entwicklung von Cloud-Anwendungen bieten.

Serverlose Architektur und automatische Skalierung

Durch eine serverlose Architektur müssen sich Entwickler:innen nicht um die Verwaltung von Servern kümmern. Stattdessen wird der Code in einer von Cloud-Anbietern vollständig verwalteten Umgebung hochgeladen und ausgeführt.

Diese Architektur ermöglicht es, sich auf die Entwicklung der Geschäftslogik zu konzentrieren, während die Infrastruktur im Hintergrund nahtlos skaliert. Die automatische Skalierung ist dabei ein Kernmerkmal dieser Technologie: Sie passt die benötigten Ressourcen automatisch an die Anforderungen der Anwendung an.

Ereignisgesteuerte Auslösung von Serverless Functions

Ein Schlüsselelement von Serverless Functions ist ihre ereignisgesteuerte Aktivierung. Diese ermöglicht es, Funktionen in Reaktion auf bestimmte Ereignisse automatisch auszuführen. Diese Flexibilität von Serverless Functions ist besonders für die Erstellung reaktiver Systeme hilfreich. Somit kann das System in Echtzeit auf Benutzeraktionen oder systemgenerierte Ereignisse reagieren.

Zustandslosigkeit (stateless) als Schlüssel

Da Serverless Functions parallel skalieren und unabhängig voneinander agieren, ist es wichtig, dass die einzelnen Instanzen einer Funktion keine Daten untereinander austauschen. Diese sogenannte Zustandslosigkeit stellt sicher, dass jede Funktion autonom und isoliert abläuft, was eine nahtlose Skalierung ermöglicht.

Die Funktionen sind somit optimal für kurzlebige Operationen ausgelegt, da langfristige Zustandsinformationen oder langwierige Prozesse die Flexibilität und Effizienz dieser Architektur einschränken würden.

Die Begrenzung der Ausführungszeit

Um Serverless Functions effizient skalierbar und schnell instanziierbar zu halten, setzen Cloud-Anbieter wie Google Cloud Zeitlimits für die Ausführung fest. In der Regel werden die einzelnen laufenden Cloud-Funktionen nach wenigen Sekunden bis Minuten beendet.

Diese Praxis stellt sicher, dass die Funktionen für kurzfristige Operationen optimiert sind. Entwickler:innen müssen daher die Logik ihres Codes an die Zeitlimits anpassen und Prozesse gegebenenfalls segmentieren oder auf Zusatzlösungen zurückgreifen.

Wichtige Features

Skalierbarkeit

Einzelne serverlose Funktionen können je nach Anforderungen und Last individuell und automatisch hoch- oder herunterskaliert werden. Dadurch wird eine effiziente Nutzung der Ressourcen gewährleistet.

Ereignisbasiert

Serverless Functions werden durch Ereignisse ausgelöst, was eine nahtlose Integration mit anderen Cloud-Services ermöglicht.

Kurze Ausführungszeiten

Serverlose Funktionen zeichnen sich durch schnelle Ausführungszeiten aus. Die Funktionen werden in isolierten Containern ausgeführt, was eine hohe Leistung und niedrige Latenzzeiten gewährleistet.

Verschiedene Sprachen

Serverless Functions unterstützen eine Vielzahl von Programmiersprachen wie JavaScript, Python, Go, Java und co. Das gibt Entwicklern die Flexibilität die Funktionen in ihrer bevorzugten Sprache zu schreiben.

Mögliche Anwendungsfälle

Streamverarbeitung in Echtzeit

Serverlose Funktionen eignen sich gut für die Verarbeitung von Daten in Echtzeit. Sie können beispielsweise verwendet werden, um eingehende Daten zu analysieren, Benachrichtigungen zu senden oder automatisierte Aktionen auszulösen.

Microservices und API-Gateways

Serverlose Funktionen ermöglichen es Entwickler:innen, einzelne Funktionen als unabhängige Microservices zu entwickeln und bereitzustellen. Sie können auch als API-Gateways fungieren, um Anfragen an andere Dienste weiterzuleiten und zu transformieren.

Serverlose Webanwendungen

Durch die Kombination von Cloud Functions mit anderen Cloud-Services wie Speicher, Datenbanken und Authentifizierung können Entwickler:innen serverlose Webanwendungen erstellen, ohne sich um die Infrastruktur kümmern zu müssen.

Auslagern intensiver Aufgaben

Mit Serverless Functions können ressourcenintensive Aufgaben wie Bild-Uploads in die Cloud verlagert und dadurch die Performance der Applikation verbessert werden.

Vorteile von serverlosen Funktionen

Skalierbarkeit und automatische Ressourcenverwaltung

Cloud Functions passen sich automatisch dem Bedarf an. Das bedeutet, dass sie sich je nach Anzahl der Anfragen hoch- oder herunterskalieren, ohne dass manuelle Eingriffe erforderlich sind. Diese Flexibilität unterstützt Unternehmen dabei, effizient auf Veränderungen in der Nutzung zu reagieren.

Schnelle Ausführungszeiten und niedrige Latenzzeiten

Durch die Ausführung in der hoch optimierten Cloud-Infrastruktur des Anbieters erzielen Cloud Functions beeindruckend schnelle Ausführungszeiten und minimale Latenz. Gewisse Anbieter nutzen sogar geografisch verteilte Rechenzentren, um Funktionen nahe am Endnutzer zu platzieren, wodurch die Datenübertragungszeiten verkürzt und die Antwortgeschwindigkeit maximiert wird.

Keine Serververwaltung erforderlich

Entwickler:innen können sich auf das Schreiben von Code konzentrieren, ohne sich Gedanken über die Infrastruktur machen zu müssen. Dies beschleunigt die Entwicklung und Bereitstellung von Anwendungen erheblich.

Kosteneffizienz

Mit Cloud Functions zahlen Nutzer:innen nur für die Ressourcen, die sie tatsächlich verbrauchen. Dieses Preismodell hilft, unnötige Kosten für ungenutzte Serverkapazitäten zu vermeiden und kann insbesondere für Projekte mit geringer oder variabler Last sehr kostengünstig sein.

Ereignisgesteuerte Ausführung

Cloud Functions können durch verschiedene Ereignisse ausgelöst werden, was sie ideal für die Integration in eventgesteuerte Architekturen macht. Dies erleichtert die Automatisierung von Workflows und die Reaktion auf bestimmte Ereignisse in Echtzeit.

Flexibilität der Programmiersprache

Cloud Functions erlauben es Entwickler:innen, für verschiedene Funktionen unterschiedliche Programmiersprachen zu wählen, basierend auf dem spezifischen Anwendungsfall oder ihren Kenntnissen. Diese Flexibilität bedeutet, dass Teams die effizienteste oder geeignetste Sprache für jede Aufgabe nutzen können.

Nachteile von serverlosen Funktionen

Abhängigkeit von Cloud-Anbietern und deren Einschränkungen

Die Nutzung von Cloud Functions kann zu einer stärkeren Bindung an den Cloud-Anbieter führen. Dies kann die Portabilität der Anwendung erschweren und Unternehmen vor Herausforderungen stellen, wenn sie zu einem anderen Anbieter wechseln möchten.

Komplexität bei der Lokalisierung von Fehlern und Debugging

Die Natur von Cloud Functions kann das Auffinden und Beheben von Fehlern erschweren. Da die Ausführungsumgebung vollständig vom Cloud-Anbieter verwaltet wird, haben Entwickler:innen eingeschränkten Zugang zu traditionellen Debugging-Tools und -Prozessen. Zudem kann die Ereignisgesteuerte Architektur, die typisch für serverlose Funktionen ist, die Nachverfolgung von Problemen über verschiedene Funktionen und Dienste hinweg komplizieren.

Begrenzte Laufzeitumgebung

Cloud Functions haben Einschränkungen hinsichtlich der Laufzeitumgebung und der Ausführungszeit. Dadurch müssen längere Prozesse möglicherweise in kleinere Funktionen aufgeteilt oder anders gehandhabt werden, was die Komplexität erhöhen kann.

Höhere Kosten für Anwendungen mit ständig hoher Auslastung

Für Anwendungen, die konstant eine hohe Auslastung erfahren, können die Kosten von Cloud Functions im Vergleich zu herkömmlichen Hosting-Lösungen höher ausfallen.

Unser Fazit

Serverless Functions bieten eine moderne und effiziente Möglichkeit, gewisse Logik ohne grossen Aufwand in der Cloud auszuführen. Mit ihrer Skalierbarkeit, ereignisgesteuerten Ausführung und kurzen Ausführungszeiten ermöglichen sie die Entwicklung hochleistungsfähiger Anwendungen, ohne sich um die Serverinfrastruktur kümmern zu müssen. Trotz einiger Einschränkungen und Abhängigkeiten ist die Nutzung von Cloud-Funktionen eine interessante Option für technisch versierte Anwender, die eine skalierbare und effiziente Lösung für ihre Anwendungen suchen.

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