Microservices vs. Serverless: De toekomst van applicaties bouwen

Wanneer je een nieuw project begint of een bestaand systeem uitbreidt, is een van de belangrijkste beslissingen: Welke architectuur past het beste bij mijn applicatie, containerized microservices of serverless?

Containerized microservices bieden snelheid, consistentie en efficiënt gebruik van middelen. Serverless architecturen daarentegen excelleren in snelle implementatie, ingebouwde schaalbaarheid en grotere flexibiliteit. In dit artikel duiken we in de sterktepunten en afwegingen van beide benaderingen, zodat je de juiste basis kunt kiezen voor je moderne applicatie.

Wat zijn containerized microservices?

Containerized microservices zijn een architecturale benadering waarbij applicaties worden opgesplitst in kleine, onafhankelijk uit te voeren services. Elke microservice is verantwoordelijk voor een specifieke zakelijke functie en wordt verpakt binnen zijn eigen container. Deze verpakking zorgt ervoor dat elke service opereert in een geïsoleerde omgeving, wat zorgt voor consistente uitvoering op verschillende deployplatformen.

Het microservices-model legt de nadruk op modulariteit door elke service te ontwerpen om een specifieke functie uit te voeren. Encapsulatie binnen containers zorgt voor proces- en omgevingsisolatie, wat de draagbaarheid vergroot en de implementatie vereenvoudigt. Omdat microservices losjes gekoppeld zijn, kunnen ze onafhankelijk worden ontwikkeld, geïmplementeerd en geschaald. Deze horizontale schaalbaarheid stelt individuele services in staat om dynamisch in te spelen op prestatiebehoeften zonder het bredere systeem te beïnvloeden.

Containerization is een ontwikkelingspraktijk waarbij een applicatie, samen met zijn afhankelijkheden en configuratie, wordt verpakt in een containerimage. Deze afbeelding definieert alles wat nodig is om de applicatie uit te voeren, waardoor consistentie van ontwikkeling tot productie wordt gegarandeerd. Containers bieden lichte, resource-beheerde omgevingen die zich gedragen als geïsoleerde virtuele machines, maar met aanzienlijk minder overhead.

De combinatie van microservices en containerisatie maakt gedetailleerde implementatie en beheer mogelijk. Containerorkestratieplatforms zoals Kubernetes verbeteren deze aanpak door de implementatie, schaalvergroting en werking van containerized services te automatiseren. Binnen Kubernetes worden containers gegroepeerd in pods, die fungeren als de kleinste implementeerbare eenheden in een cluster. Deze pods worden georkestreerd om efficiënt en betrouwbaar te draaien in gedistribueerde omgevingen.

Samen stellen containerisatie en microservices organisaties in staat om schaalbare, veerkrachtige en onderhoudbare applicaties te bouwen die snel kunnen evolueren in reactie op veranderende zakelijke en technische vereisten.

Wat is serverless architectuur?

Serverless computing stelt ontwikkelaars in staat om applicaties efficiënter te bouwen en te implementeren door de complexiteit van server- en infrastructuurbeheer te abstraheren. In een serverless model zorgt de cloudprovider voor het provisioneren, schalen en beheren van de infrastructuur die nodig is om code uit te voeren, zodat ontwikkelaars zich volledig kunnen richten op het schrijven van de applicatielogica.

Er zijn twee primaire serverless architectuurmodellen:

• Function-as-a-Service (FaaS): FaaS stelt ontwikkelaars in staat om individuele functies of kleine codefragmenten uit te voeren als reactie op specifieke gebeurtenissen, zoals HTTP-aanvragen, bestanduploads of database-updates. Populaire FaaS-platforms zijn onder andere AWS Lambda, Azure Functions en Google Cloud Functions. Deze platforms bieden schaalbare, gebeurtenisgestuurde omgevingen die code op een zeer efficiënte manier uitvoeren.

• Backend-as-a-Service (BaaS): BaaS biedt kant-en-klare backend-diensten, zoals databases, authenticatie en opslag, die ontwikkelaars in hun applicaties kunnen integreren. Bekende BaaS-platforms zijn onder andere Firebase, AWS Amplify en Backendless. Deze diensten bieden tools voor het bouwen van real-time databases, het beheren van gebruikersauthenticatie, het opslaan van bestanden in de cloud en het beheren van API’s.

Door gebruik te maken van serverless architectuur kunnen organisaties de ontwikkeltijd versnellen, de schaalbaarheid verbeteren en de operationele kosten verlagen, terwijl ze zich kunnen concentreren op de kernfunctionaliteit van de applicatie.

Waarom deze architecturen vergelijken?

Microservices en serverless architecturen zijn twee verschillende benaderingen voor het aanpakken van vergelijkbare uitdagingen in softwareontwikkeling, zoals schaalbaarheid, wendbaarheid en cloud-native innovatie. In plaats van de ene als superieur aan de andere te beschouwen, biedt het vergelijken van deze twee modellen waardevolle inzichten in hun respectieve sterke punten, zwakke punten en optimale gebruikscases. Het begrijpen van beide benaderingen stelt organisaties in staat om de meest geschikte architectuur te kiezen op basis van hun specifieke vereisten, doelen en middelen.

Kernconcepten

Containerized Microservices

Containerized microservices omvatten de modularisatie van applicaties in afzonderlijke services, die elk hun eigen runtime bevatten. Deze benadering zorgt voor isolatie, draagbaarheid en consistentie over verschillende omgevingen. Containers worden doorgaans beheerd door orkestratieplatforms zoals Kubernetes, die zorgt voor schaalvergroting door het aantal containers aan te passen op basis van de vraag en zorgt voor systeembetrouwbaarheid, zelfs bij storingen. Dit stelt microservices in staat om hun beoogde staat te behouden en optimaal te blijven functioneren.

Containerregistries, zoals Docker Hub, AWS Elastic Container Registry (ECR) en Azure Container Registry (ACR), fungeren als repositories voor het opslaan en beheren van containerimages. Deze registries stellen ontwikkelaars in staat om images te uploaden, versiebeheer uit te voeren en images centraal op te slaan, waaruit orkestratieplatforms containers efficiënt kunnen ophalen en implementeren.

Serverless Computing

Serverless computing is een event-gedreven model waarbij automatisch een functie wordt geactiveerd in reactie op specifieke gebeurtenissen, zoals HTTP-aanvragen of bestanduploads. Deze architectuur is ontworpen voor het creëren van zeer responsieve, schaalbare en event-gedreven applicaties, waarbij functies op aanvraag worden uitgevoerd.

Bij serverless computing wordt het beheer van de infrastructuur volledig afgehandeld door de cloudprovider, inclusief platformonderhoud, schaalvergroting en resourceallocatie. Providers stellen echter vaak beperkingen aan de geheugenomvang van functies en de uitvoeringstijd. Dit model is bijzonder effectief voor gebruikscases die snelle, event-gedreven reacties vereisen, zoals het verwerken van API-aanvragen, het afhandelen van Internet of Things (IoT)-evenementen of het reageren op databanktriggers in realtime datastromen.

Vergelijken van belangrijke kenmerken

Containerized Microservices

• Schaalbaarheid: Biedt handmatige schaalvergroting met tools zoals Kubernetes, waarmee volledige controle over schaalbeslissingen en resourcebeheer mogelijk is.
• Kosten: Vereist betaling voor de onderliggende infrastructuur, ongeacht of deze actief in gebruik is of inactief is.
• Ontwikkelingssnelheid: De ontwikkeling kan langer duren, vooral voor complexe applicaties, omdat het nodig is om meerdere services en omgevingen in te stellen en te configureren.
• Flexibiliteit: Biedt volledige controle over de omgeving en afhankelijkheden, waardoor ontwikkelaars elke runtime, besturingssysteem of framework kunnen kiezen.
• Statusbeheer: Kan de status zowel lokaal als extern beheren, wat flexibiliteit biedt in hoe applicatiedata wordt opgeslagen en benaderd.
• Risico’s van Vendor Lock-In: Zeer draagbaar over verschillende cloudomgevingen en infrastructuren, waardoor het risico op vendor lock-in wordt verminderd.

Serverless Architectuur

• Schaalbaarheid: Schaal automatisch op basis van de vraag, waarbij de cloudprovider de resources dynamisch aanpast wanneer dat nodig is.
• Kosten: Betaling alleen voor functie-uitvoering, zonder kosten tijdens inactiviteit, wat het kosteneffectiever maakt wanneer de vraag laag is.
• Ontwikkelingssnelheid: Vergemakkelijkt snelle ontwikkeling met minimale opzet, aangezien de cloudprovider het infrastructuurbeheer afhandelt.
• Flexibiliteit: Beperkt tot de omgevingen en tools die door de cloudprovider worden ondersteund, wat de maatwerkopties beperkt maar het ontwikkelingsproces vereenvoudigt.
• Statusbeheer: Over het algemeen stateless, waarbij het vereiste statusbeheer extern wordt afgehandeld, bijvoorbeeld via cloudopslag of databases.
• Risico’s van Vendor Lock-In: Meer vatbaar voor vendor lock-in, omdat applicaties nauw verbonden zijn met specifieke cloudproviders, wat de migratie naar andere platforms kan bemoeilijken.

Use cases en geschiktheid

Kies voor Gecontaineriseerde Microservices bij:

• Complexiteit: Zeer geschikt voor applicaties die aangepaste netwerken, persistente opslag of sterk gespecialiseerde configuraties vereisen. De flexibiliteit van containerisatie maakt het ideaal voor het beheren van complexe architecturen.
• Prestaties en Latentie: Perfect voor applicaties die consistente prestaties, lage latentie en de mogelijkheid om onafhankelijk te schalen vereisen. Gecontaineriseerde microservices kunnen individueel worden geoptimaliseerd en geschaald, wat zorgt voor hoge beschikbaarheid en responsiviteit.
• Multi-Cloud Omgevingen: Gecontaineriseerde microservices zijn zeer geschikt voor multi-cloud- of hybride cloudstrategieën, omdat ze draagbaar zijn en naadloos kunnen draaien op verschillende cloudplatforms. Dit zorgt voor meer flexibiliteit in implementatie, beheer en schaalvergroting.

Enkele bekende bedrijven die microservices gebruiken om innovatie te stimuleren en hun applicaties op te schalen zijn Spotify, Amazon, eBay, Uber en Netflix. Deze bedrijven maken gebruik van microservices om de betrouwbaarheid, schaalbaarheid en wendbaarheid van hun systemen te verbeteren in een omgeving met steeds veranderende zakelijke eisen.

Kies voor Serverless bij:

• Gebeurtenissen Geïnitieerd door de Applicatie: Ideaal voor applicaties die reageren op specifieke gebeurtenissen, zoals het verwerken van real-time meldingen, het afhandelen van bestand uploads of het reageren op database-wijzigingen. Serverless is goed geschikt voor event-driven workloads.
• Hoge Variabiliteit in Verkeer: Perfect voor applicaties die onvoorspelbaar of fluctuerend verkeer ervaren, omdat serverless automatisch schaalt op basis van de vraag. Het elimineert de noodzaak voor handmatige tussenkomst, wat zorgt voor efficiënt gebruik van resources, zelfs bij fluctuaties in verkeer.
• Snelle Ontwikkelingssnelheid: Vooral voordelig voor startups of teams met beperkte DevOps-expertise. Serverless architectuur maakt snelle iteratie en ontwikkeling mogelijk, omdat ontwikkelaars zich kunnen concentreren op de code zonder zich zorgen te maken over infrastructuurbeheer.

Enkele bekende bedrijven die serverless architectuur gebruiken om schaalbaarheid en ontwikkelsnelheid te verbeteren, zijn Netflix, Airbnb, Amazon, Autodesk en Slack. Deze bedrijven gebruiken serverless om efficiënte, schaalbare applicaties te bouwen die reageren op variabele gebruikersbehoeften.

Uitdagingen

Zowel gecontaineriseerde microservices als serverless architectuur hebben hun eigen sterke punten en uitdagingen. Het is essentieel om deze factoren te evalueren op basis van de specifieke use case voordat een beslissing wordt genomen. Hieronder volgt een samenvatting van de belangrijkste uitdagingen voor elk:

Gecontaineriseerde Microservices

• Complexe Beheer: Het beheren van een microservices-architectuur vereist aanzienlijke inspanningen, vooral wanneer meerdere services betrokken zijn. Dit omvat het implementeren, monitoren en zorgen voor naadloze interactie tussen de services, wat complex kan worden in grootschalige systemen.
• Statusbeheer: Containers zijn doorgaans stateless, wat uitdagingen met zich meebrengt bij het onderhouden van de applicatiestatus tussen verschillende services. Dit vereist vaak het gebruik van externe opslag of databases, wat de algehele complexiteit van de architectuur vergroot.
• Infrastructuur Overhead: Orkestratietools zoals Kubernetes bieden krachtige beheermogelijkheden, maar brengen ook aanzienlijke overhead met zich mee op het gebied van complexiteit en resourceverbruik. Het opzetten en onderhouden van deze tools kan veel middelen vergen, vooral voor kleinere teams of bedrijven zonder dedicated DevOps-expertise.

Serverless Architectuur

• Beperkte Controle: Serverless architectuur beperkt het niveau van controle over de runtime-omgeving en infrastructuur. Ontwikkelaars moeten binnen de beperkingen van de cloudprovider werken, wat de flexibiliteit kan beperken voor meer gespecialiseerde use cases of complexe configuraties.

• Cold Starts: Serverless-functies kunnen vertraging ondervinden wanneer ze worden geactiveerd na een periode van inactiviteit, een fenomeen dat bekend staat als een “cold start.” Dit kan leiden tot latentieproblemen en de prestaties negatief beïnvloeden, vooral voor real-time applicaties die onmiddellijke respons vereisen.

• Vendor Lock-In: Serverless-oplossingen zijn nauw gekoppeld aan specifieke cloudproviders, wat de migratie naar een ander platform bemoeilijkt. Deze afhankelijkheid kan een risico zijn als de provider zijn prijsmodel, functionaliteit wijzigt, of als het bedrijf in de toekomst van cloudleverancier wil veranderen.

Toekomstige trends in cloud-native ontwikkeling

Gecontaineriseerde microservices en serverless architecturen hebben al een transformerende rol gespeeld in de ontwikkeling en implementatie van applicaties. Echter, opkomende trends zullen de volgende golf van innovatie in cloud-native ontwikkeling aandrijven, met als doel meer schaalbare, efficiënte en adaptieve applicaties:

1. Convergence of containers and serverless

Hybride oplossingen zullen waarschijnlijk de lijnen tussen gecontaineriseerde microservices en serverless computing vervagen. Frameworks zoals Knative (gebouwd op Kubernetes) stellen ontwikkelaars in staat om serverless workloads naast gecontaineriseerde services te draaien in een verenigde omgeving. Deze benadering stelt bedrijven in staat de sterke punten van beide paradigma’s te benutten, wat meer flexibiliteit biedt bij het beheren van workloads, resourceallocatie en schaalvergroting.

2. Uitbreiding van serverless en cloud-ecosystemen

Serverless computing zal zich blijven uitbreiden, vooral in gespecialiseerde domeinen zoals AI- en ML-workloads, real-time dataverwerking en edge computing. Cloudproviders werken eraan hun serverless-aanbiedingen te verbeteren met betere tools, verminderde latentie en verbeterde multi-cloudmogelijkheden. Dit zal serverless aanpasbaarder maken voor een breder scala aan use cases, van high-performance computing tot IoT en gedistribueerde applicaties.

3. Slimmere orkestratie

Orkestratietools zoals Kubernetes zullen zich ontwikkelen om meer intelligente functies te integreren voor het beheren van microservices. Geavanceerde failover-mechanismen, resource-optimalisatie-engines en automatische schaling zullen de prestaties, betrouwbaarheid en kostenefficiëntie van microservices-architecturen verder verbeteren. Deze verschuiving zal ontwikkelaars helpen zich meer te concentreren op applicatielogica, terwijl de infrastructuur naadloos schaling, fouttolerantie en resourcebeheer afhandelt.

Het oordeel: Containers vs. serverless

Containers bieden controle, complexiteitsbeheer en schaalflexibiliteit. Serverless biedt snelheid, kostenefficiëntie en elimineert infrastructuurzorgen. Een hybride benadering combineert beide, en biedt een balans van flexibiliteit, schaalbaarheid en kostenefficiëntie. Kies de architectuur die het beste past bij de unieke behoeften van je applicatie om het volledige potentieel ervan te ontsluiten.