Verfügbarkeit: Cloud-native Computing

Cloud-native Computing: Software Engineering von Diensten und Applikationen für die Cloud

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Kratzke, Nane 1976- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	München Hanser [2024]
Ausgabe:	2., überarbeitete Auflage
Schlagworte:	Cloud Computing Software Engineering Softwareentwicklung Anwendungssoftware Automatisierung CI/CD Container Deployment-Modelle DevOps Docker Kubernetes Microservices Private Cloud Serverless Sicherheit Softwarearchitektur FBITARCH: Softwarearchitektur FBITITMG: IT-Management INF2023
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	Auf dem Cover: "E-Book inklusive"
Beschreibung:	XI, 375 Seiten Illustrationen, Diagramme 25 cm Enthält: Online-Ressource
ISBN:	9783446479142 3446479147

Internformat

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Datensatz im Suchindex

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adam_text	INHALT VORWORT ........................................................................................................... XIII 1 EINLEITUNG ................................................................................................... 1 1.1 AN WEN SICH DIESES BUCH RICHTET .................................................................................... 2 1.2 WAS DIESES BUCH BEHANDELT ............................................................................................ 3 1.3 SPRACHLICHE KONVENTIONEN .............................................................................................. 5 1.4 NOTATIONSKONVENTIONEN .................................................................................................... 6 1.5 ERGAENZENDE MATERIALIEN .................................................................................................. 7 TEIL I: GRUNDLAGEN ................................................................................. 9 2 CLOUD COMPUTING ..................................................................................... 11 2.1 SERVICE-MODELLE.............................................................................................................. 12 2.1.1 INFRASTRUCTURE AS A SERVICE (LAAS) ..................................................................... 15 2.1.2 PLATFORM AS A SERVICE (PAAS) ........................................................................... 15 2.1.3 SOFTWARE AS A SERVICE (SAAS) ........................................................................... 16 2.2 CLOUD-OEKONOMIE ............................................................................................................ 19 2.2.1 EIGNUNG VON UNTERSCHIEDLICHEN ARTEN VON WORKLOADS ................................... 19 2.2.2 EFFEKT VON ZUTEILUNGSDAUER UND RESSOURCENGROESSE ........................................ 22 2.3 ENTWICKLUNG DER LETZTEN JAHRE ...................................................................................... 24 3 DEVOPS .................................................................................................... 27 3.1 PRINZIPIEN DES FLOW ...................................................................................................... 29 3.1.1 PRINZIP 1: ARBEIT SICHTBAR MACHEN ................................................................. 29 3.1.2 PRINZIP 2: WORK IN PROGRESS BESCHRAENKEN ...................................................... 30 3.1.3 PRINZIP 3: FLASCHENHAELSE MINIMIEREN ............................................................. 31 3.2 PRINZIPIEN DES FEEDBACKS .............................................................................................. 32 3.2.1 PRINZIP 4: PROBLEME FRUEH ERKENNEN ............................................................... 32 3.2.2 PRINZIP 5: PROBLEME SOFORT LOESEN ..................................................................... 32 3.2.3 PRINZIP 6: PROBLEME PROFESSIONELL VERANTWORTEN ............................................ 33 3.3 DEVOPS-GEEIGNETE ARCHITEKTUREN .................................................................................. 33 3.3.1 RANDBEDINGUNGEN FUER DIE ENTWICKLUNG ......................................................... 34 3.3.2 NUTZUNG VON ORCHESTRIERUNGSPLATTFORMEN ....................................................... 34 3.3.3 RANDBEDINGUNGEN IM BETRIEB ........................................................................... 35 4 CLOUD-NATIVE .............................................................................................. 37 4.1 DEFINITIONEN IN INDUSTRIE UND FORSCHUNG ...................................................................... 39 4.2 DIE CLOUD-NATIVE-DEFINITION DIESES BUCHS ....................................... 40 4.3 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK AUF TEIL II BIS IV ....................................................... 41 TEIL II: EVERYTHING AS CODE .................................................................. 45 5 EINLEITUNG ZU TEIL II .................................................................................... 47 6 DEPLOYMENT-PIPELINES .............................................................................. 49 6.1 DEPLOYMENT-PIPELINES AS CODE ........................................................................................ 50 6.1.1 PHASEN-PIPELINES ................................................................................................ 51 6.1.2 GERICHTETE PIPELINES .......................................................................................... 52 6.1.3 HIERARCHISCHE PIPELINES .................................................................................... 53 6.1.4 STEUERUNG VON PIPELINES .................................................................................. 54 6.2 DEVOPS-GEEIGNETE BRANCHING-STRATEGIEN ........................................................................ 56 6.2.1 GIT-FLOW ............................................................. 57 6.2.2 GITHUB-FLOW ......................................................... 58 6.2.3 TRUNK-BASIERTE ENTWICKLUNG ............................................................................ 59 6.3 ZUSAMMENFASSUNG ......................................................................................................... 60 7 INFRASTRUCTURE AS CODE..............................................................................63 7.1 VIRTUALISIERUNG .............................................................. 65 7.1.1 VIRTUALISIERUNG VON HARDWARE-INFRASTRUKTUR ................................................... 65 7.1.2 VIRTUALISIERUNG VON SOFTWARE-INFRASTRUKTUR ..................................................... 66 7.2 PROVISIONIERUNG ............................................................................................................... 68 7.2.1 IMMUTABLE INFRASTRUCTURE ................................................................................ 68 7.2.2 LAC-ANSAETZE ........................................................................................................ 69 7.2.3 PROVISIONIERUNG VON LOKALEN UMGEBUNGEN ..................................................... 72 7.2.4 PROVISIONIERUNG VON MULTI-HOST-UMGEBUNGEN ............................................... 74 7.3 ZUSAMMENFASSUNG ......................................................................................................... 77 8 STANDARDISIERUNG VON DEPLOYMENT UNITS (CONTAINER) .........................79 8.1 HINTERGRUND (PAAS) ......................................................................................................... 79 8.2 BETRIEBSSYSTEM-VIRTUALISIERUNG ................................................ 82 8.3 CONTAINER RUNTIME ENVIRONMENTS .................................................................................. 83 8.3.1 KERNEL-NAMESPACES .......................................................................................... 84 8.3.2 PROCESS CAPABILITIES .......................................................................................... 85 8.3.3 CONTROL GROUPS .................................................................................................. 86 8.3.4 UNION FILESYSTEM .............................................................................................. 86 8.3.5 HIGH-LEVEL UND LOW-LEVEL-CONTAINER-LAUFZEITUMGEBUNGEN .......................... 87 8.4 BAU UND BEREITSTELLUNG VON CONTAINER-IMAGES .............................................................. 88 8.5 FAKTOREN GUT BETREIBBARER CONTAINER ............................................................................ 90 8.5.1 CODEBASE ........................................................................................................... 91 8.5.2 ABHAENGIGKEITEN UND KONFIGURATIONEN ............................................................ 91 8.5.3 UNTERSTUETZENDE SERVICES UND PORT BINDING ..................................................... 92 8.5.4 BUILD-, RELEASE-UND RUN-PHASE ........................................................................ 93 8.5.5 HORIZONTALE SKALIERUNG UEBER PROZESSE ............................................................ 94 8.5.6 UMGEBUNGEN, LOGS UND BETRIEB ...................................................................... 95 8.6 ZUSAMMENFASSUNG ......................................................................................................... 96 9 CONTAINER-PLATTFORMEN ............................................................................. 99 9.1 SCHEDULING ..................................................................................................................... 100 9.1.1 HETEROGENITAET VON WORKLOADS ........................................................................ 101 9.1.2 SCHEDULING-ALGORITHMEN ................................................................................ 102 9.1.2.1 EINFACHE SCHEDULING-ALGORITHMEN .................................................. 102 9.1.2.2 MULTIDIMENSIONALE SCHEDULING-ALGORITHMEN ................................ 103 9.1.2.3 KAPAZITAETSBASIERTE SCHEDULING-ALGORITHMEN ................................ 103 9.1.3 SCHEDULING-ARCHITEKTUREN .............................................................................. 104 9.1.3.1 MONOLITHISCHER SCHEDULER ............................................................. 105 9.1.3.2 2-LEVEL-SCHEDULER ........................................................................... 105 9.1.3.3 SHARED-STATE SCHEDULER ................................................................... 106 9.2 ORCHESTRIERUNG ............................................................................................................ 107 9.2.1 DEFINITION VON BETRIEBSZUSTAENDEN .................................................................. 107 9.2.2 REGELKREIS: DESIRED VERSUS CURRENT STATE ...................................................... 108 9.3 INSIDE KUBERNETES ........................................................................................................ 109 9.3.1 KUBERNETES-ARCHITEKTUR .................................................................................. 110 9.3.2 VERWALTETE RESSOURCEN UND BASIS-BLUEPRINT ................................................. 112 9.3.3 SCHEDULBARE WORKLOADS .................................................................................. 114 9.3.3.1 DEPLOYMENTS .................................................................................. 114 9.3.3.2 (CRON-)JOBS...................................................................................... 116 9.3.3.3 DAEMON-SETS .................................................................................. 117 9.3.3.4 STATEFUL-SETS .................................................................................... 118 9.3.4 SCHEDULING CONSTRAINTS .................................................................................. 121 9.3.4.1 ANGABE DES RESSOURCENBEDARFS MITTELS REQUESTS UND LIMITS ... 121 9.3.4.2 KNOTEN-SELEKTOREN .......................................................................... 122 9.3.4.3 KNOTENAFFINITAETEN .......................................................................... 123 9.3.4.4 POD-(ANTI-)AFFINITAETEN ..................................................................... 124 9.3.5 AUTOMATISCHE SKALIERUNG VON WORKLOADS .................................................... 125 9.3.6 EXPONIEREN VON WORKLOADS ALS INTERNE UND EXTERNE SERVICES ...................... 126 9.3.7 HEALTH CHECKING ............................................................................................. 129 9.3.8 PERSISTENZ ....................................................................................................... 132 9.3.9 ISOLATION VON WORKLOADS ................................................................................. 133 9.3.9.1 NAMESPACES UND ROLE-BASED ACCESS MODEL (MULTI-TENANCY) .... 133 9.3.9.2 QUOTAS UND LIMIT RANGES ................................................................ 134 9.3.9.3 NETWORK POLICYS ............................................................................... 135 9.4 ZUSAMMENFASSUNG ..................................................................................................... 137 10 FUNCTION AS A SERVICE ....................... 141 10.1 FAAS-PLATTFORMEN ......................................................................................................... 143 10.1.1 DAS FAAS-PROGRAMMIERMODELL ....................................................................... 145 10.1.2 ZU BERUECKSICHTIGENDE RANDBEDINGUNGEN ..................................................... 146 10.1.3 VERANSCHAULICHUNG DES FAAS-PROGRAMMIERMODELLS .................................... 147 10.2 PLATTFORMAGNOSTISCHE FAAS-FRAMEWORKS.................................................................... 149 10.3 EREIGNISBASIERTE AUTOSKALIERUNG ................................................................................ 152 10.4 ZUSAMMENFASSUNG ..................................................................................................... 155 TEIL III: CLOUD-NATIVE ARCHITEKTUREN .............................................. 157 11 EINLEITUNG ZU TEIL III .............................................................................. 159 12 MICROSERVICE UND SERVERLESS-ARCHITEKTUREN ...................................... 161 12.1 EIGENSCHAFTEN VON MICROSERVICES .............................................................................. 162 12.2 INTEGRATIONSMUSTER FUER MICROSERVICES ...................................................................... 166 12.2.1 DATENBANKBASIERTE INTEGRATION ..................................................................... 167 12.2.2 (G)RPC-BASIERTE INTERPROZESSKOMMUNIKATION .............................................. 167 12.2.3 REPRESENTATIONAL STATE TRANSFER (REST) ....................................................... 170 12.2.4 EREIGNISBASIERTE INTEGRATION (ASYNCHRON) ................................................... 173 12.2.5 API-VERSIONING .............................................................................................. 175 12.3 ARCHITEKTURELLE SICHERHEIT .......................................................................................... 178 12.3.1 CIRCUIT-BREAKER .............................................................................................. 178 12.3.2 BULKHEAD ........................................................................................................ 179 12.3.3 IDEMPOTENTE API-OPERATIONEN ....................................................................... 180 12.4 SKALIERUNG VON MICROSERVICES .................................................................................... 180 12.4.1 LOAD BALANCING .............................................................................................. 181 12.4.2 MESSAGING ...................................................................................................... 181 12.4.3 SKALIERUNG ZUSTANDSBEHAFTETER KOMPONENTEN .............................................. 183 12.4.3.1 SCALING FOR READS ............................................................................. 184 12.4.3.2 SCALING FOR WRITES (SHARDING) .......................................................... 184 12.4.3.3 COMMAND QUERY RESPONSIBILITY SEGREGATION (CORS) ................... 185 12.4.4 CACHING .......................................................................................................... 186 12.5 PRINZIPIEN ZUR ENTWICKLUNG VON MICROSERVICES ......................................................... 187 12.5.1 PRINZIP 1: BILDE MODELLE UM GESCHAEFTSKONZEPTE .......................................... 187 12.5.2 PRINZIP 2: ERSCHAFFE EINE KULTUR DER AUTOMATISIERUNG ................................ 187 12.5.3 PRINZIP 3: BLENDE INTERNE IMPLEMENTIERUNGSDETAILS AUS ............................. 188 12.5.4 PRINZIP 4: DEZENTRALISIERE .............................................................................. 188 12.5.5 PRINZIP 5: DEFINIERE UNABHAENGIG AKTUALISIERBARE EINHEITEN ........................ 188 12.5.6 PRINZIP 6: ISOLIERE FEHLER ................................................................................ 189 12.5.7 PRINZIP 7: BAUE GUT BEOBACHTBARE SERVICES ................................................... 189 12.6 SERVERLESS-ARCHITEKTUREN ............................................................................................. 190 12.6.1 ARCHITEKTURELLE KONSEQUENZEN VON SERVERLESS-LIMITIERUNGEN .................... 191 12.6.2 DAS API-GATEWAY-PATTERN ................................................................................ 193 12.6.3 ABGRENZUNG ZU MICROSERVICES ........................................................................ 195 12.7 ZUSAMMENFASSUNG ...................................................................................................... 196 13 BEOBACHTBARE ARCHITEKTUREN ................................................................. 199 13.1 KONSOLIDIERUNG VON TELEMETRIEDATEN ......................................................................... 200 13.2 INSTRUMENTIERUNG VON SYSTEMEN ................................................................................. 202 13.2.1 LOGGING .......................................................................................................... 202 13.2.2 MONITORING ......................................................................................................204 13.2.2.1 METRIKARTEN ..................................................................................... 206 13.2.2.2 EMPFEHLUNGEN FUER DIE METRIKINSTRUMENTIERUNG ............................ 207 13.2.3 TRACING ............................................................................................................ 207 13.2.3.1 EMPFEHLUNGEN FUER DIE INSTRUMENTIERUNG ..................................... 209 13.2.3.2 TRACING-INSTRUMENTIERUNG UND ERZEUGUNG VON SPANS ................. 212 13.2.3.3 SERVERSEITIGES TRACING UND EXTRAKTION VON SPAN-KONTEXTEN .... 213 13.2.3.4 CLIENTSEITIGES TRACING UND WEITERREICHEN VON SPAN-KONTEXTEN. . 214 13.3 AUTOMATISIERTE INSTRUMENTIERUNG ............................................................................... 215 13.3.1 EIGENSCHAFTEN VON SERVICE-MESHS .................................................................. 216 13.3.2 TRAFFIC-MANAGEMENT ....................................................................................... 218 13.3.3 RESILIENZ ........................................................................................................ 221 13.3.4 SICHERHEIT ......................................................................................................... 223 13.3.5 MANAGEMENT UND ANALYSE VON VERKEHRSTOPOLOGIEN ..................................... 226 13.4 ZUSAMMENFASSUNG ...................................................................................................... 227 14 DOMAIN-DRIVEN DESIGN .......................................................................... 229 14.1 FACHLICHKEIT ................................................................................................................. 230 14.2 STRATEGISCHES DESIGN .................................................................................................... 232 14.2.1 SUBDOMAENEN ................................................................................................... 233 14.2.1.1 KERNDOMAENE (CORE SUBDOMAIN) ...................................................... 233 14.2.1.2 UNTERSTUETZENDE SUBDOMAENE (SUPPORTING SUBDOMAIN) ................234 14.2.1.3 GENERISCHE SUBDOMAENEN (GENERIC SUBDOMAIN) ...........................234 14.2.1.4 ANMERKUNGEN AM BEISPIEL EINER FALLSTUDIE ..................................234 14.2.2 UBIQUITOUS LANGUAGE .....................................................................................236 14.2.2.1 EINE GEMEINSAME SPRACHE ALS SCHLUESSEL ZU EINEM GEMEINSAMEN VERSTAENDNIS .................................................................................... 237 14.2.2.2 MEHRDEUTIGE UND SYNONYME BEGRIFFE ............................................ 238 14.2.3 BOUNDED CONTEXTS ........................................................................................... 239 14.2.4 CONTEXT MAPPING ............................................................................................. 241 14.2.4.1 PARTNERSCHAFTLICHE KOOPERATIONSMUSTER (PARTNERS UND SHARED-KERNEL) ........................................................ 241 14.2.4.2 CUSTOMER-SUPPLIER-KOOPERATION ...................................................... 243 14.2.4.3 SEPARATE WAYS ................................................................................. 244 14.2.4.4 CONTEXT MAPS ALS LANDKARTE VON MACHTVERHAELTNISSEN .................. 245 14.3 TAKTISCHES DESIGN ......................................................................................................... 246 14.3.1 OFT GENUTZTE PATTERN FUER GESCHAEFTSLOGIK ........................................................ 246 14.3.1.1 DAS ETL-PATTERN (PRIMAER SUPPORTING SUBDOMAINS) ....................... 246 14.3.1.2 DAS ACTIVE RECORD-PATTERN (PRIMAER SUPPORTING SUBDOMAINS) ... 247 14.3.1.3 DAS DOMAIN MODEL-PATTERN (PRIMAER CORE SUBDOMAINS) ............... 248 14.3.1.4 DAS EVENT-SOURCING-PATTERN (PRIMAER CORE SUBDOMAINS) ...............250 14.3.2 OFT GENUTZTE PATTERN FUER DIE ARCHITEKTUR ...................................................... 251 14.3.2.1 DIE EBENEN-ARCHITEKTUR .................................................................. 252 14.3.2.2 DAS PORTS & ADAPTER-PATTERN ............................................................ 253 14.3.2.3 DAS CORS-PATTERN ........................................................................... 253 14.4 ZUSAMMENFASSUNG ....................................................................................................... 256 TEIL IV: SICHERE CLOUD-NATIVE ANWENDUNGEN ................................ 259 15 EINLEITUNG ZU TEIL IV ............................................................................... 261 16 HAERTUNG DOUD-NATIVER ANWENDUNGEN ................................................. 263 16.1 HAERTUNG (VIRTUELLER) INFRASTRUKTUREN ......................................................................... 267 16.1.1 TOOL-GESTUETZTES SYSTEM HARDENING ................................................................ 268 16.1.2 KONTINUIERLICHE AKTUALISIERUNG VON VIRTUELLEN MASCHINEN ......................... 270 16.1.3 SICHERE AUTHENTIFIZIERUNG MITTELS SSH ....................................................... 271 16.1.4 KONTINUIERLICHE UEBERWACHUNG VIRTUELLER MASCHINEN .................................. 273 16.1.4.1 VERHALTENSBASIERTE INTRUSION DETECTION MITTELS AUDITING ............. 273 16.1.4.2 SIGNATURBASIERTE INTRUSION DETECTION ............................................ 274 16.1.4.3 LOG FORWARDING ...............................................................................276 16.1.5 EINSATZ VON SICHERHEITSGRUPPEN UND FIREWALLS ........................................... 277 16.2 HAERTUNG CONTAINERISIERTER WORKLOADS ......................................................................... 279 16.2.1 ABSICHERUNG VON PUBLIC ENDPOINTS MITTELS INGRESSES ................................ 280 16.2.2 NAMESPACE-BASIERTE NETZWERKISOLATION ....................................................... 286 16.2.3 POD HARDENING .............................................................................................. 289 16.2.4 ERHOEHUNG DER CONTAINER RUNTIME ISOLATION ................................................. 299 16.2.5 VOLUME HARDENING ........................................................................................ 300 16.2.6 WORKLOAD POLICING .......................................................................................... 303 16.2.7 INTRUSION DETECTION ........................................................................................ 307 16.2.8 SICHERUNG DER SUPPLY CHAIN ........................................................................ 310 16.2.8.1 STATISCHE SOFTWARE COMPOSITION ANALYSIS (SCA) ........................... 311 16.2.8.2 STATIC APPLICATION SECURITY TESTING (SAST) ..................................314 16.2.8.3 KONTINUIERLICHES SCHWACHSTELLEN-SCANNING VON CONTAINER PLATTFORMEN ..................................................................................... 316 16.3 ZUSAMMENFASSUNG ...................................................................................................... 319 17 REGULATORISCHE ANFORDERUNGEN............................................................ 321 17.1 CLOUD COMPLIANCE UND ZERTIFIZIERUNGEN ................................................................... 322 17.1.1 ISO 9001 .......................................................................................................324 17.1.2 BSI-IT-GRUNDSCHUTZ UND BSI-STANDARDS ...................................................... 325 17.1.3 BSI-C5-ZERTIFIZIERUNG ................................................................................... 325 17.1.4 ISO/IEC 27001 UND 27017/27018 .............................................................. 326 17.1.5 CSASTAR ..................................................................................................... 327 17.1.6 CISPE CODE OF CONDUCT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 17.1.7 EU CLOUD CODE OF CONDUCT ........................................................................... 329 17.1.8 SOC 1-3 (SERVICE ORGANIZATION CONTROL) ...................................................... 330 17.1.9 FEDRAMP ....................................................................................................... 331 17.1.10 HIPAA ............................................................................................................ 331 17.1.11 PCI DSS ........................................................................................................ 332 17.1.12 ZUSAMMENFASSUNG ....................................................................................... 333 17.2 AUS DER DSGVO SICH ERGEBENDE ANFORDERUNGEN ...................................................... 335 17.2.1 PERSONENBEZOGENE DATEN ............................................................................. 335 17.2.2 GRUNDSAETZE DER VERARBEITUNG PERSONENBEZOGENER DATEN ...........................336 17.2.3 AUFTRAGSVERARBEITUNG ................................................................................... 338 17.2.4 DATENSCHUTZ-FOLGENABSCHAETZUNGEN .............................................................. 340 17.2.5 INTERNATIONALE DATENTRANSFERS IN DRITTLAENDER .............................................. 341 17.3 EUROPAEISCHER DATENSCHUTZ UND DRITTLAENDER ............................................................... 343 17.3.1 PROBLEME AM BEISPIEL DES CLOUD ACT ........................................................ 344 17.3.2 LOESUNGEN TROTZ SCHREMS I + II .................................................................. 345 17.4 ZUSAMMENFASSUNG ...................................................................................................... 346 18 SCHLUSSBEMERKUNGEN .......................................................................... 349 LITERATURVERZEICHNIS ...................................................................................... 359 STICHWORTVERZEICHNIS .................................................................................... 365
adam_txt	INHALT VORWORT . XIII 1 EINLEITUNG . 1 1.1 AN WEN SICH DIESES BUCH RICHTET . 2 1.2 WAS DIESES BUCH BEHANDELT . 3 1.3 SPRACHLICHE KONVENTIONEN . 5 1.4 NOTATIONSKONVENTIONEN . 6 1.5 ERGAENZENDE MATERIALIEN . 7 TEIL I: GRUNDLAGEN . 9 2 CLOUD COMPUTING . 11 2.1 SERVICE-MODELLE. 12 2.1.1 INFRASTRUCTURE AS A SERVICE (LAAS) . 15 2.1.2 PLATFORM AS A SERVICE (PAAS) . 15 2.1.3 SOFTWARE AS A SERVICE (SAAS) . 16 2.2 CLOUD-OEKONOMIE . 19 2.2.1 EIGNUNG VON UNTERSCHIEDLICHEN ARTEN VON WORKLOADS . 19 2.2.2 EFFEKT VON ZUTEILUNGSDAUER UND RESSOURCENGROESSE . 22 2.3 ENTWICKLUNG DER LETZTEN JAHRE . 24 3 DEVOPS . 27 3.1 PRINZIPIEN DES FLOW . 29 3.1.1 PRINZIP 1: ARBEIT SICHTBAR MACHEN . 29 3.1.2 PRINZIP 2: WORK IN PROGRESS BESCHRAENKEN . 30 3.1.3 PRINZIP 3: FLASCHENHAELSE MINIMIEREN . 31 3.2 PRINZIPIEN DES FEEDBACKS . 32 3.2.1 PRINZIP 4: PROBLEME FRUEH ERKENNEN . 32 3.2.2 PRINZIP 5: PROBLEME SOFORT LOESEN . 32 3.2.3 PRINZIP 6: PROBLEME PROFESSIONELL VERANTWORTEN . 33 3.3 DEVOPS-GEEIGNETE ARCHITEKTUREN . 33 3.3.1 RANDBEDINGUNGEN FUER DIE ENTWICKLUNG . 34 3.3.2 NUTZUNG VON ORCHESTRIERUNGSPLATTFORMEN . 34 3.3.3 RANDBEDINGUNGEN IM BETRIEB . 35 4 CLOUD-NATIVE . 37 4.1 DEFINITIONEN IN INDUSTRIE UND FORSCHUNG . 39 4.2 DIE CLOUD-NATIVE-DEFINITION DIESES BUCHS . 40 4.3 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK AUF TEIL II BIS IV . 41 TEIL II: EVERYTHING AS CODE . 45 5 EINLEITUNG ZU TEIL II . 47 6 DEPLOYMENT-PIPELINES . 49 6.1 DEPLOYMENT-PIPELINES AS CODE . 50 6.1.1 PHASEN-PIPELINES . 51 6.1.2 GERICHTETE PIPELINES . 52 6.1.3 HIERARCHISCHE PIPELINES . 53 6.1.4 STEUERUNG VON PIPELINES . 54 6.2 DEVOPS-GEEIGNETE BRANCHING-STRATEGIEN . 56 6.2.1 GIT-FLOW . 57 6.2.2 GITHUB-FLOW . 58 6.2.3 TRUNK-BASIERTE ENTWICKLUNG . 59 6.3 ZUSAMMENFASSUNG . 60 7 INFRASTRUCTURE AS CODE.63 7.1 VIRTUALISIERUNG . 65 7.1.1 VIRTUALISIERUNG VON HARDWARE-INFRASTRUKTUR . 65 7.1.2 VIRTUALISIERUNG VON SOFTWARE-INFRASTRUKTUR . 66 7.2 PROVISIONIERUNG . 68 7.2.1 IMMUTABLE INFRASTRUCTURE . 68 7.2.2 LAC-ANSAETZE . 69 7.2.3 PROVISIONIERUNG VON LOKALEN UMGEBUNGEN . 72 7.2.4 PROVISIONIERUNG VON MULTI-HOST-UMGEBUNGEN . 74 7.3 ZUSAMMENFASSUNG . 77 8 STANDARDISIERUNG VON DEPLOYMENT UNITS (CONTAINER) .79 8.1 HINTERGRUND (PAAS) . 79 8.2 BETRIEBSSYSTEM-VIRTUALISIERUNG . 82 8.3 CONTAINER RUNTIME ENVIRONMENTS . 83 8.3.1 KERNEL-NAMESPACES . 84 8.3.2 PROCESS CAPABILITIES . 85 8.3.3 CONTROL GROUPS . 86 8.3.4 UNION FILESYSTEM . 86 8.3.5 HIGH-LEVEL UND LOW-LEVEL-CONTAINER-LAUFZEITUMGEBUNGEN . 87 8.4 BAU UND BEREITSTELLUNG VON CONTAINER-IMAGES . 88 8.5 FAKTOREN GUT BETREIBBARER CONTAINER . 90 8.5.1 CODEBASE . 91 8.5.2 ABHAENGIGKEITEN UND KONFIGURATIONEN . 91 8.5.3 UNTERSTUETZENDE SERVICES UND PORT BINDING . 92 8.5.4 BUILD-, RELEASE-UND RUN-PHASE . 93 8.5.5 HORIZONTALE SKALIERUNG UEBER PROZESSE . 94 8.5.6 UMGEBUNGEN, LOGS UND BETRIEB . 95 8.6 ZUSAMMENFASSUNG . 96 9 CONTAINER-PLATTFORMEN . 99 9.1 SCHEDULING . 100 9.1.1 HETEROGENITAET VON WORKLOADS . 101 9.1.2 SCHEDULING-ALGORITHMEN . 102 9.1.2.1 EINFACHE SCHEDULING-ALGORITHMEN . 102 9.1.2.2 MULTIDIMENSIONALE SCHEDULING-ALGORITHMEN . 103 9.1.2.3 KAPAZITAETSBASIERTE SCHEDULING-ALGORITHMEN . 103 9.1.3 SCHEDULING-ARCHITEKTUREN . 104 9.1.3.1 MONOLITHISCHER SCHEDULER . 105 9.1.3.2 2-LEVEL-SCHEDULER . 105 9.1.3.3 SHARED-STATE SCHEDULER . 106 9.2 ORCHESTRIERUNG . 107 9.2.1 DEFINITION VON BETRIEBSZUSTAENDEN . 107 9.2.2 REGELKREIS: DESIRED VERSUS CURRENT STATE . 108 9.3 INSIDE KUBERNETES . 109 9.3.1 KUBERNETES-ARCHITEKTUR . 110 9.3.2 VERWALTETE RESSOURCEN UND BASIS-BLUEPRINT . 112 9.3.3 SCHEDULBARE WORKLOADS . 114 9.3.3.1 DEPLOYMENTS . 114 9.3.3.2 (CRON-)JOBS. 116 9.3.3.3 DAEMON-SETS . 117 9.3.3.4 STATEFUL-SETS . 118 9.3.4 SCHEDULING CONSTRAINTS . 121 9.3.4.1 ANGABE DES RESSOURCENBEDARFS MITTELS REQUESTS UND LIMITS . 121 9.3.4.2 KNOTEN-SELEKTOREN . 122 9.3.4.3 KNOTENAFFINITAETEN . 123 9.3.4.4 POD-(ANTI-)AFFINITAETEN . 124 9.3.5 AUTOMATISCHE SKALIERUNG VON WORKLOADS . 125 9.3.6 EXPONIEREN VON WORKLOADS ALS INTERNE UND EXTERNE SERVICES . 126 9.3.7 HEALTH CHECKING . 129 9.3.8 PERSISTENZ . 132 9.3.9 ISOLATION VON WORKLOADS . 133 9.3.9.1 NAMESPACES UND ROLE-BASED ACCESS MODEL (MULTI-TENANCY) . 133 9.3.9.2 QUOTAS UND LIMIT RANGES . 134 9.3.9.3 NETWORK POLICYS . 135 9.4 ZUSAMMENFASSUNG . 137 10 FUNCTION AS A SERVICE . 141 10.1 FAAS-PLATTFORMEN . 143 10.1.1 DAS FAAS-PROGRAMMIERMODELL . 145 10.1.2 ZU BERUECKSICHTIGENDE RANDBEDINGUNGEN . 146 10.1.3 VERANSCHAULICHUNG DES FAAS-PROGRAMMIERMODELLS . 147 10.2 PLATTFORMAGNOSTISCHE FAAS-FRAMEWORKS. 149 10.3 EREIGNISBASIERTE AUTOSKALIERUNG . 152 10.4 ZUSAMMENFASSUNG . 155 TEIL III: CLOUD-NATIVE ARCHITEKTUREN . 157 11 EINLEITUNG ZU TEIL III . 159 12 MICROSERVICE UND SERVERLESS-ARCHITEKTUREN . 161 12.1 EIGENSCHAFTEN VON MICROSERVICES . 162 12.2 INTEGRATIONSMUSTER FUER MICROSERVICES . 166 12.2.1 DATENBANKBASIERTE INTEGRATION . 167 12.2.2 (G)RPC-BASIERTE INTERPROZESSKOMMUNIKATION . 167 12.2.3 REPRESENTATIONAL STATE TRANSFER (REST) . 170 12.2.4 EREIGNISBASIERTE INTEGRATION (ASYNCHRON) . 173 12.2.5 API-VERSIONING . 175 12.3 ARCHITEKTURELLE SICHERHEIT . 178 12.3.1 CIRCUIT-BREAKER . 178 12.3.2 BULKHEAD . 179 12.3.3 IDEMPOTENTE API-OPERATIONEN . 180 12.4 SKALIERUNG VON MICROSERVICES . 180 12.4.1 LOAD BALANCING . 181 12.4.2 MESSAGING . 181 12.4.3 SKALIERUNG ZUSTANDSBEHAFTETER KOMPONENTEN . 183 12.4.3.1 SCALING FOR READS . 184 12.4.3.2 SCALING FOR WRITES (SHARDING) . 184 12.4.3.3 COMMAND QUERY RESPONSIBILITY SEGREGATION (CORS) . 185 12.4.4 CACHING . 186 12.5 PRINZIPIEN ZUR ENTWICKLUNG VON MICROSERVICES . 187 12.5.1 PRINZIP 1: BILDE MODELLE UM GESCHAEFTSKONZEPTE . 187 12.5.2 PRINZIP 2: ERSCHAFFE EINE KULTUR DER AUTOMATISIERUNG . 187 12.5.3 PRINZIP 3: BLENDE INTERNE IMPLEMENTIERUNGSDETAILS AUS . 188 12.5.4 PRINZIP 4: DEZENTRALISIERE . 188 12.5.5 PRINZIP 5: DEFINIERE UNABHAENGIG AKTUALISIERBARE EINHEITEN . 188 12.5.6 PRINZIP 6: ISOLIERE FEHLER . 189 12.5.7 PRINZIP 7: BAUE GUT BEOBACHTBARE SERVICES . 189 12.6 SERVERLESS-ARCHITEKTUREN . 190 12.6.1 ARCHITEKTURELLE KONSEQUENZEN VON SERVERLESS-LIMITIERUNGEN . 191 12.6.2 DAS API-GATEWAY-PATTERN . 193 12.6.3 ABGRENZUNG ZU MICROSERVICES . 195 12.7 ZUSAMMENFASSUNG . 196 13 BEOBACHTBARE ARCHITEKTUREN . 199 13.1 KONSOLIDIERUNG VON TELEMETRIEDATEN . 200 13.2 INSTRUMENTIERUNG VON SYSTEMEN . 202 13.2.1 LOGGING . 202 13.2.2 MONITORING .204 13.2.2.1 METRIKARTEN . 206 13.2.2.2 EMPFEHLUNGEN FUER DIE METRIKINSTRUMENTIERUNG . 207 13.2.3 TRACING . 207 13.2.3.1 EMPFEHLUNGEN FUER DIE INSTRUMENTIERUNG . 209 13.2.3.2 TRACING-INSTRUMENTIERUNG UND ERZEUGUNG VON SPANS . 212 13.2.3.3 SERVERSEITIGES TRACING UND EXTRAKTION VON SPAN-KONTEXTEN . 213 13.2.3.4 CLIENTSEITIGES TRACING UND WEITERREICHEN VON SPAN-KONTEXTEN. . 214 13.3 AUTOMATISIERTE INSTRUMENTIERUNG . 215 13.3.1 EIGENSCHAFTEN VON SERVICE-MESHS . 216 13.3.2 TRAFFIC-MANAGEMENT . 218 13.3.3 RESILIENZ . 221 13.3.4 SICHERHEIT . 223 13.3.5 MANAGEMENT UND ANALYSE VON VERKEHRSTOPOLOGIEN . 226 13.4 ZUSAMMENFASSUNG . 227 14 DOMAIN-DRIVEN DESIGN . 229 14.1 FACHLICHKEIT . 230 14.2 STRATEGISCHES DESIGN . 232 14.2.1 SUBDOMAENEN . 233 14.2.1.1 KERNDOMAENE (CORE SUBDOMAIN) . 233 14.2.1.2 UNTERSTUETZENDE SUBDOMAENE (SUPPORTING SUBDOMAIN) .234 14.2.1.3 GENERISCHE SUBDOMAENEN (GENERIC SUBDOMAIN) .234 14.2.1.4 ANMERKUNGEN AM BEISPIEL EINER FALLSTUDIE .234 14.2.2 UBIQUITOUS LANGUAGE .236 14.2.2.1 EINE GEMEINSAME SPRACHE ALS SCHLUESSEL ZU EINEM GEMEINSAMEN VERSTAENDNIS . 237 14.2.2.2 MEHRDEUTIGE UND SYNONYME BEGRIFFE . 238 14.2.3 BOUNDED CONTEXTS . 239 14.2.4 CONTEXT MAPPING . 241 14.2.4.1 PARTNERSCHAFTLICHE KOOPERATIONSMUSTER (PARTNERS UND SHARED-KERNEL) . 241 14.2.4.2 CUSTOMER-SUPPLIER-KOOPERATION . 243 14.2.4.3 SEPARATE WAYS . 244 14.2.4.4 CONTEXT MAPS ALS LANDKARTE VON MACHTVERHAELTNISSEN . 245 14.3 TAKTISCHES DESIGN . 246 14.3.1 OFT GENUTZTE PATTERN FUER GESCHAEFTSLOGIK . 246 14.3.1.1 DAS ETL-PATTERN (PRIMAER SUPPORTING SUBDOMAINS) . 246 14.3.1.2 DAS ACTIVE RECORD-PATTERN (PRIMAER SUPPORTING SUBDOMAINS) . 247 14.3.1.3 DAS DOMAIN MODEL-PATTERN (PRIMAER CORE SUBDOMAINS) . 248 14.3.1.4 DAS EVENT-SOURCING-PATTERN (PRIMAER CORE SUBDOMAINS) .250 14.3.2 OFT GENUTZTE PATTERN FUER DIE ARCHITEKTUR . 251 14.3.2.1 DIE EBENEN-ARCHITEKTUR . 252 14.3.2.2 DAS PORTS & ADAPTER-PATTERN . 253 14.3.2.3 DAS CORS-PATTERN . 253 14.4 ZUSAMMENFASSUNG . 256 TEIL IV: SICHERE CLOUD-NATIVE ANWENDUNGEN . 259 15 EINLEITUNG ZU TEIL IV . 261 16 HAERTUNG DOUD-NATIVER ANWENDUNGEN . 263 16.1 HAERTUNG (VIRTUELLER) INFRASTRUKTUREN . 267 16.1.1 TOOL-GESTUETZTES SYSTEM HARDENING . 268 16.1.2 KONTINUIERLICHE AKTUALISIERUNG VON VIRTUELLEN MASCHINEN . 270 16.1.3 SICHERE AUTHENTIFIZIERUNG MITTELS SSH . 271 16.1.4 KONTINUIERLICHE UEBERWACHUNG VIRTUELLER MASCHINEN . 273 16.1.4.1 VERHALTENSBASIERTE INTRUSION DETECTION MITTELS AUDITING . 273 16.1.4.2 SIGNATURBASIERTE INTRUSION DETECTION . 274 16.1.4.3 LOG FORWARDING .276 16.1.5 EINSATZ VON SICHERHEITSGRUPPEN UND FIREWALLS . 277 16.2 HAERTUNG CONTAINERISIERTER WORKLOADS . 279 16.2.1 ABSICHERUNG VON PUBLIC ENDPOINTS MITTELS INGRESSES . 280 16.2.2 NAMESPACE-BASIERTE NETZWERKISOLATION . 286 16.2.3 POD HARDENING . 289 16.2.4 ERHOEHUNG DER CONTAINER RUNTIME ISOLATION . 299 16.2.5 VOLUME HARDENING . 300 16.2.6 WORKLOAD POLICING . 303 16.2.7 INTRUSION DETECTION . 307 16.2.8 SICHERUNG DER SUPPLY CHAIN . 310 16.2.8.1 STATISCHE SOFTWARE COMPOSITION ANALYSIS (SCA) . 311 16.2.8.2 STATIC APPLICATION SECURITY TESTING (SAST) .314 16.2.8.3 KONTINUIERLICHES SCHWACHSTELLEN-SCANNING VON CONTAINER PLATTFORMEN . 316 16.3 ZUSAMMENFASSUNG . 319 17 REGULATORISCHE ANFORDERUNGEN. 321 17.1 CLOUD COMPLIANCE UND ZERTIFIZIERUNGEN . 322 17.1.1 ISO 9001 .324 17.1.2 BSI-IT-GRUNDSCHUTZ UND BSI-STANDARDS . 325 17.1.3 BSI-C5-ZERTIFIZIERUNG . 325 17.1.4 ISO/IEC 27001 UND 27017/27018 . 326 17.1.5 CSASTAR . 327 17.1.6 CISPE CODE OF CONDUCT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 17.1.7 EU CLOUD CODE OF CONDUCT . 329 17.1.8 SOC 1-3 (SERVICE ORGANIZATION CONTROL) . 330 17.1.9 FEDRAMP . 331 17.1.10 HIPAA . 331 17.1.11 PCI DSS . 332 17.1.12 ZUSAMMENFASSUNG . 333 17.2 AUS DER DSGVO SICH ERGEBENDE ANFORDERUNGEN . 335 17.2.1 PERSONENBEZOGENE DATEN . 335 17.2.2 GRUNDSAETZE DER VERARBEITUNG PERSONENBEZOGENER DATEN .336 17.2.3 AUFTRAGSVERARBEITUNG . 338 17.2.4 DATENSCHUTZ-FOLGENABSCHAETZUNGEN . 340 17.2.5 INTERNATIONALE DATENTRANSFERS IN DRITTLAENDER . 341 17.3 EUROPAEISCHER DATENSCHUTZ UND DRITTLAENDER . 343 17.3.1 PROBLEME AM BEISPIEL DES CLOUD ACT . 344 17.3.2 LOESUNGEN TROTZ SCHREMS I + II . 345 17.4 ZUSAMMENFASSUNG . 346 18 SCHLUSSBEMERKUNGEN . 349 LITERATURVERZEICHNIS . 359 STICHWORTVERZEICHNIS . 365
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