Technische Schulden bei Microservices: Verwaltung von Abhängigkeiten und Schulden

Eine der Lösungen, die helfen können, mit technischen Schulden umzugehen, ist der Übergang von einer monolithischen Architektur zu einer Microservices-Architektur. Dieser Übergang bietet zwar Vorteile wie verbesserte Skalierbarkeit und Belastbarkeit, bringt aber auch neue Herausforderungen mit sich, die angegangen werden müssen. Wie bewältigt man technische Schulden bei Microservices?

Verwaltung technischer Schulden mit Microservices

Eine der Methoden zur Reduzierung der technischen Schulden ist der Übergang von einer monolithischen Architektur zu Microservices. Der Hauptgrund für diesen Schritt ist die Herausforderung, große, monolithische Strukturen zu modifizieren. Die Einführung eines Microservices-Ansatzes ist viel pragmatischer, da die Umgestaltung eines Monolithen in eine modulare Architektur die Erstellung kleinerer Komponenten ermöglicht. Dieser Schritt erleichtert die Implementierung und Überarbeitung von Komponenten, was letztlich die Anhäufung technischer Schulden eindämmt und zu deren Tilgung beiträgt.

Microservices helfen bei:

• Anwendungen erstellen, die besser an neue Anforderungen angepasst werden können
• Reduzieren Sie die Abhängigkeiten zwischen Komponenten und erleichtern Sie so die Einführung von Änderungen
• Erkennen Sie Fehler und refaktorieren Sie Code mit niedriger Qualität schneller.
  

Unerwartete Folgen

Die Lösung ist jedoch nicht perfekt und hat offensichtlich ihre Nachteile. Obwohl es sich um eine empfohlene Methode handelt, bleibt die Software dadurch nicht vollständig schuldenfrei und es können nach der Migration immer noch einige Fehler auftreten. Darüber hinaus birgt sie neue Herausforderungen und Risiken wie:

• Schaffung einer ineffizienten Architektur, die zu übermäßiger Komplexität führt (und schlechte Architektur ist die am schwierigsten abzuzahlende Art von Schulden)
• Probleme mit der Verwaltung von Schulden in einem verteilten System
• Aktualisierung jedes Dienstes oder jeder Einheit separat, da dies mehr Aufwand und Aufmerksamkeit erfordert
• zeitaufwändigeres Testen
• Schwierigkeiten bei der Gewährleistung der Sicherheit
• Missverständnisse zwischen den Entwicklungsteams.

Warum es schwierig ist, technische Schulden bei Microservices zu identifizieren

Die Identifizierung technischer Schulden in einer Microservices-Architektur stellt im Vergleich zu herkömmlichen monolithischen Anwendungen aufgrund mehrerer Faktoren, die der verteilten Natur von Microservices innewohnen, eine besondere Herausforderung dar.

• Komplexe Interdependenzen: Microservices sind so konzipiert, dass sie unabhängig sind, aber sie basieren oft auf komplizierten Kommunikationsnetzwerken und Datenabhängigkeiten. Diese Interdependenzen können die Sichtbarkeit technischer Schulden verschleiern, da Probleme in einem Dienst kaskadierende Auswirkungen auf andere haben können, was es schwierig macht, die Ursache eines Problems zu lokalisieren. Der verteilte Charakter von Microservices führt zu einer Komplexität der Interaktionen und Abhängigkeiten, sodass es schwierig ist, die Auswirkungen von Änderungen abzuschätzen oder festzustellen, wo technische Schulden einen Kaskadeneffekt haben könnten.
• Vielfältige Technologien und Frameworks: Microservices-Architekturen nutzen oft die Flexibilität, verschiedene Technologien, Sprachen und Frameworks zu verwenden, die für die Funktionen der einzelnen Dienste am besten geeignet sind. Diese Vielfalt ist zwar für die Lösung spezifischer Probleme von Vorteil, erschwert jedoch die konsistente Analyse und Identifizierung technischer Schulden im gesamten Ökosystem.

• Dienstübergreifende Abhängigkeiten: Microservices sollen zwar lose miteinander verbunden sein, in der Praxis können Abhängigkeiten und Interaktionen zwischen Diensten jedoch zu versteckten technischen Schulden führen. Die Identifizierung und Entwirrung dieser Abhängigkeiten erfordert ein tiefes Verständnis der Architektur und des Verhaltens des gesamten Systems, was zeitaufwändig und komplex sein kann.
• Betriebsaufwand: Die betriebliche Komplexität der Verwaltung einer Microservices-Architektur, einschließlich der Bereitstellung, Überwachung und Skalierung von Diensten, kann selbst zu einer Quelle technischer Schulden werden. Es ist eine Herausforderung sicherzustellen, dass betriebliche Verfahren und Tools mit dem Wachstum des Systems Schritt halten.

Ursachen für technische Schulden bei Microservices

Komplexe dienstübergreifende Kommunikation

Übermäßig komplexe oder schlecht konzipierte Kommunikationsmechanismen zwischen Diensten (z. B. übermäßige synchrone Anrufe, unsachgemäße Verwendung von Nachrichtenwarteschlangen) können zu einer engen Kopplung, erhöhter Latenz und Zuverlässigkeitsproblemen führen, was zu technischen Schulden führt.

Unsachgemäße Servicegrenzen

Falsch definierte Microservice-Grenzen, die entweder zu viel Granularität (was zu Chatiness- und Latenzproblemen führt) oder zu großen Diensten (was zu monolithischen Blöcken innerhalb einer Microservice-Architektur führt) führen, können zu technischen Schulden führen, da das System schwieriger zu warten und zu skalieren ist.

Unzulängliche Infrastruktur und Ausstattung

Eine unzureichende oder unangemessene Infrastruktur und Ausrüstung für den Einsatz, die Überwachung und die Skalierung können zu betrieblichen Schwierigkeiten und Einschränkungen führen und zur technischen Verschuldung beitragen, da effiziente Entwicklungs- und Betriebspraktiken behindert werden.

So erkennen Sie die wachsende technische Verschuldung in der Microservices-Architektur

• Statische Codeanalyse: Verwenden Sie Tools, um die Codebasis auf häufig auftretende Probleme wie Codegerüche, komplexe Methoden und Duplizierung zu analysieren. Hohe Komplexität und Doppelarbeit können auf Bereiche hinweisen, in denen technische Probleme bestehen.
• Dynamische Codeanalyse: Erstellung von Leistungsprofilen von Diensten zur Identifizierung von Engpässen, ineffizienter Ressourcennutzung oder übermäßig komplexen Interaktionen zwischen Diensten.
• Evaluierung von Abhängigkeiten: Evaluieren Sie die Abhängigkeiten zwischen Microservices, um eng gekoppelte Dienste zu identifizieren. Eine hohe Kopplung kann auf technische Schulden hinweisen, da das System dadurch anfälliger wird und es schwieriger ist, es zu ändern.
• Auf der Suche nach veralteten Bibliotheken: Suchen Sie nach veralteten Bibliotheken oder Frameworks, die möglicherweise nicht mehr unterstützt werden oder die Entwicklung des Dienstes einschränken könnten.
• Rückblick auf die Architektur: Beurteilen Sie, ob die Microservices-Architektur immer noch den Anforderungen des Systems entspricht. Zu granulare Dienste oder falsch definierte Grenzen können zu technischen Problemen führen.

Lassen Sie uns nun näher darauf eingehen, wie technische Schulden bei Microservices gelöst werden können.

Reduzierung der technischen Schulden bei Microservices

Unabhängig davon, ob Sie bereits auf Microservices umgestellt haben oder sich noch in der Planungsphase befinden, ist es wichtig, die Risiken und Techniken zu verstehen, um technische Schulden in Schach zu halten.

Eine Microservice-Architektur kann die Identifizierung technischer Schulden in der Tat erschweren. Sie müssen genau verstehen, wie all diese Module funktionieren, um technische Schulden und damit verbundene Probleme schnell und effektiv zu erkennen.

Wie kann man also technische Schulden bei Microservices identifizieren und minimieren? Hier sind einige Tipps und Best Practices von unseren Softwareentwicklungsexperten:

<h3 id="modify">Einheiten separat ändern</h3>‍

In einer Microservice-Umgebung repräsentiert jeder Dienst eine eigene Funktionalität. Um eine einfache Wartung und Aktualisierung einer solchen Architektur zu gewährleisten, muss unbedingt sichergestellt werden, dass jede Einheit robust und skalierbar ist. Dieser Ansatz vereinfacht die Identifizierung von Fehlern und deren Ursachen. Darüber hinaus ist es wichtig, Abhängigkeiten zwischen Komponenten zu minimieren und ein solides Verständnis der Struktur der Architektur zu erlangen.

<h3 id="feature">Verwenden Sie den Funktionsumschalter</h3>‍

Die Implementierung von Feature-Toggles (oder Feature-Flags) kann die Konfiguration von Microservices erheblich vereinfachen. Es ermöglicht das selektive Aktivieren und Deaktivieren von Funktionen, ohne dass das gesamte System erneut bereitgestellt werden muss. Dieser Ansatz erleichtert auch die Identifizierung problematischer Funktionen, da Sie deutlich erkennen können, welche Komponente die Ursache des Problems ist.

<h3 id="automate">Automatisieren Sie das Testen</h3>

Eine weitere wertvolle Praxis ist automatisiertes Testen. Dieser Ansatz hilft dabei, Fehler und Bugs zu identifizieren und zu verhindern, dass sie sich ohne nennenswerten menschlichen Eingriff als technische Schulden ansammeln.

Fördern Sie die Kultur der Code-Reviews‍

Regelmäßige Code-Reviews sollten als Grundlage für die Pflege und Aktualisierung des Codes dienen, sodass technische Schulden identifiziert und gemindert werden. Die regelmäßige Durchführung von Überprüfungen hilft dabei, Probleme zu beheben, sobald sie auftreten, und zu verhindern, dass sich im Laufe der Zeit Schulden anhäufen, wenn deren Behebung teurer wird. Es wird daher empfohlen, in Ihrem Entwicklungsteam eine gängige Praxis zu werden.

Nutzer-Feedback einholen

‍Eine weitere effektive Methode ist die Durchführung von Canary Releases. Dies beinhaltet die Bereitstellung der neuesten Version des Codes für eine kleine Gruppe von Benutzern, bevor sie für den breiteren Markt veröffentlicht wird. Dieser Ansatz ermöglicht ein gründliches Testen des Codes, um sicherzustellen, dass er funktionsfähig und fehlerfrei ist, bevor ein größeres Publikum erreicht wird.

Erstellen Sie eine technische Schuldenpolitik‍

Die Erstellung einer Reihe von Richtlinien für die Behandlung und Lösung von Problemen kann ein praktisches Instrument im technischen Schuldenmanagementprozess sein. Diese Richtlinie sollte allen beteiligten Teammitgliedern mitgeteilt werden, um sicherzustellen, dass sie sie verstehen und in der Lage sind, sich daran zu halten und ihren Beitrag zu leisten. Die Zusammenarbeit schärft das Bewusstsein für das Problem und verdeutlicht, welche Schritte zur Reduzierung der technischen Schulden erforderlich sind.

Wenden Sie agile Softwareentwicklungsmethoden an‍

Ein agiler Entwicklungsansatz und die Implementierung von Standards wie DevOps oder CI/CD sind entscheidend für die Aufrechterhaltung hoher Softwareentwicklungsstandards und die Überwachung des Softwarezustands. Durch häufige Iterationen und sofortige Fehlerbehebung erleichtern diese Praktiken die Kultivierung einer Programmierkultur, bei der Qualität an erster Stelle steht.

Bleiben Sie über Technologietrends auf dem Laufenden

Eine Hauptursache für technische Schulden ist der Einsatz oder die Wartung veralteter Technologien. Durch die schnelle Einführung der neuesten Technologien und deren Integration in Ihre Umgebung können Sie die Anhäufung von Schulden im Laufe der Zeit verhindern und sicherstellen, dass Ihre Software auf dem neuesten Stand bleibt. Dadurch wird Ihr Code auf einfachere und schnellere Verbesserungen vorbereitet.

Vorsichtsmaßnahmen — So verhindern Sie

Konsistente Codierungsstandards und -praktiken

• Richten Sie Codierungsstandards für alle Microservices ein und setzen Sie sie durch, um Konsistenz und Lesbarkeit zu gewährleisten, was dazu beitragen kann, die Anhäufung technischer Schulden zu verhindern.
• Übernehmen Sie gängige Muster und Verfahren für die Fehlerbehandlung, Protokollierung und das Konfigurationsmanagement für alle Dienste.

Betonen Sie automatisiertes Testen

• Implementieren Sie umfassende automatisierte Teststrategien, einschließlich Einheiten-, Integrations- und End-to-End-Tests, um Probleme frühzeitig zu erkennen und zu verhindern, dass sich Fehler festsetzen.
• Verwenden Sie Vertragstests, um sicherzustellen, dass die Interaktionen zwischen Diensten im Laufe der Zeit stabil bleiben.

Kontinuierliche Integration und kontinuierliche Bereitstellung (CI/CD)

• Nutzen Sie CI/CD-Pipelines, um Test-, Erstellungs- und Bereitstellungsprozesse zu automatisieren und so sicherzustellen, dass Codequalitätsprüfungen konsistent durchgeführt werden, und manuelle Fehler zu reduzieren.
• Integrieren Sie statische Codeanalysetools in die CI-Pipeline, um potenzielle technische Schuldenquellen automatisch zu identifizieren.

Regelmäßiges Refactoring

• Machen Sie Refactoring zu einem regelmäßigen Teil des Entwicklungszyklus, indem Sie bekannte Probleme beheben und die Codequalität schrittweise verbessern, ohne darauf warten zu müssen, dass sich technische Schulden anhäufen.
• Ermutigen Sie Entwickler, den Code besser zu hinterlassen, als sie ihn vorgefunden haben („Pfadfinderregel“).

Warum entstehen technische Schulden überhaupt?

Einfach ausgedrückt, beziehen sich technische Schulden auf den Rückgang der Codequalität, der im Laufe der Zeit auftritt. Dies geschieht aus einigen allgemeinen Gründen:

• unklare Definition der Anforderungen
• Mangel an Wissen, Erfahrung und Fähigkeiten in einer bestimmten Technologie oder allgemeinem Code-Schreiben
• schnelle, temporäre Lösungen zu finden und aufgrund des Zeitdrucks einige Abstriche zu machen, um sie später nicht zu verbessern
• schlechte Designentscheidungen, die zu Schwierigkeiten bei der Weiterentwicklung führen
• sich ändernde Geschäftsanforderungen und -ziele, die Änderungen an der ausgewählten Lösung oder Technologie erzwingen
• vernachlässigte Codedokumentation und Testverfahren
• technologische Entwicklung und Verzögerungen bei der Modernisierung
• schlechte technische Führung und Zusammenarbeit zwischen den Teammitgliedern
• Budgetbeschränkungen.

Wenn wir diese Probleme nicht frühzeitig angehen, häufen sie sich und verursachen zahlreiche Probleme, wie z. B. verringerte Leistung, längere Entwicklungszyklen, erhöhte Wartungskosten, Fehler, Schwierigkeiten bei der weiteren Codeentwicklung und andere Herausforderungen. Dann ist es wichtig, sie regelmäßig zu lösen, sobald sie entdeckt werden.

Ihre nächsten Schritte — beginnen Sie mit der Bewertung, um technische Schulden zu identifizieren und zu priorisieren

• Inventardienstleistungen: Listen Sie alle Microservices in Ihrem System auf, einschließlich ihrer Abhängigkeiten, verwendeten Technologien und der dafür verantwortlichen Teams.
• Identifizieren Sie Schwachstellen: Holen Sie sich Beiträge von Entwicklungs-, Betriebs- und Geschäftsteams zu den Herausforderungen, mit denen sie konfrontiert sind. Dazu können Bereitstellungsschwierigkeiten, Leistungsprobleme oder Bereiche gehören, in denen häufig Fehler auftreten.
• Codeanalyse: Verwenden Sie statische Codeanalysetools, um häufig auftretende Probleme wie Code-Smells, komplexe Codeabschnitte, Duplikate und Sicherheitslücken zu identifizieren. Tools, die für die von Ihnen verwendeten Sprachen und Frameworks spezifisch sind, können Einblicke in potenzielle Problembereiche bieten.
• Überprüfen Sie die betrieblichen Kennzahlen: Analysieren Sie Kennzahlen in Bezug auf Serviceleistung, Verfügbarkeit, Fehlerraten, Bereitstellungshäufigkeit und Wiederherstellungszeiten. Hohe Fehlerraten oder eine schlechte Leistung können auf grundlegende technische Schulden hinweisen.
• Beurteilen Sie die Test- und Bereitstellungspraktiken: Bewerten Sie den Status Ihrer automatisierten Tests, CI/CD-Pipelines und Bereitstellungspraktiken. Achten Sie auf unzureichende Testabdeckung, unvollständige Tests oder umständliche Bereitstellungsprozesse.
• Überprüfung der Dokumentation: Prüfen Sie den aktuellen Stand Ihrer Dokumentation auf Richtigkeit, Vollständigkeit und Zugänglichkeit. Veraltete oder fehlende Unterlagen sind eine Form von technischen Schulden.

Reduzieren Sie jetzt Ihre technischen Schulden im Bereich Microservices

Technische Schulden sind ein ernstes Problem, das nicht nur die Codequalität, sondern das gesamte Unternehmen gefährdet. Sie verlangsamt die Entwicklung, senkt die Moral und Produktivität der Entwickler, führt zu Sicherheitslücken, erhöht die Anzahl der Fehler, verringert die Benutzerzufriedenheit, verringert den Wettbewerbsvorteil und vieles mehr. Darüber hinaus erhöht es sowohl die Entwicklungs- als auch die Softwarewartungskosten.

Aus diesem Grund ist es in jedem Softwareentwicklungsprojekt unerlässlich, technische Schulden zu reduzieren und abzuzahlen. Je länger Sie es hinauszögern oder ignorieren, desto mehr Schaden kann es Ihrer Software und Ihrem Unternehmen zufügen. Wenn Sie Ihr Produkt nahtlos erweitern, Technologie- und Geschäftsstrategien aufeinander abstimmen und ein zufriedenstellendes Tempo bei der Softwarebereitstellung beibehalten möchten, muss die Reduzierung der technischen Schulden Ihre oberste Priorität sein.

Wenn Sie Unterstützung bei der Reduzierung der technischen Schulden bei Microservices benötigen, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Als Experten für die Modernisierung älterer Apps beraten wir Sie gerne zu den optimalen Strategien für die Migration von einer monolithischen zu einer modularen Architektur und zur Bewältigung der Herausforderung technischer Schulden.