Architektur

• wie einzelne Komponenten einer Software miteinander in Verbindung stehen und welche Aufgaben sie abdecken

• Größere Softwaresysteme werden zur Komplexitätsreduktion in Schichten organisiert.

• -> Innerhalb = viele verschiedene Komponenten, welche ihrerseits nach Aufgaben und Diensten

  organisiert sind.

  -> für jede Schicht werden einheitliche Schnittstellen verwendet

• (vertikale und horizontale Strukturringe)

Es gibt zwei grundlegende Kommunikationsmodelle: synchron und asynchron.

1. Synchronkommunikation:

   • Beschreibung: Echtzeitiger Datenaustausch erfordert gleichzeitige Verfügbarkeit von Sender und Empfänger.

   • Beispiel: Telefonanrufe, Videokonferenzen.

2. Asynchronkommunikation:

   • Beschreibung: Zeitversetzter Datenaustausch ohne gleichzeitige Verfügbarkeit von Sender und Empfänger.

   • Beispiel: E-Mails, Forenbeiträge.

Unterschiede:

• Synchron: Echtzeit, erfordert Gleichzeitigkeit.

• Asynchron: Zeitversetzt, flexiblere Zeitgestaltung.

Asynchrone Kommunikation: Keine Abhängigkeit von interner Verarbeitung und Kommunikation bei Sender und Empfänger, Antwort zeitlich versetzt

• Subscriber —> beschreibt sein Interesse an bestimmten Nachrichten, weiß nie, wann welche Nachricht zur Verfügung steht

• Publisher —> kennt die Empfänger (Subscriber) seiner Nachricht nicht d.h.:

  • Publisher sendet an unbekannte Subscriber ohne feste Verbindung (Broadcast), beispielsweise

    • 1:n - Sensor veröffnetlicht Daten, die von verschiedenen Systemen genutzt werden

    • n:1 - Viele Sensoren übertragen Informationen in die Cloud

• Thin-Client ist die Benutzerschnittstelle auf dem Client-System

• Fat-Client ist ein Teil bzw. die gesamte Fachlogik auf dem Client-System

• Resource Pooling: Gemeinsame, oft globale Nutzung physischer Ressourcen

• Rapid Elasticity: Unverzügliche Anpassbarkeit an aktuellen Ressourcenbedar

• On-Demand Self-Service: Selbstbedienung nach Bedarf Broad Network Access: Umfassender Netzwerkzugriff

• Measured Service: Messung der Servicenutzung

Öffentliche Cloud - Public Cloud

nichtöffentliche Cloud - Private Cloud

• Infrastructure-as-a-Service (IaaS): Bereitstellung virtualisierter IT-Infrastruktur, Konzepte der Virtualisierung, z.B. Applikationsvirtualisierung, Hardware-Emulation, Vollständige Virtualisierung, Betriebssystem- Virtualisierung, CPU Virtualisierung …

• Platform-as-a-Service (PaaS): Dienstanbieter bietet Dienstnutzern die Möglichkeit, eigene Software auf einer Plattform in der Cloud bereitzustelle

• Software-as-a-Service (SaaS): Anbieter bietet Software an, die der Endnutzer unmittelbar einsetzen kann

Community Cloud

• nichtöffentlich, von mehreren Organisationen mit ähnlichen Anforderungen geteilt , z.B.

  branchenspezifisch

  • Verbund von Krankenhäusern mit gesetzlichen Auflagen

  • Banken und Sparkassen

  • Steuerberater (DATEV)

  • Supply Chain

• gut für Organisationen, die die Isolation einer Private Cloud brauchen, für die der Betrieb allein aber nicht rentabel ist

• Betrieb wiederum durch die beteiligten Organisationen oder extern Hybride Cloud

• Kombination aus Private Cloud und Public Cloud

• „Cloud Bursting“

  • v Nutzung von zusätzlichen Ressourcen aus der Public Cloud bei hoher Last

  • Freigabe von Ressourcen, wenn Sie nicht mehr benötigt werden

• Outsourcing von nichtkritischen Funktionen

• Dient der Komplexitätsreduktion

• Jede Schicht stellt eine höhere Abstraktionsebene als die darunterliegende da —> vertikale Strukturierung

• innerhalb einer Schicht gibt es viele verschiedene Komponenten, die ihrerseits nach bestimmten Aufgaben und Diensten organisiert werden

  —> horizontale Strukturierung

• für jede Schicht werden einheitliche Schnittstellen verwendet

• PräsentationsschichtàVisualisierung der Anwendung für den Nutzer z.B. Client Tier: Abbildung der Präsentationslogik (Schnittstelle zum Anwender, GUI)

• Anwendungslogikschichtà„Datenverarbeitung“ je nach Geschäftsbereich z.B. Middle Tier: Abbildung der Anwendungslogik durch Bearbeitung und Beantwortung der Anfragen des Clients (Warenkorbfunktion, Preisberechnungs- und Bezahlungsfunktion)

• Datenhaltungsschicht àDatenzugriffsschicht/Datenspeicher Resource Tier: Zugriff und Verwaltung der Daten der Anwendung (Kundendaten, Bestellung, Produktdaten)

  —> Ableitungen sind die 2-, 3- und 4-Tier-Architekturen -> alle bestehen min. aus einem Client- und einem Server-Tier

1. Zwei-Schichten-Modell (Two-Tier-Modell):

• Merkmale:

  • Zwei Hauptkomponenten: Client (Präsentationsschicht) und Server (Datenzugriffsschicht).

  • Direkter Datenbankzugriff vom Client aus.

• Vor- und Nachteile:

  • Vorteile: Einfache Struktur, geringer Overhead.

  • Nachteile: Mangelnde Modularität, Skalierbarkeitsprobleme bei steigender Nutzerzahl.

1. Drei-Schichten-Modell (Three-Tier-Modell):

• Merkmale:

  • Präsentationsschicht, Anwendungsschicht und Datenzugriffsschicht.

  • Trennung von Benutzeroberfläche, Geschäftslogik und Datenbankzugriff.

• Vor- und Nachteile:

  • Vorteile: Modularität, leichtere Wartung und Skalierbarkeit.

  • Nachteile: Komplexität kann zunehmen.

1. Mehr-Schichten-Modell (N-Tier-Modell):

• Merkmale:

  • Mehrere Schichten, die spezifische Funktionen erfüllen (z.B., Anwendungsschicht, Geschäftslogikschicht, Dienstschicht).

  • Die Trennung ermöglicht eine feinere Steuerung und Skalierbarkeit.

• Vor- und Nachteile:

  • Vorteile: Höhere Modularität, Flexibilität und Skalierbarkeit.

  • Nachteile: Komplexität nimmt zu, möglicher Overhead bei übermäßiger Schichtung.

Wichtige Kriterien/Eigenschaften von Microservices:

• Dezentralisierung, Autonomie, Spezifische Funktionalität, API-Kommunikation, Datenmanagement, Skalierbarkeit, Resilienz, Technologievielfalt.

Wann Microservices einsetzen:

• Bei komplexen Anwendungen, unabhängiger Entwicklung, schneller Bereitstellung, Flexibilität in der Technologieauswahl, einfacher Skalierbarkeit und Fokus auf CI/CD.

Microservices bieten sich an, wenn Flexibilität, Unabhängigkeit und Skalierbarkeit auf Anwendungsebene erforderlich sind.

Generell Microservices:

• Komponenten klar definiert

• Unabhängige und klar definierte Schnittstellen werden klar angesprochen

layerbasierte Architekturen:

• Dezentralisierung erkennbar

• Geschäftslogik, welche früher monolithisch implementiert wurde, in einzelne Service unterteilt

• Allerdings verläuft die Kommunikation meistens über eine zentrale Middleware, die eigene Logik enthält und entsprechend in den Workow der Anwendung eingreift

• Austausch/Übertragung von Informationen zwischen Sender und Empfänger über Kommunikationskanal

• Selbstorganisiert: Direkte Verbindung, volle Kontrolle, volle Verantwortung (Knoten ist mit jedem Knoten verbunden)

• Nutzung von Dienstleistungen: Vermittelte Verbindung, keine Kontrolle über Art und Weg der Verbindung, Verantwortung beim Dienstleister (Knotenpunkte, Routing)

Informationssystem:

• ist auf den Austausch von und den Umgang mit Informationen ausgerichtet.

Kommunikationssystem:

• konzentriert sich auf die ordnungsgemäße Abwicklung der Kommunikationsfunktionen innerhalb eines Informationssystems