Grundlagen

Software auf Anwendungsebene

= Das, was wir mit den Systemen machen wollen

Computing Infrastructures

1. Betriebssysteme

• Lokale Laufzeitumgebungen (RTE) der Software auf Anwendungsebene

• Management lokaler Ressourcen

1. Netzwerke

• Verbindung der lokalen RTEs zu verteilten Systemen

• Mangement verteilter Ressourcen

• Protokollschichten

Hardware

Anwendungen (aktiv), Dienste (aktiv), Daten (passiv)

Speicher, Prozessor, Schnittstellen

(wobei Schnittstellen ein Unterpunkt von Speicher ist)

In der BWL:

Vereinheitlichung und Standardiesierung ermöglichen Skalierung (economies of scale)

In der Informatik:

Abstraktion und Modularisierung (divide and conquer) ermöglichen Interoperabilität und Adaptierbarkeit

• viele, oft parallel arbeitende Anwendungen

• diverse Hardware-Ressourcen

• Ein Betriebssystem (OS) zur Verwaltung beider, mit dem Kernel als OS-eigenem “Hauptprogramm”

• System Calls, um die Dienste des OS kontrolliert aufzurufen

• Unterbrechungen, Signale, Ereignisse zur definierten Interaktion zw Anwendungen und Plattform

• Treiber, um die spezifische Hardware anzusteuern

ist eine Sammlung von Routinen, Programmen und Algorithmen, die den Betrieb eines Rechners erst ermöglichen.

Das zentrale und identifizierende Element ist der Kernel.

1. Verwaltung der Hardware- und Software-Ressourcen, dh. der Betriebsmittel des Rechners

2. Bereitstellung von Diensten über System Calls (=”Sprache” des OS), sodass die Verwendung des Rechners vereinfacht und (z.B. über Hardware-Varianten hinweg) vereinheitlicht wird

Anwendungsprogramme verwendet die Dienste des OS, das als zentrale Kontrollstelle und “Schiedsricher” fungiert.

• “Ontogenese rekapituliert Phylogenese”

Historie der OS, Obsolete und neu belebte Konzepte

• Architektur

Monolith, Micro Kernel, Schichten und Abstraktion

• Laufzeitumgebung

Prozess- und Thread-Management, Speicherverwaltung, Echtzeitfähigkeit, Dateisystem, I/O

• Nutzungsschnittstellen

Benutzer, Administration, Automation

• Plattformen

Prozessor, Rechnerart: Server, Cloud, Mobile, Embedded, Desktop

Monolithische Anwendungen werden entwickelt, um mehrere zusammenhängende Aufgaben zu bearbeiten. Es handelt sich in der Regel um komplexe Anwendungen, die mehrere eng gekoppelte Funktionen umfassen.

Denken Sie z. B. an eine monolithische SaaS-Anwendung für E-Commerce. Sie könnten einen Webserver, ein Lastenausgleich, einen Katalogdienst, der Produktbilder bereitstellt, ein Bestellsystem, eine Zahlungsfunktion und eine Versandkomponente umfassen.

Wie Sie sich vorstellen können, haben monolithische Tools angesichts ihres großen Funktionsumfangs tendenziell riesige Codebasen. Eine kleine Änderung an einer einzelnen Funktion kann das Kompilieren und Testen der gesamten Plattform erfordern, was mit dem von heutigen Entwicklern bevorzugten agilen Ansatz kollidiert.

Im Gegensatz zum monolithischen Ansatz beinhaltet eine Microservices-Architektur kleinere Anwendungen, die unabhängig voneinander als lose gekoppelte Dienste bereitgestellt werden und durch die Anwendungsintegration miteinander verbunden sind. Bei Nutzung von Microservice-Anwendungen kann die Geschäftslogik mehrere Plattformen umfassen, darunter Software-as-a-Service, On-Premises-Datenbanken und intern entwickelte Anwendungen, die Anforderungen erfüllen, die keine SaaS-Anwendung abdeckt.

Aus Entwicklerperspektive sind Microservices einfacher zu entwickeln. Ihr Funktionsumfang ist kleiner, weshalb sie insgesamt kleiner sind. Das erleichtert es Entwicklern, sie durch kontinuierliche Integration und kontinuierliche Bereitstellung (CI/CD) zu verbessern. Sie können in jeder Programmiersprache geschrieben werden. Und sie können über APIs mit anderen Microservices kommunizieren.

Eine Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) ist eine Reihe von Programmieraufrufen, mit denen Entwickler auf die Funktionalität einer Anwendung zugreifen können. APIs vereinfachen die Entwicklung integrierter Anwendungen, indem sie eine einfache Möglichkeit bieten, Anmeldeinformationen und Daten zwischen Anwendungen zu übergeben.

Der Begriff Echtzeit (englisch real-time) charakterisiert den Betrieb informationstechnischer Systeme, die bestimmte Ergebnisse zuverlässig innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, zum Beispiel in einem festen Zeitraster, liefern können.

• Netzwerk-Stack

Verbindung und Protokolle, Dienste

• Virtualisierung

Hypervisor und VM, Cloud, Container+Orchestrierung

• Sicherheit

S-Architektur und Konzept, Schnittstellen: Nutzer, Netz, Geräte, Schwachstellen

• Lizenzmodell

Proprietär, Open Source:Lizenzen, ihre Versionen und Adaptionen

• Standards

zB Unterstützung von ISO 27001, ISO 26262, IEC 61508

• Monitoring + Verfügbarkeit

Service Level Agreement, Key Performance Indicators, Hochverfügbarkeit, Messen von KPIs

ist ein Konzept aus der theoretischen Informatik, in dem Algorithmen oder Maschinen nicht nur genau eine Berechnung zu einer bestimmten Eingabe durchlaufen können, sondern es bei gleicher Eingabe mehrere Möglichkeiten für den Übergang in den nachfolgenden Zustand gibt.