Serverless-Deployments haben sich in vielen Cloud-Umgebungen als beliebte Option etabliert. Jeder Cloud-Anbieter stellt mehrere Dienste bereit, die sein Serverless-Angebot abbilden – Microsoft Azure macht da keine Ausnahme.
Dieser Beitrag stellt die wichtigsten Serverless-Dienste vor: Azure Functions, Azure Logic Apps, Azure Event Grid, Azure Event Hubs, Azure Container Apps und Azure Cosmos DB.
Außerdem werfen wir einen Blick auf verschiedene Architekturansätze und Anwendungsfälle wie Auftragsverarbeitung oder ereignisgesteuerte Lösungen.
Ergänzend zeigen wir Best Practices für das Deployment von Azure-Serverless-Anwendungen sowie hilfreiche Tools – inklusive Tipps zur Kostenoptimierung für jeden einzelnen Dienst.
Los geht's.
Einführung in Azure Serverless Computing
Was ist eine Serverless-Architektur?
Der Begriff "serverless" heißt nicht, dass komplett auf Server verzichtet wird. Gemeint ist vielmehr ein Modell, bei dem sich Entwickler vorrangig auf das Schreiben von Code konzentrieren, statt sich um die zugrunde liegende Infrastruktur zu kümmern. Der Cloud-Anbieter übernimmt dabei die automatische Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung der Infrastruktur, die für die Codeausführung nötig ist.
"Serverless" hat zwei Bedeutungen: Backend as a Service (BaaS) und Functions as a Service (FaaS). Beiden Konzepten ist gemeinsam, dass Entwickler und DevOps-Engineers keine Server bereitstellen, konfigurieren oder verwalten müssen.
- BaaS bezeichnet Cloud-Dienste, die Backend-Funktionalitäten wie Datenbanken oder Storage liefern. Diese Dienste stellen APIs bereit, über die Anwendungen direkt mit ihnen kommunizieren.
- FaaS ist ein Modell, bei dem eine Function ein Stück Code ist, der in der Hosting-Umgebung des Cloud-Anbieters ausgeführt wird. Dabei werden der zugrunde liegende Code und die Server, auf denen die Function läuft, abstrahiert.
Das folgende Diagramm zeigt die Azure-Architektur einer Anwendung, die statische Inhalte über Azure Blob Storage ausliefert und gleichzeitig eine API über Azure Functions einbindet. Diese API ruft Daten aus Azure Cosmos DB ab und liefert die Ergebnisse an die Webanwendung zurück.
Das Beispiel verdeutlicht beide Bedeutungen von BaaS und FaaS in Azure: Azure Functions stehen für FaaS, Azure Blob Storage steht stellvertretend für BaaS.
https://learn.microsoft.com/en-us/azure/architecture/web-apps/serverless/architectures/web-app
Serverless bringt Eigenschaften mit, die Vor- und Nachteile haben. Zu den Vorteilen zählen:
- Kosten – Sie zahlen nur für tatsächlich genutzte Ressourcen und vermeiden Kosten für ungenutzte Web- oder Middleware-Server. Außerhalb der Spitzenzeiten reduzieren Sie zudem unnötigen Overhead. Wer seine Zugriffsmuster kennt, kann durch reservierte Kapazitäten zusätzlich sparen.
- Geringerer Wartungsaufwand – Da der Cloud-Anbieter die komplexe Server-Verwaltung übernimmt, können sich Entwickler voll auf die Anwendung und ihre Features konzentrieren.
- Skalierbarkeit – Serverless-Komponenten skalieren automatisch und bewältigen so unvorhersehbare oder stark schwankende Lastmuster.
- Support – Es existiert eine große Community, und die meisten Cloud-Anbieter stellen Dienste bereit, die sich entweder in Serverless-Komponenten integrieren oder darauf aufsetzen.
Einige Nachteile von Serverless Computing:
- Performance – Performance-Probleme können in einer entkoppelten Serverless-Architektur an verschiedenen Stellen auftreten, was es erschwert, die verantwortliche API oder Komponente zu identifizieren. Hinzu kommt: Wurde eine Function länger nicht aufgerufen, kann es zu einem Cold Start kommen. Der Anbieter muss dann erst Ressourcen für die Ausführung bereitstellen, was zusätzliche Zeit kostet und sich in spürbarer Trägheit der Anwendung äußert.
- Vendor-Lock-in – Serverless-Dienste sind in der Regel anbieterspezifisch, was eine Migration auf eine andere Plattform aufwendig und kostspielig machen kann.
- Eingeschränkte Kontrolle – Da Sie keinen Zugriff auf die zugrunde liegende Infrastruktur haben, sind Ihre Möglichkeiten begrenzt. Hängt Ihre Anwendung von spezifischen Umgebungseinstellungen ab, funktioniert sie unter Umständen nicht zuverlässig im Serverless-Modell. Hinzu kommen oft Einschränkungen bei Laufzeit, maximaler Anzahl von Functions und unterstützten Programmiersprachen.
- Sicherheit – Da der Anbieter für Betriebssystem und Infrastruktur verantwortlich ist, hängt die Sicherheit weitgehend von dessen Maßnahmen ab. Das kann potenzielle Schwachstellen mit sich bringen, da jede einzelne Function einen Angriffsvektor darstellen kann.
Warum Azure für Serverless?
Viele Public-Cloud-Anbieter stellen Serverless-Frameworks bereit, doch Azure hebt sich aus mehreren Gründen ab:
- Breite Sprachunterstützung: Azure unterstützt eine Vielzahl von Programmiersprachen und ermöglicht es Entwicklern, in ihrer bevorzugten Umgebung zu arbeiten.
- Lokales Debugging: Mit Tools wie Visual Studio bietet Azure Funktionen, die die Produktivität durch lokales Debugging spürbar steigern.
- Umfassendes Ökosystem: Azure ermöglicht den Aufbau vollständiger Serverless-Lösungen für Frontend und Backend – mit Diensten, die effektiv und effizient zusammenspielen. Entwickler können so innovative Apps erstellen, die sich nahtlos mit Machine-Learning- und KI-Diensten verbinden lassen.
Diese Stärken machen Azure zu einer überzeugenden Wahl für Serverless-Architekturen.
Beliebte Azure Serverless-Dienste
Azure Functions
Azure Functions
Azure Functions bilden die Backend-Logik in Serverless-Anwendungen und sind das Fundament von Function as a Service (FaaS). Sie sind skalierbar und unterstützen eine ereignisgesteuerte Architektur. Functions können zudem externe Dienste aufrufen – etwa Drittanbieter-Zahlungsdienstleister, um Transaktionen abzuschließen.
Sie verfügen über eine umfangreiche Auswahl an ereignisgesteuerten Triggern und Bindings, die die Functions ohne zusätzlichen Code mit anderen Diensten verbinden.
Die folgende Übersicht fasst Zweck und einige Anwendungsfälle von Azure Functions zusammen:
https://learn.microsoft.com/en-us/azure/azure-functions/functions-overview
Azure Functions unterstützt eine Vielzahl von Sprachen und ist dadurch eine attraktive Grundlage für Serverless Computing. Zu den unterstützten Sprachen gehören:
Azure Durable Functions erweitern die Möglichkeiten von Azure Functions und erlauben Ihnen, zustandsbehaftete Workflows und Orchestrierungslogik über ein Orchestrator-Pattern zu erstellen. Diese Erweiterung erleichtert die Entwicklung langlaufender, skalierbarer und zuverlässiger Serverless-Anwendungen.
Tipps zur Kostenoptimierung:
- Wählen Sie den Consumption Plan für ereignisgesteuerte workloads. Mehr erfahren.
- Optimieren Sie die Speicherzuweisung, um die Abrechnung in GB-Sekunden zu reduzieren. Best Practices.
- Setzen Sie Durable Functions gezielt ein, um übermäßige Ausführungen zu vermeiden. Mehr zu Durable Functions.
- Azure Functions Premium Plan: Geeignet für planbare Hochleistungs-workloads. Premium-Plan-Kosten verstehen.
Azure Logic Apps
Azure Logic Apps
Azure Logic Apps ist eine leistungsstarke Serverless-Orchestrierungslösung, die speziell für die Entwicklung und Verwaltung komplexer workloads konzipiert wurde. Als cloudbasierte Integrationsplattform (iPaaS) von Microsoft ermöglicht sie die nahtlose Automatisierung von Workflows, die unterschiedlichste Dienste und Anwendungen miteinander verbinden.
Das Tool vereinfacht den Integrationsprozess und versetzt Unternehmen in die Lage, ihre Effizienz zu steigern, manuelle Eingriffe zu reduzieren und schneller auf veränderte Geschäftsanforderungen zu reagieren.
Mit vordefinierten Templates und Konnektoren lassen sich anspruchsvolle Workflows zügig aufbauen, die unterschiedliche Systeme integrieren – das fördert Innovation und steigert die Gesamtproduktivität.
Hier einige zentrale Eigenschaften von Azure Logic Apps, die das Tool für die Workflow-Orchestrierung interessant machen:
- Visueller Designer zum Erstellen automatisierter Geschäftsprozesse oder Workflows
- Mehr als 1.400 vorgefertigte Konnektoren mit Triggern und Aktionen
- Low-Code/No-Code-Ansatz
- Gehostet auf Microsoft Azure, das für Hosting, Skalierung, Verwaltung, Monitoring und Wartung der mit diesen Diensten erstellten Lösungen verantwortlich ist.
Das Kombinieren verschiedener Dienste ist im Serverless Computing gängige Praxis. So können Sie beispielsweise Functions aus Logic-App-Workflows aufrufen – und umgekehrt. Die folgende Tabelle zeigt einige zentrale Unterschiede zwischen Azure Functions und Azure Logic Apps.
https://learn.microsoft.com/en-us/azure/azure-functions/functions-compare-logic-apps-ms-flow-webjobs
Tipps zur Kostenoptimierung:
- Wählen Sie den Standard Plan für planbare Preise. Preismodelle vergleichen.
- Optimieren Sie das Workflow-Design, um unnötige Aktionen zu minimieren. Logic-Apps-Designmuster.
- Setzen Sie Batch-Verarbeitung ein, um die Kosten pro Aktion zu senken. Verarbeitungsstrategien.
- Azure Logic Apps Custom Connectors: Reduzieren Sie die API-Aufrufhäufigkeit, um Ausführungskosten zu senken. Best Practices.
Azure Event Grid
Azure Event Grid
Azure Event Grid ist ein Dienst, der die Entwicklung ereignisgesteuerter Anwendungen erleichtert, indem er Ereignisse aus verschiedenen Azure-Diensten und benutzerdefinierten Quellen an Abonnenten weiterleitet – etwa an Azure Functions, Logic Apps, Webhooks oder beliebige HTTP-Endpunkte.
Der skalierbare und vollständig verwaltete Dienst arbeitet nach dem Publish/Subscribe-Modell (Pub/Sub) und unterstützt sowohl die Protokolle MQTT v3.1.1 und v5.0 als auch HTTP. Damit erleichtert er den Aufbau von Datenpipelines, Anwendungsintegrationen und ereignisgesteuerten Serverless-Architekturen. Darüber hinaus kann er Nachrichten für IoT-Lösungen (Internet of Things) publizieren und abonnieren und unterstützt sowohl Push- als auch Pull-Eventzustellung.
Außerdem ist Event Grid mit der CloudEvents-1.0-Spezifikation kompatibel, was die Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen erhöht.
Nachfolgend ein allgemeines Diagramm von Azure Event Grid.
https://learn.microsoft.com/en-us/azure/event-grid/overview
Die beiden Kernfunktionen von Azure Event Grid sind:
- MQTT-Messaging ermöglicht die Kommunikation zwischen IoT-Geräten und Anwendungen über MQTT. Event Grid kann MQTT nutzen, um Nachrichten an Azure-Dienste oder benutzerdefinierte Endpunkte für weitere Analysen, Visualisierungen oder zur Speicherung weiterzuleiten.
MQTT-Messaging https://learn.microsoft.com/en-us/azure/event-grid/overview
- Datenverteilung über Push- und Pull-Modi – An jedem Punkt der Datenpipeline können HTTP-Anwendungen Nachrichten über Push- oder Pull-APIs konsumieren.
Event-Messaging https://learn.microsoft.com/en-us/azure/event-grid/overview
Tipps zur Kostenoptimierung:
- Nutzen Sie den Basic Tier für kostengünstigeres Event-Routing. Preise ansehen.
- Filtern Sie Events, bevor sie die Abonnenten erreichen, um den Verarbeitungs-Overhead zu reduzieren. Leitfaden zum Event-Filtering.
- Überwachen Sie Zustellversuche, um übermäßige Wiederholungen zu vermeiden. Best Practices für Zuverlässigkeit.
Azure Event Hubs
Azure Event Hubs
Azure Event Hubs ist ein vollständig verwalteter Dienst zur Echtzeit-Datenaufnahme, der Einfachheit, Sicherheit und Skalierbarkeit verbindet. Er unterstützt gängige Protokolle wie AMQP, HTTPS und Apache Kafka und kann Millionen Events pro Sekunde aufnehmen.
Die Fähigkeit, Millionen Events pro Sekunde zu verarbeiten und Daten in Echtzeit zu analysieren, ist besonders wertvoll für Anwendungen, die unmittelbare Erkenntnisse und schnelle Reaktionen auf wechselnde Datenmuster brauchen – ein zentraler Baustein moderner cloudbasierter Architekturen.
Die Integration in andere Azure-Dienste erfolgt nahtlos. So lassen sich wertvolle Erkenntnisse aus den Daten gewinnen – ergänzt durch Microbatching auf demselben Stream.
Mit Azure Event Hubs lässt sich eine umfassende, Serverless-basierte Streaming-Lösung aufbauen, die sich nahtlos mit Stream Analytics integriert.
Einige der von der Azure-Dokumentation aufgeführten Anwendungsfälle:
- Daten aus Ihrem Event Hub mit Azure Stream Analytics verarbeiten, um Erkenntnisse in Echtzeit zu gewinnen.
- Streaming-Daten mit Azure Data Explorer analysieren und untersuchen.
- Eigene cloud-native Anwendungen, Functions oder Microservices erstellen, die auf Streaming-Daten aus Event Hubs basieren.
- Events mit Schemavalidierung über die integrierte Azure Schema Registry streamen, um Qualität und Kompatibilität der Streaming-Daten sicherzustellen.
Event-Hub-Architektur https://learn.microsoft.com/en-us/azure/event-hubs/event-hubs-about
Tipps zur Kostenoptimierung:
- Wählen Sie den Basic Tier für leichtgewichtige Telemetrie-Aufnahme. Preisdetails.
- Optimieren Sie Throughput Units (TUs) entsprechend der Nachfrage. Leitfaden zur Kosteneffizienz.
- Implementieren Sie Auto-Scaling, um Überprovisionierung zu vermeiden. Empfehlungen zur Skalierung.
Azure Container Apps
Azure Container Apps
Azure bietet zwei zentrale Dienste für die Arbeit mit Containern: Azure Container Apps (ACA) und Azure Kubernetes Service (AKS). Wir konzentrieren uns hier auf Azure Container Apps – wichtig ist jedoch, die Unterschiede zu verstehen und zu wissen, wann welche Option die richtige Wahl ist.
ACA verfolgt einen einzigartigen "app-zentrierten" Ansatz und eignet sich ideal für Entwickler, die sich auf den Anwendungsbau konzentrieren möchten, ohne sich mit der Komplexität der Container-Orchestrierung auseinandersetzen zu müssen. Die ereignisgesteuerte Architektur und die Möglichkeit, Anwendungen auf null zu skalieren, machen ACA zu einer besonders kosteneffizienten Wahl.
Azure Kubernetes Service hingegen gilt als "cluster-zentrierte" Option und bietet mehr Kontrolle und Flexibilität. AKS richtet sich an komplexe Anwendungen mit spezifischen Anpassungen – insbesondere für Teams mit fundierten Kubernetes-Kenntnissen.
Wenn Sie Unterstützung dabei brauchen, Ihr Deployment mit AKS zu vereinfachen, sprechen Sie DoiT gerne an.
Azure Container Apps ist eine moderne Serverless-Plattform für den reibungslosen und effizienten Betrieb containerisierter Anwendungen. Da die Hürden der Server-Verwaltung wegfallen, können sich Entwickler auf das Erstellen und Bereitstellen ihrer Anwendungen konzentrieren – ohne sich um Infrastrukturthemen kümmern zu müssen.
Die Plattform vereinfacht Orchestrierung und Bereitstellung von Containern und erlaubt es Anwendern, Konfigurationen zu verwalten, den Betrieb zu skalieren und Ressourcen mühelos zuzuweisen. Mit Funktionen wie automatischer bedarfsgerechter Skalierung, integrierten Netzwerkfähigkeiten und eingebauten Monitoring-Tools liefert Azure Container Apps die Flexibilität, die Unternehmen brauchen, um sich schnell an veränderte Marktbedingungen anzupassen.
Darüber hinaus können Organisationen ihre Innovationszyklen beschleunigen und gleichzeitig hohe Effizienz in einer dynamischen Cloud-Umgebung wahren. So lassen sich neue Chancen schnell ergreifen, Ressourcen optimal nutzen und die Performance der Anwendungen insgesamt steigern.
Typische Anwendungsfälle für Azure Container Apps:
- Bereitstellung von API-Endpunkten
- Hosting von Background-Jobs
- Ereignisgesteuerte Verarbeitung
- Betrieb von Microservices
Ein Vorteil beim Bau von Anwendungen auf Azure Container Apps ist die Skalierbarkeit anhand folgender Kriterien:
- HTTP-Traffic
- Ereignisgesteuerte Verarbeitung
- CPU- oder Speicherauslastung
- Beliebiger KEDA-unterstützter Scaler
Beispiele für Azure Container Apps: https://learn.microsoft.com/en-us/azure/container-apps/overview
Tipps zur Kostenoptimierung:
- Nutzen Sie den Consumption Plan für nutzungsbasierte Abrechnung. Mehr erfahren.
- Konfigurieren Sie Scale-to-Zero für inaktive workloads. Skalierungsstrategien.
- Optimieren Sie die Replica-Zuweisung, um Kosten und Performance auszubalancieren. Ressourcenverwaltung in Container Apps.
Azure Cosmos DB
Azure Cosmos DB
Azure Cosmos DB ist ein moderner, vollständig verwalteter Datenbankdienst, der unterschiedliche Datenmodelle unterstützt – darunter NoSQL, relationale und Vektor-Datenbanken. Die flexible Plattform liefert herausragende Antwortzeiten, typischerweise im einstelligen Millisekundenbereich, und sorgt damit für hohe Performance. Ihre Architektur ermöglicht eine einfache Skalierung bei zuverlässiger Leistung – unabhängig von Systemgröße oder Lastspitzen.
Darüber hinaus garantiert Azure Cosmos DB eine robuste Geschäftskontinuität dank eines Service Level Agreements (SLA), das Verfügbarkeit zusichert, sowie umfassender Sicherheitsmaßnahmen auf Enterprise-Niveau, die sensible Daten schützen und regulatorische Anforderungen erfüllen.
Als vollständig verwalteter Dienst automatisiert Azure Cosmos DB zahlreiche Aufgaben wie Verwaltung, Updates und Patching. Er bietet kostengünstige Serverless-Optionen für die Kapazitätsverwaltung mit automatischer Skalierung, die sich an die Anforderungen der Anwendung anpasst und so für eine bedarfsgerechte Kapazität sorgt.
Mit garantierter Hochverfügbarkeit, beeindruckendem Durchsatz, minimaler Latenz und anpassbarer Konsistenz eignet sich Azure Cosmos DB ideal für eine Vielzahl von Anwendungen – von KI über Retail und Marketing bis hin zu IoT und Telematik, Gaming sowie Personalisierung für Social-Plattformen.
Die folgenden Anwendungstypen harmonieren besonders gut mit Azure Cosmos DB und profitieren in unterschiedlichen Szenarien spürbar von der erweiterten Performance und Skalierbarkeit:
- Flexibles Schema für iterative Entwicklung. Anwendungen, die moderne und flexible DevOps-Praktiken einsetzen wollen, um Feature-Releases zu beschleunigen.
- Latenzkritische workloads. Etwa IoT-Gerätestatus-Verwaltung und Telemetrie, die große Datenmengen effizient verarbeiten müssen.
- Hochelastische workloads. Ein Beispiel ist eine Plattform für Konzertbuchungen, die sich an stark schwankende Nachfrage anpassen muss.
- Hochdurchsatz-workloads. Etwa IoT-Gerätestatus-Verwaltung und Telemetrie, die große Datenmengen effizient verarbeiten müssen.
- Hochverfügbare, geschäftskritische workloads. Kundenorientierte Webanwendungen sind ein zentrales Beispiel: Sie müssen verfügbar und zuverlässig sein, um Nutzer effektiv zu bedienen.
Folgende Anwendungen sind für den Einsatz mit Azure Cosmos DB nicht geeignet:
- Analytische workloads (OLAP) – etwa interaktive, Streaming- und Batch-Analysen für Data Scientists und Data Analysts. Microsoft Fabric kann hier eine sinnvolle Alternative sein.
- Stark relationale Anwendungen, etwa White-Label-CRM-Lösungen. Hier sind Azure SQL, Azure Database for MySQL oder Azure Database for PostgreSQL die bessere Wahl.
Tipps zur Kostenoptimierung:
- Nutzen Sie den Serverless-Modus für selten genutzte workloads. Preisdetails.
- Optimieren Sie Indexing-Strategien, um den Verbrauch von Request Units (RU) zu minimieren. Best Practices für Indexing.
- Setzen Sie Multi-Region-Replikation strategisch ein, um Transferkosten zu reduzieren. Kostenmanagement bei Replikation.
- Wenn Azure Cosmos DB Ihren Anforderungen entspricht, sichern Sie sich über die Reserved-Capacity-Option Rabatte von bis zu 63 %.
Folgende kostenlose Optionen stehen ebenfalls zur Verfügung:
- Der Azure Cosmos DB Lifetime Free Tier bietet 1.000 Request Units RU/s Durchsatz und 25 GB Speicher kostenlos.
- Azure AI Advantage bietet Azure-AI- oder GitHub-CoPilot-Kunden 40.000 RU/s Durchsatz für 90 Tage (Gegenwert bis zu 6.000 USD).
- Testen Sie Azure Cosmos DB kostenlos für 30 Tage – ohne Azure-Konto und ohne Verpflichtung nach Ablauf der Testphase.
Fazit
Zusammengefasst: Das Serverless-Computing-Modell von Azure bietet eine leistungsstarke Lösung für Entwickler, die ihre Anwendungsentwicklung vereinfachen und den Aufwand rund um die Infrastrukturverwaltung minimieren wollen. Mit Diensten wie Azure Functions, Azure Logic Apps und Azure Cosmos DB lassen sich skalierbare, ereignisgesteuerte Anwendungen entwickeln, die sich schnell an veränderte Nutzeranforderungen anpassen.
Azure überzeugt mit Vorteilen wie Kostenersparnissen, geringerem Wartungsaufwand, Skalierbarkeit und einer starken Community – gleichzeitig sollten potenzielle Herausforderungen wie Performance-Probleme, Vendor-Lock-in, eingeschränkte Kontrolle und Sicherheitsrisiken nicht außer Acht gelassen werden.
Das breite Spektrum an Serverless-Lösungen ermöglicht es Entwicklern, sich auf Innovation und Feature-Entwicklung zu konzentrieren, statt Infrastruktur zu managen. Damit ist Azure eine attraktive Wahl für Unternehmen, die Cloud Computing optimal nutzen wollen. Im Zuge der digitalen Transformation bietet Azure Serverless einen zukunftsweisenden Ansatz, um robuste und effiziente Anwendungen zu entwickeln, die sich an kommende Anforderungen anpassen lassen.
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