Die digitale Transformation zwingt Unternehmen dazu, ihre IT-Infrastruktur zu modernisieren. Während Cloud-native Start-ups von Anfang an auf moderne Architekturen setzen können, stehen Traditionsunternehmen vor der Herausforderung, jahrzehntealte monolithische Anwendungen in die Cloud-Ära zu überführen. Dieser Artikel beleuchtet den Weg von der Legacy-Anwendung zur Microservice-Architektur und zeigt auf, welche Chancen und Herausforderungen dieser Transformationsprozess mit sich bringt.

Der Legacy-Monolith: Fundament und Hindernis zugleich

Monolithische Anwendungen gleichen einem 1.000-Tonnen-Felsen: über Jahre gewachsen, durch zahlreiche Feature-Ergänzungen angereichert, in einer einzigen Programmiersprache geschrieben und nach veralteten Architekturmustern strukturiert. Mit jeder neuen Funktion wächst die Code-Komplexität, während Lade-, Kompilier- und Build-Zeiten sich kontinuierlich verlängern.

Die typischen Merkmale monolithischer Systeme:

• Hoher Hardware-Bedarf: Als eine große, kontinuierlich wachsende Software-Einheit benötigt der Monolith leistungsstarke Hardware, die alle Anforderungen an Rechenleistung, Speicher, Storage und Netzwerk erfüllt – komplex, teuer und zeitaufwendig in der Beschaffung.
• Eingeschränkte Skalierbarkeit: Da die gesamte Anwendung als ein einziger Prozess läuft, ist die individuelle Skalierung einzelner Features nahezu unmöglich. Skalierung bedeutet hier, eine neue Instanz des gesamten Monolithen auf einem weiteren Server zu deployen – typischerweise hinter einem Load Balancer, was zusätzliche Kosten verursacht.
• Unvermeidbare Ausfallzeiten: Upgrades, Patches oder Migrationen erfordern geplante Wartungsfenster mit erwartbaren Service-Unterbrechungen. Hochverfügbarkeits-Lösungen (Active/Passive-Konfigurationen) minimieren zwar Ausfallzeiten, bringen aber neue Komplexität und mögliche Lizenzkosten mit sich. Oft sind Ausfallzeiten durch direkte Entwicklung im Produktivsystem unvermeidbar.

Die moderne Microservice-Architektur: Flexibilität durch Modularität

Im Gegensatz zum monolithischen Felsen stellen Microservices kleine, handhabbare Kieselsteine aus dem Monolithen herausgelöst, voneinander getrennt und als verteilte Komponenten organisiert. Jeder Microservice erfüllt eine spezifische Geschäftsfunktion; zusammen bilden sie die Gesamtfunktionalität der ursprünglichen Anwendung.

Die Vorteile der Microservice-Architektur:

• Ressourceneffizienz: Microservices können individuell auf separaten Servern deployt werden, die nur die tatsächlich benötigten Ressourcen bereitstellen – mit entsprechenden Kosteneinsparungen.
• Technologische Flexibilität: Jeder Service wird in der für seine Geschäftsfunktion optimal geeigneten Programmiersprache entwickelt. Dies ermöglicht auch den Einsatz kostengünstiger Commodity-Hardware.
• Event-driven und Service-orientiert: Die Architektur folgt modernen Prinzipien, bei denen kleine, unabhängige Prozesse über APIs (Application Programming Interfaces) über ein Netzwerk kommunizieren – sowohl intern als auch mit externen Services.
• Individuelle Skalierbarkeit: Einer der größten Vorteile ist die Möglichkeit, jeden Microservice individuell zu skalieren – manuell oder automatisiert durch nachfragebasiertes Autoscaling.
• Nahtlose Updates: Upgrades und Patches erfolgen ohne Service-Unterbrechungen, indem sie nacheinander für einzelne Services ausgerollt werden. Dies ermöglicht agile Entwicklungsprozesse im Idealfall mit separaten Teams für separate Features.

Refaktorierung: Der Weg zur Transformation

Während moderne Unternehmen Cloud-native Anwendungen von Grund auf entwickeln können, müssen etablierte Organisationen ihre Legacy-Systeme transformieren. Der Versuch, Monolithen einfach als Microservices auszuführen, scheitert in der Regel. Die logische Konsequenz ist die Refaktorierung – doch hier stellt sich die grundsätzliche Frage nach dem richtigen Ansatz.

Big-Bang vs. Inkrementelle Refaktorierung

Der „Big-Bang“-Ansatz konzentriert alle Ressourcen auf die vollständige Refaktorierung des Monolithen, während die Entwicklung neuer Features zurückgestellt wird. Dies verzögert den Geschäftsfortschritt und birgt das Risiko, den Geschäftskern zu beeinträchtigen.

Die inkrementelle Refaktorierung bietet einen schrittweisen Übergang:

• Neue Features werden direkt als moderne Microservices entwickelt
• Diese kommunizieren über APIs mit dem Monolithen, ohne dessen Code zu erweitern
• Bestehende Features werden sukzessive aus dem Monolithen herausgelöst
• Der Monolith verschwindet allmählich, während seine Funktionalität modernisiert wird
• Ermöglicht eine phasenweise Migration in die Cloud

Wesentliche Überlegungen im Refaktorierung-Prozess

• Welche Geschäftskomponenten sollten als verteilte Microservices separiert werden?
• Wie entkoppelt man Datenbanken von der Anwendung, um Datenkomplexität von Anwendungslogik zu trennen?
• Wie testet man neue Microservices und ihre Abhängigkeiten?

Durch Refaktorierung erhält die Legacy-Anwendung eine zweite Chance: Sie wird zu einem modularen System, das moderne Cloud-Automatisierungstools voll nutzen kann und sich nahtlos in die schnelllebige Cloud-Umgebung integriert.

Herausforderungen und Lösungsansätze

Der Refaktorierungs-Pfad ist nicht ohne Hindernisse. Nicht jeder Monolith ist ein geeigneter Kandidat für diese Modernisierung.

Wann Refaktorierung kritisch wird

• Legacy-Mainframe-Systeme: Anwendungen in Cobol oder Assembler sind oft wirtschaftlicher als Cloud-native Anwendungen neu zu entwickeln
• Schlechtes Design: Mangelhaft konzipierte Anwendungen sollten unter Anwendung moderner Architekturmuster neu designed werden
• Enge Datenbank-Kopplung: Tightly-coupled Systeme sind schlechte Refaktorierungs-Kandidaten

Technische Herausforderungen nach der Refaktorierung

Resilienz: Es müssen Mechanismen entwickelt oder Tools gefunden werden, die alle entkoppelten Module am Leben erhalten und die Gesamtresilienz der Anwendung sicherstellen.

Runtime-Konflikte: Bei der Ausführung mehrerer Module auf einem Server können unterschiedliche Bibliotheken und Runtime-Umgebungen kollidieren. Die Lösung – ein Modul pro Server – ist ressourcenintensiv und wirtschaftlich nicht sinnvoll.

Die Container-Lösung

Application Container haben sich als Antwort auf diese Herausforderungen etabliert:

• Isolierte Runtime-Umgebungen: Jedes Modul läuft in einer eigenen, gekapselten Umgebung
• Konsistenz: Gleiche Software-Umgebungen von der Entwicklung bis zur Produktion
• Portabilität: Einsatz auf physischen Servern, virtuellen Maschinen und Cloud-Plattformen
• Ressourcen-Effizienz: Höhere Server-Auslastung durch parallelen Betrieb mehrerer Anwendungen
• Keine Konflikte: Vermeidung von Bibliotheks- und Abhängigkeitskonflikten
• Individuelle Skalierbarkeit: Flexible Anpassung einzelner Module
• Automation-Integration: Einfache Anbindung an moderne CI/CD-Pipelines

Fazit: Der Weg lohnt sich

Die Transformation von monolithischen Legacy-Anwendungen zu Microservice-Architekturen ist eine komplexe, aber lohnende Reise. Der inkrementelle Refaktorierungs-Ansatz, kombiniert mit Container-Technologie, ermöglicht eine risikoarme Migration, die den laufenden Geschäftsbetrieb nicht gefährdet.

Unternehmen gewinnen durch diese Modernisierung Agilität, Skalierbarkeit und Kosteneffizienz – wesentliche Voraussetzungen, um in der digitalen Ära wettbewerbsfähig zu bleiben. Die anfänglichen Herausforderungen werden durch langfristige Vorteile wie schnellere Time-to-Market, bessere Ressourcennutzung und erhöhte Innovationsfähigkeit mehr als kompensiert.