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Containerisierung beschleunigt das E-Government

Der Normenkontrollrat hat im Oktober den dritten Monitor Digitale Verwaltung 2019 präsentiert. Darin wird unter anderem die Forderung nach einer "föderierten Microservices- beziehungsweise Container-Architektur" laut. Diese soll helfen, eine föderale E-Government-Architektur zu erreichen. Doch wie funktioniert die Containerisierung? Und was sind die Vorteile? Wir haben Alexander Amann gefragt. Er ist stellvertretender Bereichsleiter Projektmanagement & DevOps bei der AKDB.

Flächendeckend E-Government-Dienste anbieten. Und zwar individuell auf die unterschiedlichen Bedürfnisse jeder Verwaltung angepasst. Das ist eine der Herausforderungen für kommunale IT-Dienstleister. Und eine der Hürden auf dem Weg zu einer schnellen Umsetzung des E-Governments in Deutschland. Es gibt aber einen technologischen Ansatz, der es erlaubt, agil und schnell einzelne Funktionen bzw. Konfigurations-Items in einer Software unabhängig voneinander zu entwickeln und bereitzustellen – und dabei jeweils immer die Programmiersprache zu benutzen, die für den jeweiligen Mikrodienst am besten geeignet ist – das "best of breed" sozusagen.

Es sind Microservices, die als Container in einer sogenannten Kubernetes-Cloud bereitgestellt werden. Microservices sind die einzelnen Funktionen einer Software, die separat gekapselt entwickelt und bereitgestellt werden. Dadurch, dass sie unabhängig voneinander entwickelt werden, kann man jeweils die geeignetsten Datenbanken, die modernsten Nutzeroberflächen und letztlich ein besseres Nutzererlebnis bieten. Ein Microservice kann aus der Funktion "Log-in", "Postfach", "Meldebestätigung" oder auch "Wohngeldantrag" bestehen. "Für den Bund", so Amann, "haben wir bereits das Servicekonto auf diese Weise bereitgestellt."

Besser auf individuelle Wünsche eingehen

Der Vorteil dieser modularen Vorgehensweise liegt auf der Hand: Software und deren Funktionen können schneller programmiert, bereitgestellt und individuell angepasst werden. "Das könnte die Lösung sein, um das Onlinezugangsgesetz in die Tat umzusetzen und bis 2022 einen Portalverbund zu realisieren. Dank Microservices sind wir in der Lage, schnell auf individuelle Wünsche einzugehen, ohne das Rad bzw. ganze Portalarchitekturen neu zu erfinden. Und das viel effizienter als bisher."

Diese Microservices werden in Containern in einer Cloud-Umgebung betrieben. Das hat einen entscheidenden Vorteil: Fällt ein Microservice aus, weil er fehlerhaft ist oder weil ein Server "down" ist, dann beeinträchtigt das nicht die gesamte Applikation mit allen Fachdiensten. Wenn nur ein Container defekt ist, etwa der mit dem Service "Wunschkennzeichen reservieren", dann funktioniert der Rest des Portals trotzdem. "Auf diese Art und Weise werden wir den Kommunen immer bessere Ausfallsicherheit bieten", so Amann. Eigentlich logisch: Baut man eine Wand aus sehr großen Bauklötzen, dann fällt sie in sich zusammen, wenn man nur einen herausnimmt. Nutzt man stattdessen sehr kleine Bauklötze und nimmt einen weg, dann bleibt die Wand trotzdem stehen. Aber auch der Betrieb von Microservices wird einfacher: Funktioniert ein Container nicht mehr, so wird er automatisch entsorgt und neu auf einem anderen Server in der Cloud ausgeführt – quasi eine Selbstheilungskraft. "Der Administrator muss nicht mehr nachts aus dem Bett, weil irgendein Problem aufgetreten ist. Er kann sich ganz bequem am nächsten Tag ansehen, was los war und worin die Ursache lag."

Hohe Verfügbarkeit – auch in Zeiten hoher Serverbelastung

Auch der Bürger bemerkt den Unterschied. Alexander Amann führt ein Beispiel an, das nächstes Jahr im Fokus stehen wird: die anstehende Kommunalwahl in Bayern. Da laufen die Server in den Rechenzentren mindestens sechs Wochen lang heiß. Schließlich beantragen viele Bürger online Briefwahlunterlagen. Da könnte es passieren, dass die Server dieser Last nicht standhalten. Dank Containerisierung wird das kein Problem mehr sein. Denn in der containerisierten Welt gibt es eine große Cloud mit vielen Containern. Wird ein Dienst wie Briefwahlunterlagen vermehrt angefragt, skaliert das System automatisch den Dienst und generiert neue Container. Vollkommen selbstständig. Und in Echtzeit. Die Last wird also automatisch auf mehrere Server verteilt. Die Konsequenz: höchste Verfügbarkeit der Software und effizientere Ausnutzung der Hardwareressourcen! Die Meldung, dass ein Dienst vorübergehend nicht mehr verfügbar ist, wird es kaum noch geben. Das ist besonders in den nächsten Jahren mit der Implementierung der Dienste nach dem Onlinezugangsgesetz von entscheidender Wichtigkeit. Denn ab da wird die Nutzung von Online-Diensten und somit die Serverlast stark steigen.

Was bedeutet das für Kommunen?

Wird alles leichter für die IT-Abteilung in Kommunen? "Microservices werden auf Cloud-Plattformen laufen, in großen Rechenzentren. Insofern ist der Betriebsaufwand für kommunale IT-Mitarbeiter in Zukunft geringer." Microservices werden in einer Private Cloud bereitgestellt. Zum Beispiel im Rechenzentrum der AKDB. Dort sitzen heute schon die Experten. Alexander Amann ist überzeugt: Containerisierte Microservices sind kein Hype. "In spätestens fünf Jahren wird es auch in Deutschland IT-Industriestandard sein. Er wird vor allem weltweit nach denselben technologischen Gesetzmäßigkeiten angewandt. Auch ein europäischer Daten-Binnenmarkt ist kaum anders vorstellbar." Die AKDB arbeitet seit 2016 an dem Großprojekt Containerisierung. Und ist dabei vielen anderen voraus. "Auf der Container-Technologie basiert zum Beispiel die Generation M unseres Bürgerservice-Portals. Es ist dadurch extrem anpassbar und praktisch unendlich veränderbar. Und ist sehr nutzerfreundlich. Aber die spannende Reise hat erst begonnen. Und sie wird die IT-Landschaft revolutionieren."