Global verteilte Azure App unglaublich einfach bereitstellen – Hochverfügbarkeit und niedrige Latenz inklusive!

Durch Digitalisierung und Globalisierung, in der Benutzer weltweit verteilt sind, ist es unerlässlich, Anwendungen zu entwickeln, die sowohl schnell als auch zuverlässig sind, unabhängig davon, wo sich der Benutzer befindet. Eine global verteilte Azure App ermöglicht genau das: Sie stellt sicher, dass Ihre Anwendung nicht nur überall auf der Welt verfügbar ist, sondern auch eine niedrige Latenz und schnelle Reaktionszeiten bietet. In diesem Beitrag zeigen ich, wie eine solche App unglaublich einfach bereitgestellt werden kann und welche Vorteile dies bringt.

Warum eine global verteilte Anwendung Sinn macht

Niedrige Latenz: Wenn eine Anwendung von Benutzern auf verschiedenen Kontinenten genutzt wird, kann die physische Entfernung zu hohen Latenzzeiten führen, was die Benutzererfahrung beeinträchtigt. Durch die Verteilung der Anwendung auf mehrere Azure-Regionen wird sichergestellt, dass die Daten so nah wie möglich am Benutzer verarbeitet werden, was die Latenzzeit erheblich reduziert.

Hohe Verfügbarkeit: Eine global verteilte Architektur erhöht die Ausfallsicherheit der Anwendung. Sollte eine Region ausfallen oder überlastet sein, kann der Datenverkehr automatisch auf andere Regionen umgeleitet werden. Dies stellt sicher, dass die Anwendung jederzeit verfügbar bleibt, was besonders wichtig für geschäftskritische Anwendungen ist.

Geringe Kosten: Dank Azure Functions und anderer serverloser Dienste können die Kosten für eine global verteilte Anwendung kontrolliert und optimiert werden. Azure Functions ermöglicht die automatische Skalierung der Ressourcen basierend auf dem tatsächlichen Bedarf, wodurch nur für die genutzten Ressourcen gezahlt wird. Dies führt zu einer effizienten Kostenstruktur, die es ermöglicht, eine global verteilte Anwendung zu betreiben, ohne dass signifikant höhere Kosten im Vergleich zu einer Anwendung in einer einzigen Region entstehen. Durch das Pay-as-you-go-Modell von Azure Functions wird sichergestellt, dass die Kosten niedrig bleiben, selbst wenn die Anwendung weltweit verteilt ist.

Durch die Nutzung von Azure-Diensten wie Azure Cosmos DB, Azure Functions und Azure Front Door können diese Vorteile leicht realisiert werden und Anwendung optimal auf die globalen Bedürfnisse der Benutzer zugeschnitten werden.

Grundlegende Konzepte und Werkzeuge für eine global verteilte Azure App

Bevor eine global verteilte Azure App bereitgestellt werden kann, ist es wichtig, die grundlegenden Konzepte und Werkzeuge zu verstehen, die dabei eine Rolle spielen. Hier sind die wesentlichen Azure-Dienste, die für die globale Verteilung und Optimierung einer Anwendung genutzt werden:

Azure Cosmos DB: Azure Cosmos DB ist ein global verteiltes, multimodales Datenbankdienst, der nahtlos auf mehrere Regionen verteilt werden kann. Es bietet garantierte niedrige Latenz und hohe Verfügbarkeit sowie die Möglichkeit, Daten automatisch zu replizieren und konsistent zu halten. Dies ist besonders wichtig für Anwendungen, die weltweit auf Echtzeit-Daten zugreifen müssen.

Azure Functions: Azure Functions ist ein serverloser Dienst, der es ermöglicht, Anwendungen schnell und effizient zu skalieren. Mit Azure Functions zahlt man nur für die genutzten Ressourcen, was die Betriebskosten minimiert. Die automatische Skalierung sorgt dafür, dass die Anwendung auch bei hohem Datenverkehr reibungslos funktioniert.

Azure Front Door: Azure Front Door bietet globale Lastverteilung und beschleunigte Anwendungsbereitstellung, indem es als globaler HTTP/HTTPS-Lastenausgleichsdienst fungiert. Es optimiert den Datenverkehr, erhöht die Resilienz und sorgt für eine schnelle Reaktionszeit, unabhängig davon, wo sich die Benutzer befinden. Azure Front Door verbessert auch die Sicherheit durch integrierte DDoS-Schutzmechanismen und Web Application Firewall (WAF)-Funktionen.

Diese Dienste arbeiten zusammen, um sicherzustellen, dass die Anwendung weltweit verfügbar, schnell und kosteneffizient ist. Im nächsten Abschnitt wird detailliert beschrieben, wie diese Werkzeuge in wenigen Schritten konfiguriert und verwendet werden können, um eine global verteilte Azure App bereitzustellen.

Schritte zur Bereitstellung einer global verteilten Azure App

Um eine global verteilte Azure App bereitzustellen, sind folgende Schritte notwendig.

Erstellen und konfigurieren der Cosmos DB

Um die Grundlage für eine global verteilte Azure App zu schaffen, ist die Einrichtung und Konfiguration von Azure Cosmos DB ein entscheidender Schritt. Beginnen Sie damit, sich im Azure-Portal anzumelden und eine neue Azure Cosmos DB-Instanz zu erstellen. Wählen Sie dabei das API-Modell aus, das am besten zu den Anforderungen Ihrer Anwendung passt – sei es SQL, MongoDB oder Cassandra.

Nach der Erstellung der Instanz ist es wichtig, die globalen Replikationen zu konfigurieren. Dies erreichen Sie, indem Sie die gewünschten geografischen Regionen hinzufügen, in denen Ihre Daten repliziert werden sollen. Diese Konfiguration stellt sicher, dass Ihre Daten weltweit verfügbar sind und nahe bei den Benutzern gespeichert werden, was die Latenzzeit erheblich reduziert. Zudem sorgt die Multi-Region-Schreibfunktion für eine hohe Verfügbarkeit und Konsistenz der Daten, da sie Schreibvorgänge in mehreren Regionen ermöglicht.

In den Einstellungen von Azure Cosmos DB finden Sie Optionen zur Verwaltung der Konsistenzebenen und zur Konfiguration der Replikationsstrategien. Hier können Sie den gewünschten Grad der Konsistenz auswählen, der am besten zu den Anforderungen Ihrer Anwendung passt – von starker Konsistenz bis hin zu eventual Konsistenz.

Ein großer Vorteil von Azure Cosmos DB ist die Möglichkeit, nach der initialen Bereitstellung weitere Regionen hinzuzufügen. Über das Azure-Portal kann die Azure Cosmos DB-Instanz geöffnet und im Bereich “Replikation” die Option “Regionen hinzufügen” ausgewählt werden. Nach der Auswahl der gewünschten Regionen wird der Vorgang durch Klicken auf “Speichern” abgeschlossen. Azure Cosmos DB übernimmt die Replikation der Daten in die neuen Regionen automatisch und ohne Ausfallzeiten. Dadurch kann die Reichweite und Verfügbarkeit der Datenbank flexibel und nahtlos erweitert werden.

Einrichtung und Konfiguration von Azure Functions

Nach der Einrichtung von Azure Cosmos DB ist der nächste Schritt die Konfiguration von Azure Functions, um serverlose Funktionen zu nutzen, die automatisch skalieren und effizient mit den global verteilten Daten interagieren können.

Im Azure-Portal wird zunächst eine neue Azure Functions-App erstellt. Dabei wird ein serverloser Plan (Consumption Plan) gewählt, der automatische Skalierung unterstützt. Für jede gewünschte Region wird eine separate Azure Functions-App erstellt, um sicherzustellen, dass die Funktionen in der Nähe der User ausgeführt werden und somit eine niedrige Latenz bieten.

Nach der Erstellung der Functions-Apps in den jeweiligen Regionen kann die gewünschte Funktionalität implementiert werden. Dabei wird sichergestellt, dass die Funktionen effizient mit Azure Cosmos DB interagieren, um Datenoperationen durchzuführen. Der Code für die Funktionen kann direkt im Portal geschrieben oder von einer lokalen Entwicklungsumgebung aus bereitgestellt werden.

Sobald die Funktionen implementiert sind, müssen sie in allen erstellten Functions-Apps in den jeweiligen Regionen bereitgestellt werden. Dies gewährleistet, dass die Anwendung in jeder Region verfügbar ist und die Vorteile der niedrigen Latenz und hohen Verfügbarkeit genutzt werden können.

Azure Functions sorgt durch automatische Skalierung dafür, dass die Anwendung auch bei hohem Datenverkehr reibungslos funktioniert. Die serverlose Architektur bedeutet, dass nur für die tatsächlich genutzten Ressourcen bezahlt wird, was die Betriebskosten niedrig hält.

Konfiguration von Azure Front Door

Nach der Einrichtung von Azure Cosmos DB und Azure Functions ist der nächste Schritt die Konfiguration von Azure Front Door, um die globale Lastverteilung und Optimierung der Anwendungsbereitstellung sicherzustellen.

Im Azure-Portal wird eine neue Azure Front Door-Instanz erstellt. Dabei werden die erstellten Azure Functions-Endpunkte als Backend-Pools hinzugefügt. In den Einstellungen von Azure Front Door können Lastverteilungsmethoden konfiguriert werden, um den Datenverkehr basierend auf der geografischen Lage der Benutzer zu verteilen. Dadurch wird sichergestellt, dass Benutzeranfragen an das nächstgelegene oder am besten verfügbare Rechenzentrum geleitet werden, was die Latenz minimiert und die Benutzererfahrung verbessert.

Routing-Regeln werden eingerichtet, um spezifische Anforderungen und Prioritäten für den Datenverkehr zu definieren. Dies umfasst die Weiterleitung von Anfragen an bestimmte Backend-Pools basierend auf URL-Pfaden oder anderen Kriterien.

Zusätzlich können Sicherheitsfunktionen wie die Web Application Firewall (WAF) aktiviert werden, um die Anwendung vor Bedrohungen zu schützen. Azure Front Door bietet auch integrierte DDoS-Schutzmechanismen, die dazu beitragen, die Anwendung vor Angriffen zu sichern und die Verfügbarkeit zu gewährleisten.

Nachdem alle Konfigurationen abgeschlossen sind, wird Azure Front Door getestet, um sicherzustellen, dass der Datenverkehr korrekt verteilt wird und die Anwendung in allen Regionen verfügbar ist. Durch diese Konfiguration kann die globale Reichweite und Leistungsfähigkeit der Azure App optimal genutzt werden.

Sicherheitskonfiguration für Azure Functions

Um sicherzustellen, dass nur Traffic von Azure Front Door zugelassen wird und somit Sicherheitsmechanismen nicht umgangen werden können, müssen entsprechende Einstellungen in Azure Functions vorgenommen werden. Diese Konfiguration erhöht die Sicherheit der Anwendung, indem sie sicherstellt, dass alle Anfragen durch Azure Front Door geleitet und überprüft werden.

Im Azure-Portal wird die Azure Functions-App geöffnet und in den Einstellungen der Bereich “Netzwerk” -> “Öffentlicher Netzwerk Zugriff” aufgerufen. Hier wird die Zugriffsbeschränkung konfiguriert, indem eine Regel hinzugefügt wird, die nur den IP-Bereich von Azure Front Door zulässt. Azure Front Door verwendet eine bestimmte Reihe von IP-Adressen, die regelmäßig aktualisiert werden. Damit nicht alle IP-Adressen eingetragen werden müssen kann der Typ “Service Tag” ausgewählt werden und dann das Service Tag “AzureFrontDoor.Backend”. Damit ist nun konfiguriert, dass ausschließlich Traffic über Azure Front Door an die Azure Function durchgelassen wird. Ein zusätzlicher Schutz bietet das Prüfen des X-Azure-FDID Headers. Dieser wird von Azure Front Door gesetzt und stellt sicher, dass Traffic nur vom eigenen Azure Front Door durchgelassen wird.

Diese Maßnahmen tragen dazu bei, die Anwendung vor direkten Zugriffen zu schützen, indem sie nur validierte und überprüfte Anfragen zulassen. Dadurch wird sichergestellt, dass Sicherheitsfunktionen wie die Web Application Firewall (WAF) und DDoS-Schutzmechanismen, die in Azure Front Door konfiguriert sind, nicht umgangen werden können und die Anwendung vor potenziellen Bedrohungen geschützt bleibt.

Preisliche Überlegungen

Eine der attraktivsten Eigenschaften einer global verteilten Azure App ist die Kosteneffizienz. Bei einer hohen Anzahl von Anfragen, beispielsweise 100 Millionen global verteilten Anfragen pro Monat, belaufen sich die Gesamtkosten für eine solche Anwendung auf nur etwa 353 USD. Diese Schätzung umfasst die Nutzung von Azure Cosmos DB, Azure Functions und Azure Front Door.

Azure Functions bietet ein serverloses Abrechnungsmodell, bei dem nur für die tatsächlich genutzten Ressourcen gezahlt wird. Dies bedeutet, dass die Kosten dynamisch an den Bedarf angepasst werden, wodurch unnötige Ausgaben vermieden werden. Azure Cosmos DB berechnet die Nutzung basierend auf den durchgeführten Operationen und der benötigten Speichergröße, während Azure Front Door für die Verwaltung des globalen Datenverkehrs und die Optimierung der Anwendungsbereitstellung sorgt, ohne zusätzliche Infrastrukturkosten zu verursachen.

Die Fähigkeit, Ressourcen automatisch zu skalieren und effizient zu nutzen, trägt wesentlich zur Kosteneffizienz bei. Da nur für den tatsächlichen Verbrauch gezahlt wird, können Unternehmen hohe Leistung und globale Verfügbarkeit zu einem Bruchteil der Kosten traditioneller Infrastrukturmodelle erreichen. Diese preisliche Flexibilität und Transparenz machen Azure zu einer hervorragenden Wahl für die Bereitstellung global verteilter Anwendungen.

Best Practices und Tipps zur Optimierung

Um das volle Potenzial einer global verteilten Azure App auszuschöpfen, sollten einige bewährte Methoden und Tipps zur Optimierung und Verwaltung beachtet werden:

Konsistenzmodell wählen: Wählen Sie das für Ihre Anwendung am besten geeignete Konsistenzmodell in Azure Cosmos DB aus. Eine strenge Konsistenz gewährleistet Datenintegrität, kann jedoch die Latenz erhöhen. Eine eventual consistency bietet höhere Verfügbarkeit und niedrigere Latenz, aber mit möglicher Inkonsistenz der Daten.
Effiziente Datenpartitionierung: Stellen Sie sicher, dass Ihre Daten effizient partitioniert sind. Eine gute Partitionierung in Azure Cosmos DB verbessert die Skalierbarkeit und Performance, indem sie verhindert, dass bestimmte Partitionen überlastet werden.
Caching-Strategien: Implementieren Sie Caching-Strategien, um häufige Datenzugriffe zu beschleunigen und die Last auf die Datenbank zu reduzieren. Azure Redis Cache kann hier eine sinnvolle Ergänzung sein.
Serverlose Architekturen nutzen: Nutzen Sie die Vorteile von serverlosen Architekturen wie Azure Functions, um automatisch zu skalieren und Kosten zu sparen. Achten Sie darauf, Funktionen so zu gestalten, dass sie kurz und präzise arbeiten, um die Ausführungskosten zu minimieren.
Optimierung der Lastverteilung: Konfigurieren Sie Azure Front Door so, dass der Datenverkehr optimal verteilt wird. Nutzen Sie geo-routing und weitere Lastverteilungsalgorithmen, um die beste Leistung zu erzielen.
Sicherheitsmaßnahmen: Stellen Sie sicher, dass Ihre Anwendung durch geeignete Sicherheitsmaßnahmen geschützt ist. Aktivieren Sie die Web Application Firewall (WAF) in Azure Front Door und nutzen Sie Azure Security Center, um potenzielle Bedrohungen zu erkennen und zu beheben.
Automatisierte Skalierung: Nutzen Sie die automatische Skalierung von Azure Functions und Azure Cosmos DB, um die Ressourcen dynamisch an die aktuelle Nachfrage anzupassen. Dies hilft, Kosten zu optimieren und gleichzeitig eine hohe Verfügbarkeit zu gewährleisten.
Regelmäßige Überprüfung und Anpassung: Führen Sie regelmäßige Performance-Reviews durch und passen Sie die Konfigurationen bei Bedarf an. Überprüfen Sie regelmäßig die Metriken und Berichte aus Azure Monitor und Application Insights, um Engpässe und Optimierungsmöglichkeiten zu identifizieren.

Durch die Umsetzung dieser Best Practices und Tipps kann die Leistung und Effizienz der global verteilten Azure App erheblich verbessert werden. Eine kontinuierliche Optimierung und Verwaltung stellt sicher, dass die Anwendung den sich ändernden Anforderungen gerecht wird und optimal funktioniert.

Fazit

Die Bereitstellung einer global verteilten Azure App bietet erhebliche Vorteile hinsichtlich Leistung, Verfügbarkeit und Kosteneffizienz. Durch die Nutzung von Azure Cosmos DB, Azure Functions und Azure Front Door kann eine Anwendung schnell und sicher weltweit bereitgestellt werden. Mit nur wenigen Konfigurationen lassen sich neue Regionen hinzufügen und Sicherheitsmechanismen implementieren, um den Schutz der Anwendung zu gewährleisten. Zudem bleibt die Anwendung kosteneffizient, selbst bei hohem Datenverkehr. Die Kombination dieser leistungsstarken Azure-Dienste ermöglicht es, den Anforderungen einer globalisierten und digitalisierten Welt gerecht zu werden und gleichzeitig eine optimale Benutzererfahrung zu bieten.

Verweise

‍