Was ist FaaS (Function as a Service)?

In der Welt der Cloud-Computing-Dienste hat sich FaaS (Function as a Service) als bahnbrechende Technologie etabliert, die die Art und Weise, wie Anwendungen entwickelt und bereitgestellt werden, revolutioniert. Stell Dir vor, Du könntest Code schreiben und ausführen, ohne Dich jemals um Server oder Infrastruktur kümmern zu müssen – genau das ermöglicht FaaS.

Dieser Dienst macht es Entwicklern leichter denn je, einzelne Funktionen in der Cloud zu erstellen, zu skalieren und kostengünstig bereitzustellen. Aber was steckt eigentlich hinter FaaS? Wie funktioniert es, und warum könnte es auch für Dein nächstes Projekt die perfekte Lösung sein?

In diesem Blogpost tauchen wir tief in die Grundlagen, Vorteile und praktischen Anwendungen von FaaS ein.

FaaS (Function as a Service) Grundlagen

FaaS (Function as a Service) ist ein Cloud-Computing-Dienst, der es ermöglicht, Code in Form von einzelnen, zustandslosen Funktionen auszuführen, ohne dass Du Dich um die zugrunde liegende Infrastruktur kümmern musst. Stell Dir vor, Du hättest ein kleines Stück Code, das eine spezifische Aufgabe erfüllt – etwa das Verarbeiten eines Bildes oder das Versenden einer E-Mail.

Mit FaaS kannst Du diesen Code direkt in der Cloud laufen lassen, ohne Dich um Server oder Betriebssysteme zu kümmern. Diese Funktionen werden nur bei Bedarf ausgeführt, was bedeutet, dass Du nur für die tatsächliche Rechenleistung zahlst, die Du nutzt.

Warum ist FaaS relevant in der heutigen IT-Landschaft?

Die IT-Landschaft hat sich in den letzten Jahren stark verändert. Unternehmen und Entwickler suchen nach Wegen, effizienter und flexibler zu arbeiten, ohne ständig mit der Verwaltung von Servern und Infrastruktur belastet zu sein. Hier kommt FaaS ins Spiel.

Durch die serverlose Natur von FaaS können Entwickler sich voll auf das Schreiben von Code konzentrieren, während die Cloud-Anbieter sich um den Rest kümmern – von der Bereitstellung über die Skalierung bis hin zur Wartung.

Diese neue Art des Computings ist besonders für Anwendungen geeignet, die schnell skaliert werden müssen, bei denen Kostenkontrolle wichtig ist oder die auf Abruf bereitgestellt werden sollen.

FaaS im Vergleich zu anderen Cloud-Diensten (IaaS, PaaS, SaaS)

Um FaaS (Function as a Service) besser zu verstehen, lohnt sich ein Blick auf die Unterschiede zu anderen gängigen Cloud-Computing-Modellen: IaaS (Infrastructure as a Service), PaaS (Platform as a Service) und SaaS (Software as a Service).

• IaaS bietet Dir die grundlegende Infrastruktur wie virtuelle Maschinen, Speicherplatz und Netzwerke, die Du selbst verwalten musst. Es ist wie ein Baukasten: Du bekommst alle nötigen Teile, aber Du bist dafür verantwortlich, sie zusammenzusetzen und zu warten.
• PaaS geht einen Schritt weiter, indem es eine Entwicklungsplattform bereitstellt, die bereits viele der Grundkomponenten enthält, die Du für die Entwicklung von Anwendungen benötigst. Es ist so, als würdest Du eine halb fertige Pizza bekommen, bei der Du nur noch den Belag hinzufügen musst. Die zugrunde liegende Infrastruktur wird von dem Cloud-Anbieter verwaltet.
• SaaS schließlich liefert Dir fertige Softwarelösungen, die Du sofort nutzen kannst, ohne Dich um die Entwicklung oder das Hosting kümmern zu müssen – wie eine komplett fertig gebackene Pizza, die direkt serviert wird.

FaaS ist eine spezielle Ausprägung von PaaS und nimmt das Konzept der Plattform noch einen Schritt weiter. Anstatt ganze Anwendungen zu entwickeln und zu betreiben, schreibst Du nur einzelne Funktionen, die auf Abruf in einer zustandslosen Umgebung ausgeführt werden. Die Verwaltung der Infrastruktur und die Skalierung übernimmt komplett der Cloud-Anbieter. Für viele Entwickler ist das besonders attraktiv, da sie sich so voll auf die Logik ihrer Anwendung konzentrieren können.

Wie FaaS funktioniert: Ein Überblick

Das Prinzip von FaaS ist einfach, aber leistungsstark: Du schreibst Code in Form von Funktionen, die durch spezifische Ereignisse ausgelöst werden. Diese Ereignisse könnten alles Mögliche sein – ein HTTP-Request, eine Datei, die in einem Cloud-Speicher hochgeladen wird, oder sogar ein bestimmtes Zeitintervall. Sobald das Ereignis eintritt, wird die Funktion in einer komplett verwalteten, skalierbaren Umgebung ausgeführt.

Diese Funktionen sind zustandslos, was bedeutet, dass sie keine Daten oder Zustände zwischen den Ausführungen speichern. Jeder Aufruf ist unabhängig von den anderen, was die Skalierbarkeit enorm erleichtert.

Wenn viele Ereignisse gleichzeitig eintreten, kann die Cloud-Plattform automatisch so viele Instanzen der Funktion starten, wie nötig sind, um die Last zu bewältigen. Das Ganze passiert in Millisekunden, was für die Performance und Effizienz von FaaS entscheidend ist.

Technische Hintergründe von FaaS

Serverless Computing: Was bedeutet es?

Serverless Computing mag auf den ersten Blick wie ein Widerspruch erscheinen – schließlich laufen Anwendungen immer noch auf Servern. Doch der Begriff „serverless“ bezieht sich darauf, dass Du Dich nicht um die Server kümmern musst.

Die Infrastruktur wird vollständig vom Cloud-Anbieter verwaltet, sodass Du als Entwickler nur den Code schreiben und hochladen musst. Die Plattform sorgt dafür, dass Deine Funktionen ausgeführt, skaliert und überwacht werden.

Mit FaaS (Function as a Service) wird dieses Konzept perfekt umgesetzt, da hier die serverlosen Funktionen nach Bedarf ausgeführt werden, ohne dass Du Dich mit den darunterliegenden Servern beschäftigen musst.

Die Rolle von Containern in FaaS

Container spielen eine wesentliche Rolle in der FaaS-Architektur. Ein Container ist eine leichtgewichtige, isolierte Umgebung, die alles enthält, was Deine Funktion braucht, um ausgeführt zu werden – von der Laufzeitumgebung bis hin zu den Abhängigkeiten.

Wenn eine Funktion aufgerufen wird, startet der Cloud-Anbieter einen Container, führt die Funktion darin aus und zerstört den Container wieder, sobald die Ausführung abgeschlossen ist. Dies ermöglicht es, Funktionen schnell und effizient zu starten und zu stoppen, was besonders bei einer hohen Anzahl gleichzeitiger Aufrufe wichtig ist.

Durch diese Containerisierung wird sichergestellt, dass jede Funktion in einer sauberen und konsistenten Umgebung läuft, unabhängig davon, wo sie ausgeführt wird. Das macht FaaS nicht nur robust, sondern auch hochgradig portabel – der gleiche Code kann auf verschiedenen Cloud-Plattformen ohne Anpassungen laufen.

Zustandslosigkeit und ihre Bedeutung für FaaS

Eine Schlüsselkomponente von FaaS ist die Zustandslosigkeit. In einfachen Worten bedeutet das, dass jede Funktion unabhängig von anderen Aufrufen arbeitet und keine Daten zwischen den einzelnen Ausführungen speichert. Wenn Deine Funktion beispielsweise eine Anfrage bearbeitet, behält sie nach der Beantwortung der Anfrage keine Informationen darüber, was zuvor geschehen ist.

Zustandslosigkeit bringt mehrere Vorteile mit sich: Sie erleichtert die horizontale Skalierung, weil jede Instanz der Funktion genau gleich behandelt wird. Außerdem wird die Entwicklung vereinfacht, da Du Dir keine Gedanken über den Zustand der Anwendung machen musst.

Allerdings erfordert diese Architektur auch, dass Du bei Bedarf externe Speicherlösungen verwendest, um Daten zwischen den Aufrufen zu speichern.

Abrechnung in Millisekunden: Wie FaaS kostengünstig bleibt

Eine der größten Stärken von FaaS ist die fein abgestimmte Abrechnung. Anders als bei herkömmlichen Servern, wo Du für die gesamte Betriebszeit zahlst, wirst Du bei FaaS nur für die tatsächliche Ausführungszeit Deiner Funktionen in Rechnung gestellt – und das oft in Millisekunden. Das bedeutet, dass Du nur für das zahlst, was Du wirklich nutzt, was FaaS zu einer extrem kostengünstigen Lösung macht.

Zum Beispiel, wenn Deine Funktion nur 200 Millisekunden benötigt, um eine Aufgabe auszuführen, zahlst Du nur für diese 200 Millisekunden und nicht für eine ganze Sekunde oder Stunde.

Besonders bei Anwendungen mit unvorhersehbaren Lastspitzen kann dies erhebliche Kosteneinsparungen bedeuten, da die Plattform automatisch skaliert und nur die notwendige Rechenleistung bereitstellt.

Die Vorteile von FaaS für Entwickler

Einer der größten Vorteile von FaaS (Function as a Service) für Entwickler ist die Einfachheit, mit der Anwendungen entwickelt und bereitgestellt werden können. Traditionell mussten Entwickler nicht nur den Code schreiben, sondern sich auch um die Verwaltung der Server, die Skalierung der Infrastruktur und die Wartung kümmern.

Mit FaaS entfällt dieser Aufwand komplett. Du schreibst einfach den Code für die gewünschte Funktion, und der Cloud-Anbieter übernimmt den Rest – von der Bereitstellung über die Skalierung bis hin zur Überwachung. Das bedeutet weniger Kopfschmerzen und mehr Zeit, sich auf die Geschäftslogik und die Innovation zu konzentrieren.

Flexibilität und Skalierbarkeit von FaaS

FaaS bietet eine beispiellose Flexibilität und Skalierbarkeit. Da die Funktionen zustandslos und voneinander unabhängig sind, können sie nahtlos skaliert werden, um genau die richtige Menge an Rechenleistung bereitzustellen, die benötigt wird – und das in Echtzeit.

Wenn Deine Anwendung plötzlich einen Ansturm von Nutzern erlebt, wird die Cloud-Plattform automatisch die Anzahl der ausgeführten Funktionen erhöhen, um die Last zu bewältigen. Genauso wird sie bei geringer Nachfrage die Anzahl der aktiven Funktionen reduzieren, was die Betriebskosten minimiert.

Für Entwickler bedeutet dies, dass sie sich nicht mehr um die Dimensionierung der Infrastruktur sorgen müssen. Egal, ob Du eine kleine Funktion für ein einmaliges Ereignis schreibst oder eine komplexe Anwendung mit Millionen von Nutzern betreibst, FaaS skaliert automatisch und passt sich Deinen Anforderungen an.

Wie FaaS die Bereitstellung von Code vereinfacht

Die Bereitstellung von Code war noch nie so einfach wie mit FaaS. Traditionelle Deployment-Prozesse erfordern oft komplexe CI/CD-Pipelines, Tests und Rollbacks. Mit FaaS kannst Du Code in kleinen, überschaubaren Funktionen entwickeln und schnell in die Produktion bringen. Wenn eine Funktion aktualisiert werden muss, lädst Du einfach die neue Version hoch, und sie wird sofort einsatzbereit sein – ohne Downtime und ohne komplizierte Rollout-Prozesse.

Diese Einfachheit in der Bereitstellung bedeutet auch, dass Du schnell auf Veränderungen und Feedback reagieren kannst. Neue Funktionen, Bugfixes oder Optimierungen können in Minutenschnelle veröffentlicht werden, was die Time-to-Market deutlich reduziert und Dir einen Wettbewerbsvorteil verschafft.

Geschäftsanwendungen mit FaaS: Beispiele und Anwendungsfälle

FaaS eignet sich hervorragend für eine Vielzahl von Geschäftsanwendungen. Hier sind einige Beispiele, wie Unternehmen FaaS in der Praxis einsetzen:

• Bildverarbeitung: Ein Unternehmen kann FaaS nutzen, um Bilder in der Cloud zu verarbeiten – etwa für das automatische Zuschneiden und Formatieren von Produktbildern in einem Onlineshop.
• Echtzeit-Datenverarbeitung: FaaS ist ideal für die Verarbeitung von Datenströmen in Echtzeit. Beispielsweise kann ein Finanzdienstleister FaaS nutzen, um eingehende Transaktionen sofort auf Betrugsmuster zu analysieren.
• Backend für mobile Anwendungen: Mobile Apps benötigen oft ein skalierbares Backend, um Nutzerdaten zu verarbeiten, Push-Benachrichtigungen zu senden oder Authentifizierungsprozesse zu steuern. FaaS kann diese Funktionen effizient bereitstellen und bei Bedarf skalieren.
• Automatisierte Geschäftsprozesse: Unternehmen setzen FaaS auch ein, um wiederkehrende Aufgaben zu automatisieren, wie etwa das Versenden von E-Mails, das Generieren von Berichten oder das Aktualisieren von Datenbanken.

Diese Beispiele zeigen, wie vielseitig und leistungsstark FaaS sein kann, wenn es darum geht, spezifische Geschäftsanforderungen zu erfüllen.

FaaS im Vergleich: AWS Lambda und andere Anbieter

AWS Lambda ist wohl der bekannteste und am weitesten verbreitete FaaS (Function as a Service)-Anbieter. Amazon Web Services (AWS) hat mit der Einführung von Lambda im Jahr 2014 den Weg für serverloses Computing geebnet.

AWS Lambda erlaubt es Entwicklern, Code in verschiedenen Programmiersprachen wie Python, JavaScript, und Java zu schreiben und auszuführen, ohne sich um die Serververwaltung kümmern zu müssen. Die Funktionen werden durch Ereignisse ausgelöst – etwa durch das Hochladen einer Datei in Amazon S3 oder das Eintreffen einer Nachricht in Amazon SNS.

AWS Lambda war nicht nur der erste große FaaS-Dienst, sondern setzte auch den Standard für die Abrechnung in Millisekunden und die automatische Skalierung.

Seit seiner Einführung hat es sich ständig weiterentwickelt und bietet heute eine breite Palette von Integrationen mit anderen AWS-Diensten, was es zu einer idealen Wahl für Entwickler macht, die bereits in der AWS-Ökosystem arbeiten.

Alternativen zu AWS Lambda: Andere FaaS-Anbieter

Obwohl AWS Lambda Pionierarbeit geleistet hat, gibt es mittlerweile mehrere Alternativen auf dem Markt, die ebenfalls überzeugende FaaS-Lösungen bieten:

• Google Cloud Functions: Ähnlich wie AWS Lambda bietet Google Cloud Functions eine serverlose Umgebung, in der Du Code schreiben und ausführen kannst, der durch Ereignisse aus verschiedenen Google Cloud-Diensten ausgelöst wird. Ein Vorteil von Google Cloud Functions ist die tiefe Integration in das Google-Ökosystem, einschließlich BigQuery, Firebase und Pub/Sub, was es ideal für Datenanalyse- und mobile Anwendungen macht.
• Azure Functions: Microsofts Azure Functions bietet eine flexible und skalierbare FaaS-Plattform, die nahtlos in das Microsoft Azure-Ökosystem integriert ist. Azure Functions unterstützt eine breite Palette von Programmiersprachen und bietet spezielle Features für Enterprise-Kunden, wie integrierte Überwachung und erweiterte Sicherheitsoptionen. Besonders interessant ist die Unterstützung von „Durable Functions“, die es ermöglichen, zustandsbehaftete Workflows zu erstellen.
• IBM Cloud Functions: Basierend auf der Open-Source-Plattform Apache OpenWhisk, bietet IBM Cloud Functions eine offene und flexible FaaS-Umgebung. IBM legt besonderen Wert auf Interoperabilität und Integration mit KI-Diensten wie IBM Watson, was es zu einer guten Wahl für Unternehmen macht, die auf datengetriebene Anwendungen setzen.
• Alibaba Cloud Function Compute: Insbesondere für den asiatischen Markt relevant, bietet Alibaba Cloud eine leistungsstarke FaaS-Lösung, die ähnlich wie AWS Lambda funktioniert. Alibaba Cloud Function Compute zeichnet sich durch eine hohe Skalierbarkeit und eine starke Integration in die anderen Alibaba Cloud-Dienste aus, was es zu einer attraktiven Option für Unternehmen in dieser Region macht.

FaaS in hybriden Cloud-Umgebungen

Eine interessante Entwicklung im Bereich FaaS ist die Integration in hybride Cloud-Umgebungen. Viele Unternehmen setzen heute auf eine Mischung aus öffentlichen und privaten Cloud-Diensten, um spezifische Geschäftsanforderungen zu erfüllen.

In diesen Szenarien kann FaaS eine Schlüsselrolle spielen, indem es als flexibler Baustein für die Ausführung von Funktionen sowohl in der privaten als auch in der öffentlichen Cloud eingesetzt wird.

Hybride FaaS-Lösungen ermöglichen es Unternehmen, Funktionen in der privaten Cloud zu entwickeln und zu testen und sie dann bei Bedarf nahtlos in die öffentliche Cloud zu verschieben, wenn Skalierbarkeit oder geografische Reichweite erforderlich sind.

Diese Flexibilität ist besonders für Unternehmen attraktiv, die sensible Daten lokal halten müssen, aber dennoch die Vorteile der öffentlichen Cloud nutzen möchten, wie etwa weltweite Verfügbarkeit und elastische Skalierung.

FaaS in der Praxis

Wenn Du mit FaaS (Function as a Service) entwickelst, gibt es einige bewährte Vorgehensweisen, die Dir helfen können, das volle Potenzial dieser Technologie auszuschöpfen und häufige Fallstricke zu vermeiden:

• Klein halten und modularisieren: Die Stärke von FaaS liegt in der Ausführung kleiner, spezialisierter Funktionen. Halte Deine Funktionen so klein wie möglich und konzentriere Dich darauf, dass jede Funktion eine spezifische Aufgabe erfüllt. Das erleichtert die Wartung und Wiederverwendung.
• Zustandslosigkeit respektieren: Da FaaS-Funktionen zustandslos sind, solltest Du sicherstellen, dass alle notwendigen Daten entweder von außen hereingereicht oder in externen Speicherlösungen wie Datenbanken oder Cloud-Speichern abgelegt werden. Vermeide es, Zustandsinformationen innerhalb der Funktion zu speichern.
• Optimierung für kalte Starts: „Kalte Starts“ können auftreten, wenn eine Funktion nach längerer Inaktivität zum ersten Mal ausgeführt wird und etwas länger braucht, um zu starten. Du kannst die Auswirkungen kalter Starts minimieren, indem Du die Abhängigkeiten der Funktion auf das Notwendigste beschränkst und die Laufzeitumgebung im Auge behältst.
• Logging und Monitoring: Da FaaS-Funktionen oft sehr kurzlebig sind, ist es wichtig, umfassendes Logging und Monitoring zu implementieren, um Probleme schnell zu erkennen und zu beheben. Nutze die Tools, die der Cloud-Anbieter bereitstellt, um Metriken wie Ausführungszeit, Fehler und Ressourcennutzung im Blick zu behalten.
• Sicherheitsaspekte berücksichtigen: FaaS-Umgebungen sind nicht immun gegen Sicherheitsrisiken. Achte darauf, dass Deine Funktionen nur die minimal notwendigen Berechtigungen haben und dass sensible Daten verschlüsselt werden. Verwende außerdem sichere Entwicklungspraktiken, um gängige Angriffsvektoren wie Injection-Angriffe zu vermeiden.

Mögliche Herausforderungen und deren Lösungen

Obwohl FaaS viele Vorteile bietet, gibt es auch einige Herausforderungen, die Du im Auge behalten solltest:

• Kalte Starts: Wie bereits erwähnt, können kalte Starts die Leistung Deiner Funktionen beeinträchtigen. Eine Möglichkeit, dies zu umgehen, ist die Nutzung von Funktionen, die regelmäßig ausgeführt werden, oder das Konfigurieren von Warm-Up-Prozessen.
• Vendor Lock-in: Da FaaS stark auf die Infrastruktur des jeweiligen Cloud-Anbieters angewiesen ist, besteht die Gefahr, dass Du Dich von einem Anbieter abhängig machst. Dies kann problematisch werden, wenn Du später zu einem anderen Anbieter wechseln möchtest. Um dies zu vermeiden, kannst Du versuchen, Deinen Code so portabel wie möglich zu gestalten, etwa durch den Einsatz von offenen Standards und Frameworks wie OpenFaaS oder Knative.
• Fehlende Langzeit-Prozesse: Da FaaS-Funktionen in der Regel für kurzlebige Aufgaben ausgelegt sind, können langlaufende Prozesse problematisch sein. Eine Lösung hierfür besteht darin, diese Prozesse in kleinere, aufeinander folgende Funktionen aufzuteilen oder alternative Cloud-Dienste für langlaufende Aufgaben zu nutzen.
• Komplexität bei der Orchestrierung: Wenn Deine Anwendung aus vielen FaaS-Funktionen besteht, kann die Orchestrierung dieser Funktionen kompliziert werden. Du kannst dies durch den Einsatz von Orchestrierungstools wie AWS Step Functions oder Azure Durable Functions erleichtern, die Dir helfen, komplexe Workflows zu managen.

Ausblick: Die Zukunft von FaaS und serverlosem Computing

Der Trend zu serverlosem Computing und FaaS zeigt keine Anzeichen einer Verlangsamung. Im Gegenteil, es ist wahrscheinlich, dass FaaS in den kommenden Jahren eine noch größere Rolle in der Softwareentwicklung spielen wird. Mit der fortschreitenden Automatisierung und den stetigen Verbesserungen der Cloud-Plattformen wird FaaS immer leistungsfähiger und vielseitiger. Neue Funktionen und verbesserte Entwicklungswerkzeuge könnten es ermöglichen, noch komplexere Anwendungen zu erstellen, ohne sich um die zugrunde liegende Infrastruktur kümmern zu müssen.

Außerdem könnte die Integration von KI und Machine Learning in FaaS-Dienste es Entwicklern erleichtern, intelligente und anpassungsfähige Anwendungen zu entwickeln, die in Echtzeit auf Veränderungen in den Daten und der Umgebung reagieren. Die Zukunft von FaaS ist aufregend und vielversprechend, und es lohnt sich, diese Entwicklung im Auge zu behalten.

Fazit

FaaS (Function as a Service) ist eine revolutionäre Technologie, die Entwicklern ermöglicht, sich auf das Wesentliche zu konzentrieren: das Schreiben von Code, ohne sich um die zugrunde liegende Infrastruktur kümmern zu müssen. Durch die Nutzung von FaaS kannst Du nicht nur die Entwicklung und Bereitstellung von Anwendungen beschleunigen, sondern auch Kosten effizienter steuern, da Du nur für die tatsächliche Ausführungszeit Deiner Funktionen zahlst.

Diese Flexibilität und Skalierbarkeit machen FaaS besonders attraktiv für moderne Geschäftsanforderungen. Trotz einiger Herausforderungen, wie kalte Starts und mögliche Abhängigkeit von Anbietern, bietet FaaS enorme Vorteile, die die Art und Weise, wie Anwendungen entwickelt und betrieben werden, grundlegend verändern.

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Cloud-Technologien ist FaaS bestens positioniert, um eine zentrale Rolle in der Zukunft des Computing zu spielen.