Testen von Microservices

Die Umstellung von monolithischen Systemen auf eine Microservice-Architektur bringt diverse Herausforderungen mit sich, insbesondere im Hinblick auf die Optimierung der Teststrategie. Die Effizienz und Qualität von Software lassen sich durch gezielte Maßnahmen steigern. Ein zentraler Aspekt ist die Implementierung von End-to-End-Tests und Unit-Tests sowie die Berücksichtigung organisatorischer Aspekte. Kontinuierliche Anpassungen und die kritische Überprüfung der Teststrategien sind entscheidend für den Erfolg solcher Transformationsprojekte.

Podcast Episode: Testen von Microservices

In dieser Episode spreche ich mit mit Michael Kutz von REWE über die Herausforderungen und Lösungen bei der Umstellung von einem monolithischen System auf eine Microservice-Architektur. Michael teilt seine langjährige Erfahrung und erläutert, wie sein Team die Teststrategie optimiert hat, um Effizienz und Qualität der Software zu steigern. Wir besprechen die Bedeutung von End-to-End-Tests, Unit-Tests und organisatorischen Aspekten. Michael betont die Wichtigkeit kontinuierlicher Anpassungen und kritischer Überprüfung der Teststrategien.

"Ich kriege viel schneller Feedback. Da finde ich, macht es richtig Laune. Es geht alles schneller." - Michael Kutz

Michael Kutz ist seit 2009 als Softwareentwickler tätig. Sein Ziel ist es, qualitativ hochwertige und konstant funktionierende Software zu entwickeln, um aufwändige Fehleranalysen im Nachhinein zu vermeiden. Deshalb legt er großen Wert auf Testautomatisierung, Continuous Delivery/Deployment, DevOps, Lean und Agile Softwareentwicklung.In letzter Zeit beschäftigt er sich zudem mit den psychologischen Effekten, die das Schreiben von Code, die Analyse von Anforderungen und die Rekrutierung von Entwickler:innen beeinflussen.

Seit 2014 arbeitet Michael bei REWE digital, wo er umfangreiche Erfahrung in der Entwicklung einer Microservice-basierten Produkt-Architektur gesammelt hat. Derzeit arbeitet er auch an der Entwicklung und Umsetzung gemeinsamer Standards der Qualitätssicherung für die gesamte REWE Group.

Highlights der Episode

• Herausforderungen bei der Umstellung von monolithischen Systemen auf Microservices
• Verbesserung der Teststrategie für Microservices
• Erfahrungen mit End-to-End-Tests und Unit-Tests
• Implementierung von Monitoring und Alerts für Produktionsprobleme
• Rollback-Management und Datenbankmigrationen in Microservice-Architekturen

Testen von Microservices

Einführung

Microservices sind ein Architekturstil, der sich in der modernen Softwareentwicklung etabliert hat. Sie ermöglichen, Anwendungen in kleine, unabhängige Dienste zu unterteilen, die jeweils spezifische Funktionen erfüllen. Diese modulare Struktur verbessert die Wartbarkeit und Skalierbarkeit von Softwarelösungen.

Herausforderungen beim Testen von Microservices:

Das Testen von Microservices bringt jedoch einige Herausforderungen mit sich:

• Komplexität: Die Vielzahl an interagierenden Diensten erhöht die Komplexität des Testens.
• Abhängigkeiten: Tests müssen oft mehrere Microservices gleichzeitig berücksichtigen.
• Fehlender Überblick: Es kann Schwierigkeiten beim Nachverfolgen von Fehlern über verschiedene Dienste hinweg geben.

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, braucht es eine solide Teststrategie, die folgende Bereiche mitdenkt:

• Schnelligkeit: Schnelle Iterationen und häufige Änderungen in der Codebasis erfordern automatisierte Tests.
• Qualitätssicherung: Damit die Funktionalität und Stabilität der Software sichergestellt werden kann braucht es eine umfangreiche Testabdeckung.
• Risiko Minimierung: Fehlern im Entwicklungsprozess müssen frühzeitig identifiziert und behoben werden.

Vom Monolith zur Microservice-Architektur

Der Übergang von einem monolithischen System hin zu einer Microservice-Architektur muss gut geplant sein. Viele Unternehmen haben früher sogenannte monolithische Systeme genutzt – also große Softwarepakete, in denen alle Komponenten zusammenhängen. Was am Anfang oft praktisch war, wurde mit der Zeit unübersichtlich. Wenn mehrere Teams gleichzeitig etwas ändern wollten, kam es schnell zu Problemen. Außerdem dauerte es lange, neue Funktionen zu entwickeln.

Um flexibler und schneller arbeiten zu können, stellen immer mehr Organisationen auf eine Microservice-Architektur um. Dabei wird eine große Anwendung in viele kleine, voneinander unabhängige Teile aufgeteilt – sogenannte Microservices.

Das hat mehrere Vorteile:

• Agilität: Teams können unabhängig an verschiedenen Microservices arbeiten.
• Skalierbarkeit: Einzelne Komponenten können gezielt optimiert oder skaliert werden.
• Weniger technische Schulden: Durch die Fokussierung auf kleinere, unabhängige Module wird der Code wartbarer.

Neben diesen Vorteilen gibt es aber auch Herausforderungen: Der organisatorische Aspekt spielt eine wichtige Rolle, da Teams neu strukturiert werden müssen. Die Koordination zwischen den verschiedenen Microservices braucht klare Absprachen und gute Planung. Und oft sind auch neue Technologien im Spiel, die erstmal gelernt werden müssen.

Der Wechsel von einer monolithischen Struktur hin zu einer Microservice-Architektur ist ein großer Schritt – aber gut durchdacht und geplant bietet er viele Vorteile wie mehr Flexibilität, eine schnellere Entwicklung und eine moderne Software-Struktur.

Teststrategien für Microservices

In einer Microservice-Architektur ist das Testen besonders wichtig. Dabei kommen verschiedene Testarten zum Einsatz:

• End-to-End Tests: Diese Tests überprüfen den gesamten Workflow einer Anwendung von Anfang bis Ende. Gerade bei Microservices, die stark miteinander vernetzt sind, helfen [End-to-End-Tests] (/de/blog/e2e-test-automation) dabei, sicherzustellen, dass alle Komponenten zuverlässig zusammenarbeiten.
• API-Tests: Sie konzentrieren sich auf die Schnittstellen zwischen den Microservices. API-Tests werden genutzt, um zu überprüfen, dass alle Daten korrekt übertragen werden und jede Schnittstelle wie vorgesehen reagiert.
• Unit Tests: Unit-Tests nehmen einzelne Funktionen oder Module unter die Lupe und werden genutzt, um zu überprüfen, dass jede Komponente unabhängig funktioniert. Damit tragen Unit-Tests maßgeblich zur Stabilität des Gesamtsystems bei und helfen dabei, Problemen frühzeitig zu erkennen.

Um die Tests sinnvoll zu implementieren, sollten folgende Tipps beachtet werden:

1. Schichtbasierter Ansatz: Ein schichtbasierter Testansatz setzt auf viele Unit-Tests als Basis, ergänzt durch gezielte API-Tests und ausgewählte End-to-End-Tests für kritische Abläufe.
2. Automatisierung: automatisierte Tests helfen dabei, häufiger Testdurchläufe durchzuführen und schnelle Rückmeldungen zu bekommen.
3. Testdatenmanagement: Ein gutes Testdatenmanagement verbessert die Zuverlässigkeit der Testergebnisse und sorgt dafür, dass alle relevanten Testdaten für alle Teststufen verfügbar sind.

Mit diesen Strategien kann eine robuste Testabdeckung sichergestellt werden, die dem dynamischen Microservice-Umfeld gerecht wird. Wer mehr zum Thema Teststrategie erfahren möchte, findet im Artikel Testing-Strategie weitere Informationen.

Testautomatisierung bei Microservices

In einem Microservice-Umfeld tragen die Entwickler die Verantwortung für die Qualität ihrer Software. Ohne dedizierte Tester müssen sie sich selbst um die Implementierung und Wartung automatisierter Tests kümmern. Es gibt einige praktische Tipps, die Entwicklern helfen können, schnell und effizient zu testen:

• Tests in den Workflow integrieren: Entwickler sollten Tests als Teil ihres täglichen Workflows betrachten - das fördert eine Kultur, in der jeder Verantwortung für den Code übernimmt.
• Erstellung einer robusten Testinfrastruktur: Die Nutzung von Frameworks wie Spring Boot ermöglicht es, separate Tests für Microservices zu entwickeln, ohne dass es einen umfangreichen manuellen Aufwand braucht.
• Fokus auf kritische Funktionen: Es ist sinnvoll, zuerst die Bereiche zu testen, in denen das größte Risiko liegt. So nutzt man Zeit und Ressourcen besser.
• Selbstorganisation innerhalb der Teams: Wenn Entwickler sich selbst zum Thema Testen und Testautomatisierung weiterbilden, verbessert das ihre Testfähigkeiten und der Code insgesamt. Regelmäßige Feedback-Runden und Code-Reviews helfen dabei, besser zu werden.

Durch diese Ansätze wird die Qualität von automatisierten Tests erhöht. Eine engagierte Entwicklergemeinschaft schafft so ein solides Fundament für effektives Microservices Testen.

Kommunikation und Teamarbeit im Testprozess

Damit Qualität in der Anwendung erfolgreich gesichert werden kann, braucht es eine gute Kommunikation zwischen der Entwicklung und den operativen und geschäftlichen Seiten im Unternehmen. Beide Seiten brauchen Verständnis für die Anforderungen und Prioritäten. Regelmäßige Meetings und Feedbackschleifen helfen, Missverständnisse zu vermeiden und sicherzustellen, dass alle Teammitglieder auf dem gleichen Stand sind. Solche Kommunikationsstrategien verbessern nicht nur die Testqualität, sondern auch die allgemeine Effizienz des gesamten Entwicklungsprozesses in einer Microservices-Architektur.

Ein Beispiel für eine effektive Teststrategie ist auch das Contract-Based Testing, das präzise API-Tests ermöglicht und problemlos in die CI-Pipeline integriert werden kann, um die Zusammenarbeit weiter zu verbessern.

Technische Schulden

In der Entwicklung bleibt oft wenig Zeit, um alten Code zu verbessern. Dadurch entstehen technische Schulden. Entwicklerteams müssen proaktiv mit dieser Herausforderungen umgehen und sich über bestehende technische Schulden im Klaren sein, um Prioritäten setzen zu können. Es braucht eine gute Balance zwischen der Feature-Entwicklung und der Behebung technischer Schulden und gute Absprachen innerhalb des Teams.

Fehlerdiagnose in Microservice-Systemen

Die Fehlerdiagnose in Microservice-Systemen ist oft komplex. Durch die verteilte Struktur können Fehler schwer zuzuordnen sein. Typische Probleme dabei sind:

• Verteilte Systeme: Fehlermeldungen können aus verschiedenen Services stammen und deren Interaktionen erschweren die Nachverfolgung.
• Stabilität von Tests: Unzuverlässige Tests führen zu Fehlinformationen und erhöhen den Aufwand für die Fehlersuche.

Um sicherzustellen, dass die Tests stabil und zuverlässig sind, gibt es einige hilfreiche Maßnahmen:

• Systematische Fehleranalyse: Ein strukturierter Prozess für die Analyse von Fehlern hilft, die Ursachen schnell zu identifizieren.
• Service Reliability Engineering (SRE): Die Prinzipien des SRE helfen dabei, systematisch mit Fehlern umzugehen und deren Auswirkungen zu minimieren.
• Monitoring und Observability: Monitoring-Tools helfen, Echtzeitdaten über die Systemleistung zu sammeln. Diese Daten unterstützen bei der schnellen Identifizierung und Behebung von Problemen.

Diese Maßnahmen verbessern nicht nur die Qualität der Tests, sondern erhöhen auch die Verlässlichkeit des Gesamtsystems.

Monitoring, Observability und ihre Rolle im Testing von Microservices

Monitoring-Tools helfen bei der Fehlererkennung in Microservice-Architekturen. Sie bieten Einblicke in das Verhalten der Services und ermöglichen eine proaktive Identifikation von Problemen. Der Vorteil: Sie können Fehler sofort zu erfassen, bevor sie sich auf die Benutzer auswirken, z.B. bei Performance-Problemen, was besonders relevant bei häufigen Änderungen in Microservice-Umgebungen ist.

Der Shift Left/Right Ansatz fördert im Kontext von Microservices außerdem das frühzeitige Testen und das kontinuierliche Feedback während des Entwicklungsprozesses.

Der Shift Left und Shift Right Ansatz

• Shift Left: Tests werden bereits in den frühen Phasen der Entwicklung integriert. Das verbessert die Qualität und reduziert die Anzahl der Fehler, die später entdeckt werden.
• Shift Right: Mit kontinuierlichem Monitoring und Observability nach der Bereitstellung kann die Leistung und Stabilität der Anwendung im Produktionsumfeld überwacht werden.

Die Kombination aus effektiven Monitoring-Tools und einem proaktiven Testansatz erhöht die Zuverlässigkeit und Stabilität von Microservices erheblich. Die Anwendung agiler Methoden und Testautomatisierung kann dabei helfen, die Qualitätssicherung zu optimieren und somit den gesamten Prozess zu verbessern.

Herausforderungen bei der Implementierung von Microservices

Die Implementierung von Microservices bringt verschiedene praktische Herausforderungen mit sich, insbesondere wenn es um Änderungen im laufenden System geht. Folgende Tipps helfen, den Übergang reibungsarm zu gestalten:

1. Downtime-freie Bereitstellung von Services

Verfahren wie Blue-Green Deployment und Canary Releases helfen, neue Versionen Schritt für Schritt auszurollen. So kann das System weiterlaufen, ohne dass Nutzer beeinträchtigt werden.

2. Datenbankmigrationen in einer verteilten Architektur

Änderungen an der Datenbank müssen genau geplant werden, da viele Microservices davon abhängig sein können. Fehler in der Migration können zu falschen Daten und fehlerhaftem Verhalten führen.Auch die gleichbleibende Funktion der Services über verschiedene Umgebungen hinweg bleibt eine Herausforderung.

3. Stabilität und Konsistenz

Die Synchronisation zwischen den verschiedenen Microservices ist oft komplex. Tests in unterschiedlichen Umgebungen müssen systematisch durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass alle Komponenten korrekt zusammenarbeiten. Eine wichtige Methode zur Sicherstellung dieser Stabilität ist der Integrationstest, der einen umfassenden Überblick über die Modulintegration bis hin zur Systemintegration bietet.

Diese Aspekte erfordern eine enge Zusammenarbeit zwischen Entwicklungsteams sowie eine klare Strategie zur Verwaltung technischer Schulden, um langfristige Probleme zu vermeiden.

Fazit:

Das Testen von Microservices bleibt ein dynamisches Feld – getrieben von technologischen Neuerungen, besseren Strategien für verteilte Systeme und einem stärkeren Fokus auf Teamverantwortung und Zusammenarbeit.

Wer kreativ und engagiert bleibt, kann die Softwarequalität kontinuierlich steigern und die Stabilität der Systeme langfristig sichern – vorausgesetzt, es gibt klare Prozesse, gute Kommunikation und den Willen zur kontinuierlichen Verbesserung.

Häufige Fragen

Was sind Microservices und welche Rolle spielen sie in modernen Softwarearchitekturen?

Microservices sind eine Architekturform, die Softwareanwendungen in kleine, unabhängige Dienste unterteilt, die jeweils eine spezifische Funktion erfüllen. Diese Architektur ermöglicht eine flexiblere Entwicklung, Skalierbarkeit und Wartbarkeit von Softwareanwendungen.

Welche Herausforderungen gibt es beim Testen von Microservices?

Herausforderungen beim Testen von Microservices sind die Komplexität der Interaktionen zwischen den Diensten und das Management technischer Schulden, besonders in dynamischen Entwicklungsumfeldern.

Wie kann man erfolgreich von einer monolithischen zu einer Microservices-Architektur wechseln?

Der Übergang zu einer Microservices-Architektur erfordert eine sorgfältige Modularisierung des bestehenden Systems, die Berücksichtigung organisatorischer Aspekte und eine strategische Planung, um bestmöglich von den Vorteilen profitieren zu können.

Welche Arten von Tests sind für Microservices besonders wichtig?

Für Microservices sind verschiedene Testarten entscheidend, darunter End-to-End-Tests, Unit-Tests und API-Tests. Jede dieser Testarten spielt eine wichtige Rolle bei der Sicherstellung der Qualität und Stabilität der Anwendung.

Wie können Entwicklerteams die Testautomatisierung in einer Microservices-Umgebung umsetzen?

Entwicklerteams können die Testautomatisierung in Microservice-Umgebungen umsetzen, indem sie Best Practices implementieren, automatisierte Tests in ihren Entwicklungsprozess integrieren und kontinuierlich auf die Qualität der Tests achten.

Warum ist Monitoring und Observability im Testing-Prozess von Microservices so wichtig?

Monitoring und Observability (= Beobachtbarkeit) sind entscheidend für das Testing von Microservices, weil sie helfen, Fehler frühzeitig zu erkennen und zu diagnostizieren. Sie unterstützen den Shift Left/Right Ansatz, um die Qualität der Software während des gesamten Entwicklungszyklus sicherzustellen.