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Digitalisierung in der Verwaltung mit Containern und Microservices meistern

| Autor: Christof Orth und Ansgar Kückes (Red Hat)

(Bild: Red Hat)

Die Verwaltung steht vor enormen Herausforderungen. Prozesse müssen im Rahmen der Digitalisierung überprüft, Fachverfahren konsolidiert und die IT modernisiert werden. Neue Gesetzesvorschriften und sich ändernde Anforderungen bedingen eine schnelle und flexible Umsetzung. Die Zukunft der IT in der Verwaltung ist agil und setzt auf aktuelle Technologien.

Die öffentliche Verwaltung benötigt moderne, auf die Bedürfnisse der Bürger und Anwender zugeschnittene Angebote – bei gleichzeitigem Bestandsschutz für existierende Fachverfahren. Dabei bleibt die Erfüllung hoher und teilweise behördenspezifischer Sicherheits- und Datenschutzanforderungen Pflicht, wobei begrenzte personelle Kapazitäten für Entwicklung und Betrieb diese Aufgabe nicht gerade erleichtern.

Die IT-Infrastruktur muss somit zum einen eine hohe Flexibilität und Agilität bieten und zum anderen die Mitarbeiter von Routinetätigkeiten entlasten. An diesem Punkt kommen neue Technologien und Services wie Linux-Container à la Docker, Modularität über Microservices, leistungsfähige und einfach zu nutzende Automatisierungswerkzeuge wie Ansible sowie skalierbare und wirtschaftlich betreibbare Private-Cloud-Umgebungen ins Spiel.

Auch die öffentliche Verwaltung und deren IT-Dienstleister müssen künftig solche Technologien und Services nutzen, um dem wachsenden Innovationsdruck standzuhalten. Schließlich macht die Digitalisierungswelle nicht vor der öffentlichen Verwaltung halt. Weder die Digitalisierung der Verwaltungsprozesse noch die Konsolidierung der IT sind mehr aufzuhalten. Darüber hinaus stellen eGovernment-Gesetze und EU-Richtlinien etwa zu Datenschutz und IT-Sicherheit die Weichen permanent neu.

Bereits ab dem 1. Januar 2020 ist die elektronische Aktenführung in Bundesbehörden Pflicht. Viele Bundesländer haben sich mit ähnlichen Regelungen angeschlossen. Ziel ist, dass Bund, Länder und Kommunen einfachere, nutzerfreundlichere und effizientere elektronische Verwaltungsdienste anbieten.

Ein Innovationshemmnis stellen in der öffentlichen Verwaltung aber abgesehen von der Ressourcenknappheit oft noch die genutzten klassischen IT-Modelle dar, die in der Entwicklung von Wasserfall-Verfahren geprägt sind. Wie in der Industrie setzt hier allerdings auch im Verwaltungskontext zunehmend ein Veränderungsprozess ein. Stärker als in der Vergangenheit wird inzwischen auf agile Entwicklungsmethoden und standardisierte Inbetriebnahmen zurückgegriffen. Vor allem Technologien und Verfahren wie Container und Microservices gewinnen dabei große Bedeutung.

Monolithisch geprägte Anwendungen stoßen in puncto Agilität prinzipbedingt an ihre Grenzen. Wird nur ein kleiner Teil der Anwendung geändert, muss die gesamte Applikation meistens aufwändig neu getestet werden. Erheblich flexibler können diese Entwicklungsprozesse mit Container-Technologien und Microservices-Architekturen gestaltet werden.

Prozessbeschleunigung durch Container und Microservices

Die Linux-Container-Technologie bietet eine komfortable und effiziente Möglichkeit für die schnelle Entwicklung und Bereitstellung neuer Applikationen. Linux-Container unterstützen zum einen die Softwarepaketierung, mit der Entwickler Applikationen zusammen mit ihren Laufzeitabhängigkeiten bündeln und auf kompatiblen Container-Hosts ausführen können. Die Container sind damit schnell betriebsbereit und einfacher portierbar als herkömmliche Anwendungen, da sie die komplette Applikationsumgebung enthalten. Zum anderen ermöglichen sie die isolierte und performante Bereitstellung von mehreren Applikationen auf einem Host-Betriebssystem.

In beiden Fällen werden den Containern die Systemressourcen fest zugeordnet. Der Linux-Kernel wird dabei von allen auf einem System laufenden Instanzen geteilt, dadurch ist der Verwaltungsaufwand minimal. Generell bieten Container eine konsistente Umgebung für Anwendungen, da sie diese mit allen Komponenten kapseln, die sie benötigen – und dies vermeidet komplizierte Konflikte mit anderen Anwendungen. Zudem laufen Anwendungen im Container stets in einer Umgebung, für die sie auch getestet wurden.

Container-Technologien bieten Vorteile wie hohe Agilität oder einfaches Management, dadurch eignen sie sich für unterschiedlichste Einsatzszenarien. Vor allem für Applikationen, die aus Komponenten bestehen und einer Microservices-Architektur folgen, sind Container eine optimale Lösung. Microservices bestehen im Unterschied zu monolithischen Architekturen aus lose gekoppelten, voneinander unabhängigen Diensten mit einer in sich abgeschlossenen, fachlichen Funktionalität. Dank Versionierung auf den Schnittstellen kann vielfach ausgeschlossen werden, dass Änderungen an einem der Services Einfluss auf die Funktionsweisen oder Eigenschaften eines anderen Services haben. Zudem lassen sich Updates mit Erweiterungen oder Verbesserungen gezielter und häufiger vornehmen, ohne die gesamte Anwendung aktualisieren zu müssen. Dies gilt insbesondere auch für die Anwendung von Sicherheitspatches. Und auch die Skalierbarkeit ist deutlich höher als in monolithischen Architekturen, da sich Dienste unabhängig und bedarfsgerecht skalieren lassen.

Einen wichtigen Punkt übersehen viele Anwender im Zusammenhang mit Containern und Microservices oft. Sie sind keineswegs nur für die Konzeption neuer Applikationen geeignet. Auch vorhandene Applikationen können transferiert werden; nach Erfahrungswerten von Red Hat aus Projekten in unterschiedlichen Bereichen eignet sich ein Großteil aller Applikationen dafür. Beispielsweise ist bei Java-Anwendungen eine Migration sehr einfach möglich.

Im Hinblick auf die gesamte Verwaltungs-IT bedeuten diese Veränderungen, dass sich eine IT der zwei Geschwindigkeiten etablieren wird. Im Mittelpunkt wird weiterhin die klassische IT-Infrastruktur mit den Kernverfahren der Verwaltung, etwa in den Bereichen Steuer und Innere Sicherheit stehen. Hier kommt es in erster Linie auf Sicherheit und Stabilität und erst in zweiter Linie auf die schnelle Umsetzung neuer Funktionen und Services an. In Ergänzung zu dieser traditionellen IT wird aber eine Infrastruktur treten, die eine schnelle und flexible Entwicklung und Bereitstellung von Anwendungen unterstützt – und hier sind wir dann bei Themen wie Container- und Microservices-Architekturen. Nur mit solchen Technologien wird die öffentliche Verwaltung mit den dynamisch wechselnden Verwaltungs- und Bürgeranforderungen Schritt halten können.

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