Technical Guide

Systemarchitektur & Skalierbarkeit

Ein umfassender Leitfaden zum Design von Systemen, die halten. Erfahre über Architekturmuster, API-Design, Authentifizierungssysteme, Echtzeit-Infrastruktur und Bauen für Skalierung ohne Over-Engineering.

15. Januar 202611 Min. LesezeitOronts Engineering Team

Systeme designen, die halten

Der schwierigste Teil von Software-Architektur ist nicht, Systeme zu bauen, die funktionieren. Es ist, Systeme zu bauen, die weiter funktionieren—durch Wachstum, wechselnde Anforderungen, Team-Fluktuation und Jahre der Wartung.

Wir haben genug Architektur-Desaster gesehen, um zu wissen, was nicht funktioniert. Die überentwickelten Microservices, die ein Monolith hätten sein sollen. Der Monolith, der vor Jahren hätte aufgeteilt werden sollen. Das "skalierbare" System, das 100 gleichzeitige Benutzer nicht schafft.

Gute Architektur handelt davon, die richtigen Trade-offs für deine tatsächliche Situation zu machen—nicht Muster blind zu befolgen oder sich auf Skalierung vorzubereiten, die du nie erreichst.

Das Ziel ist nicht die ausgefeilteste Architektur. Es ist die einfachste Architektur, die dein Problem löst und sich mit deinem Geschäft entwickeln kann.

Architektur-Prinzipien

1. Starte einfach, skaliere wenn nötig

Baue nicht für 10 Millionen Benutzer, wenn du 1.000 hast. Das ist kein Vorausplanen—das ist Ressourcenverschwendung für Probleme, die du nicht hast.

PhaseArchitekturWann weiterentwickeln
MVPMonolith, einzelne DBGeschäft validieren
WachstumMonolith, Read Replicas, CachingPerformance-Grenzen erreicht
SkalierungService-Extraktion, Async-VerarbeitungKlare Engpässe identifiziert
EnterpriseEvent-driven, verteiltOrg/Domain-Grenzen klar

2. Langweilige Technologie gewinnt

Wir nutzen bewährte, langweilige Technologie für kritische Systeme. PostgreSQL statt der neuesten NewSQL-Datenbank. Node.js statt experimenteller Runtimes. Kubernetes statt Custom-Orchestrierung.

3. Für Änderung designen

Anforderungen werden sich ändern. Die Architektur sollte Änderungen ohne Rewrites aufnehmen.

4. Observierbar machen

Du kannst nicht reparieren, was du nicht siehst. Baue Observability von Anfang an ein.

API-Design

APIs sind die Verträge zwischen Systemen. Einmal veröffentlicht, sind sie schwer zu ändern. Design sie sorgfältig.

REST richtig gemacht

REST funktioniert für die meisten Anwendungsfälle gut. Der Schlüssel ist Konsistenz.

// Konsistente Muster über alle Endpoints
GET    /api/v1/orders           // Liste (paginiert)
GET    /api/v1/orders/:id       // Einzeln abrufen
POST   /api/v1/orders           // Erstellen
PATCH  /api/v1/orders/:id       // Teilweise aktualisieren
DELETE /api/v1/orders/:id       // Löschen

API-Sicherheit

Jede API braucht ordentliche Sicherheit. Keine Ausnahmen.

SchichtImplementierungZweck
TransportTLS 1.3In Transit verschlüsseln
AuthentifizierungOAuth 2.0 / JWTIdentität verifizieren
AutorisierungRBAC / ABACBerechtigungen prüfen
Rate LimitingToken BucketMissbrauch verhindern
Input-ValidierungSchema-ValidierungInjection verhindern

Authentifizierung & Autorisierung

Auth ist kritische Infrastruktur. Wenn das schiefgeht, ist alles kompromittiert.

MethodeAnwendungsfallSicherheitslevel
Session CookiesWeb AppsHoch (mit ordentlicher Config)
JWT TokensAPIs, SPAsHoch (kurze Gültigkeit + Refresh)
API KeysServer-zu-ServerMittel (regelmäßig rotieren)
OAuth 2.0Drittanbieter-ZugangHoch (richtige Flow-Auswahl)

Echtzeit-Systeme

Moderne Anwendungen brauchen Echtzeit-Fähigkeiten. Live-Updates, kollaborative Features, sofortige Benachrichtigungen.

Technologie-Auswahl

TechnologieAm besten fürTrade-offs
WebSocketsBidirektional, hochfrequentConnection-Management-Komplexität
Server-Sent EventsServer→Client-UpdatesEinfacher, aber einseitig
Long PollingFallback, einfache AnwendungsfälleHöhere Latenz, mehr Requests
WebRTCPeer-to-Peer, MediaKomplex, spezifische Anwendungsfälle

Skalierungs-Strategien

Skalierung handelt davon, Wachstum zu bewältigen, ohne alles neu zu schreiben.

Datenbank-Skalierung

StrategieWannKomplexität
Vertikale SkalierungErster Schritt, bis ~64 CoresNiedrig
Read ReplicasRead-intensive WorkloadsNiedrig
Connection PoolingViele App-InstanzenNiedrig
PartitionierungTime-Series, Multi-TenantMittel
ShardingExtreme SkalierungHoch

Anwendungs-Skalierung

MusterZweckImplementierung
Horizontale SkalierungMehr Requests verarbeitenKubernetes HPA
CachingDatenbank-Last reduzierenRedis, CDN
Async-VerarbeitungSchwere Arbeit auslagernJob Queues
Circuit BreakersFehler elegant handhabenResilience-Muster

Monolith vs. Microservices

Die ewige Debatte. Hier ist unsere Sicht:

Starte mit Monolith wennBetrachte Microservices wenn
Neues Produkt, unsichere AnforderungenKlare Domain-Grenzen existieren
Kleines Team (< 10 Engineers)Mehrere Teams brauchen Unabhängigkeit
Schnell bewegen müssenUnterschiedliche Skalierungsanforderungen pro Service
Domains noch nicht kennstUnterschiedliche Technologieanforderungen pro Service

Der Modulare Monolith

Das Beste aus beiden Welten: Monolith-Deployment-Einfachheit mit service-ähnlichen Grenzen.

Module kommunizieren über wohldefinierte Schnittstellen. Wenn du einen Service extrahieren musst, sind die Grenzen bereits da.

Disaster Recovery

Systeme fallen aus. Plane dafür.

LevelRTORPOImplementierung
BasicStundenStundenTägliche Backups, manuelles Restore
Standard30 min15 minAutomatisierte Backups, Standby-DB
High AvailabilityMinutenMinutenMulti-AZ, automatisiertes Failover
Mission CriticalSekundenFast nullMulti-Region, active-active

Fazit

Gute Architektur handelt nicht davon, Trends zu folgen oder jedes Muster zu implementieren, über das du gelesen hast. Es geht darum, deine tatsächlichen Bedürfnisse zu verstehen und bewusste Trade-offs zu machen.

Die besten Architekturen sind die einfachsten, die das Problem lösen. Komplexität ist ein Kostenfaktor, kein Feature.

Wir haben Systeme designed, die Millionen von Requests verarbeiten, Echtzeit-Daten verarbeiten und globale Benutzer bedienen. Der gemeinsame Nenner ist nicht ausgefeilte Technologie—es ist durchdachtes Design, das den tatsächlichen Anforderungen entspricht.

Wenn du vor architektonischen Entscheidungen stehst oder mit Systemen kämpfst, die nicht skalieren, besprechen wir gerne deine spezifische Situation.

Topics covered

SystemarchitekturSkalierbarkeitAPI-DesignAuthentifizierungEchtzeit-SystemeMicroservicesverteilte SystemeInfrastrukturSystem-Design

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