Was ist SOA?

Die serviceorientierte Architektur ist ein Ansatz zur Softwareentwicklung, bei dem man Anwendungen als eine Sammlung voneinander unabhängiger Dienste strukturiert. Jeder Dienst bietet eine klar definierte Funktionalität an, die man über standardisierte Schnittstellen ansprechen kann. Diese Dienste sind lose gekoppelt, was bedeutet, dass sie unabhängig voneinander entwickelt, aktualisiert und skaliert werden können.

SOA basiert auf einer Reihe von Prinzipien:

• Lose Kopplung: Dienste sind nicht direkt voneinander abhängig, sondern kommunizieren über definierte Schnittstellen. Siehe auch meinen Beitrag „API – Nahtlose Verbindungen für Innovationen„.
• Wiederverwendbarkeit: Ein einmal entwickelter Dienst kann in verschiedenen Anwendungen oder Prozessen genutzt werden.
• Interoperabilität: Dienste können unabhängig von der zugrunde liegenden Technologie miteinander kommunizieren.
• Modularität: Anwendungen werden in kleinere, eigenständige Einheiten zerlegt.

Vorteile von SOA

SOA bietet eine Reihe von Vorteilen für Unternehmen, insbesondere in komplexen IT-Landschaften:

• Flexibilität: Durch die lose Kopplung der Dienste können Änderungen oder Erweiterungen vorgenommen werden, ohne dass das gesamte System betroffen ist.
• Skalierbarkeit: Einzelne Dienste können unabhängig voneinander skaliert werden, je nach Bedarf.
• Wiederverwendbarkeit: Vorhandene Dienste kann man in neuen Kontexten nutzen, was Entwicklungsaufwand spart.
• Bessere Wartbarkeit: Durch die Modularität der Architektur kann man Fehler schneller beheben und Updates einfacher durchführen.

Herausforderungen und Best Practices

Trotz der zahlreichen Vorteile gibt es einige Herausforderungen bei der Implementierung von SOA:

• Komplexität: Die Verwaltung vieler unabhängiger Dienste kann anspruchsvoll sein.
• Performance: Da Dienste häufig über Netzwerke kommunizieren, kann dies zu Latenzen führen.
• Sicherheit: Die Absicherung der Kommunikation zwischen Diensten ist essenziell, insbesondere in verteilten Systemen.

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, sollte man einige Best Practices befolgen:

• Standardisierte Schnittstellen verwenden: APIs sollten gut dokumentiert und standardisiert sein.
• Service-Governance etablieren: Regeln für die Nutzung und Verwaltung von Diensten helfen, Chaos zu vermeiden.
• Monitoring und Logging: Eine gute Überwachung der Dienste ist entscheidend, um Probleme frühzeitig zu erkennen und zu beheben.

SOA vs. Microservices – Ist SOA veraltet?

Viele moderne Entwickler bevorzugen heutzutage Microservices gegenüber SOA, da sie eine noch granularere und flexiblere Architektur bieten. Während SOA oft große, in sich geschlossene Dienste definiert, setzt der Microservices-Ansatz auf sehr kleine, spezialisierte Services, die über leichtgewichtige Protokolle (z.B. REST oder gRPC) kommunizieren.

Einige Unterschiede zwischen SOA und Microservices:

• Granularität: Microservices sind feingranularer als klassische SOA-Dienste.
• Kommunikation: Während SOA häufig auf komplexe Middleware (z.B. Enterprise Service Bus, ESB) setzt, nutzen Microservices oft einfache REST– oder gRPC-Schnittstellen.
• Bereitstellung: Microservices erlauben eine unabhängige Bereitstellung und Skalierung einzelner Services, während SOA eher in größeren Einheiten verwaltet wird.
• Technologievielfalt: Microservices-Architekturen erlauben eine breitere Wahl an Technologien und Programmiersprachen für einzelne Services.

Alternativen zu SOA

Neben Microservices gibt es weitere Architekturansätze, die für verschiedene Szenarien geeignet sein können:

• Monolithische Architektur: Eine traditionelle Architektur, bei der die gesamte Anwendung als eine einzige Einheit entwickelt wird. Dies kann für kleinere Anwendungen sinnvoll sein, ist aber weniger skalierbar.
• Serverless Computing: Dienste werden nur bei Bedarf ausgeführt, was eine kosteneffiziente und skalierbare Alternative darstellt.
• Event-Driven Architecture: Anwendungen bestehen aus lose gekoppelten Komponenten, die auf Events reagieren, was eine hohe Skalierbarkeit ermöglicht.

Fazit

SOA bleibt auch in Zeiten moderner Architekturen ein relevantes Konzept, insbesondere für Unternehmen mit bestehenden monolithischen Systemen. Dennoch gilt es heute als weniger agil (Siehe meinen Beitrag „Agile Manifest – Die bessere Art der Softwareentwicklung„) als Microservices, die mehr Flexibilität und Unabhängigkeit bieten. Abhängig von den Anforderungen eines Unternehmens kann SOA weiterhin eine geeignete Lösung sein, insbesondere wenn man bestehende Systeme integrieren muss. Wer sich jedoch für eine zukunftssichere, hochgradig skalierbare Architektur interessiert, sollte Alternativen wie Microservices oder Serverless-Ansätze in Betracht ziehen.

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Es stützt sich auf XML zur Repräsentation der Daten und auf Internet-Protokolle der Transport- und Anwendungsschicht zur Übertragung der Nachrichten. Die gängigste Kombination ist SOAP über https (Hypertext Transfer Protocol) und TCP (Transmission Control Protocol). Man kann SOAP auch über das SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) oder JMS (Jakarta Messaging) verwenden.

Die mit der Nachricht übermittelten Nutzdaten man nicht zwingend in XML senden. Andere Formate wie Base64 oder CSV sind ebenfalls möglich. Seit Version 1.2. nutzt man die Abkürzung SOAP offiziell nicht mehr als Akronym, da es erstens (subjektiv) keineswegs einfach (Simple) ist und zweitens nicht nur dem Zugriff auf Objekte (Object Access) dient.

Kurze Zeitreise

SOAP entstand aus der Weiterentwicklung der Spezifikation für XML-RPC im Jahr 1998. Hauptverantwortlicher Software-Entwickler damals Dave Winer und seine Firma UserLand Software in engem Austausch mit Microsoft. Dave Winter ist übrigens auch für RSS 2.0 verantwortlich. Einen Beitrag über RSS findet man hier.

Im Jahr 1999 fand die Veröffentlichung der Version 1.0 von SOAP statt. Dies stellt unter Anderem den Zeitpunkt dar, an dem die Entwicklung mehr Unterstützung fand. Vor allem hat sich IBM im Jahr 2000 der Entwicklung angeschlossen, was dazu führte, dass IBM, Microsoft, DevelopMentor (Don Box) und UserLand Software (Dave Winer) die Spezifikation von SOAP 1.1 beim World Wide Web Consortium (W3C) einreichten. Dabei hat man das Ziel verfolgt, eine Arbeitsgruppe zu gründen, die SOAP weiterentwickeln sollte. Das Ergebnis dieser Arbeitsgruppe ist SOAP Version 1.2, empfing im Juni 2003 die Anerkennung als recommendation (Empfehlung).

Wie zu Beginn des Beitrags erwähnt, hat man SOAP nicht mehr als gebräuchliche(s) Akronym bzw. Abkürzung verstanden. Der Hauptgrund dafür ist die Tatsache, dass sämtliche Deutungen für SOAP, wie Simple Object Access Protocol oder Service Oriented Architecture Protocol, nicht mehr den vollständigen Sinn von SOAP trafen. Dies ermöglichte die Anmeldung von SOAP als Markennamen in den USA.

Wie funktioniert SOAP?

SOAP ist wie zuvor beschrieben, ein Protokoll zum Austausch XML-Information-Set-basierter Nachrichten über ein Rechnernetz und hat den Status einer W3C-Empfehlung. Es stellt Regeln für das Nachrichtendesign auf. Regelt, wie Daten in der Nachricht abzubilden und zu interpretieren sind. Es gibt eine Konvention für entfernte Prozeduraufrufe mittels SOAP-Nachrichten vor. SOAP macht keine Vorschriften zur Semantik applikationsspezifischer Daten, die man gegebenenfalls versendet möchte, sondern stellt ein Framework (Siehe meinen Beitrag) zur Verfügung, welches erlaubt, dass man beliebige applikationsspezifische Informationen übertragen kann.

Man kann SOAP für entfernte Prozeduraufrufe ebenso nutzen wie für einfache Nachrichtensysteme. Zum Senden von Nachrichten kann man beliebige Transportprotokolle verwendet. Dazu gehören beispielsweise FTP, SMTP, https oder auch JMS. Aus Gründen der Kompatibilität nutzt man in der Praxis hierzu gängige Netzwerk-Architekturen. Auch ist mittels https die verschlüsselte Übertragung von SOAP-Nachrichten möglich. Das ermöglicht jedoch keine End-to-End-Verschlüsselung. Dies kann man durch WS-Security erreichen. Die Einbindung erfolgt lediglich auf der Ebene der Nachrichten und nicht auf der des unterliegenden Transportprotokolls. Folglich ist es so, dass man das XML Information Set der SOAP-Anfrage bei Nutzung von https(S) im Body eines https POST Requests als XML an eine gegebene URL schickt.

In der Regel setzt man SOAP da ein, wo der direkte Zugang fremder Systeme zu einer Informationsquelle nicht sinnvoll erscheint. Dies kann sowohl an Kompatibilitätsproblemen zwischen verschiedenen Anwendungsarchitekturen liegen aber auch an diversen Sicherheitsaspekten. So kann man einen (partiellen) Zugriff auf eine Datenbank ermöglichen, ohne dem Anwenderprogramm den direkten Zugang zu ermöglichen. Die Menge der ausführbaren Methoden reglementiert und definiert man über die SOAP-Schnittstelle.

Die Kommunikation mit SOAP ermöglicht die Kopplung von Systemen. Der offene Entwurf ermöglicht jedoch lediglich den Aufbau schwach gekoppelter Systeme. Die Flexibilität des Konzeptes erkauft man sich durch die Nachteile beim Übertragungsvolumen und Rechenaufwand. Dies kann teuer werden, da man das XML-Dokument beim Sender zunächst aufbaut und anschließend validiert. Das Konzept verfolgt eigentlich das Ziel eines leichtgewichtigen Protokolls.

Doch durch den flexiblen Einsatzbereich führt die zu übertragende Datei eine Reihe von Metadaten mit sich, die bei der Konstruktion des XML-Dokuments weiter anwächst. So führt beispielsweise das einfache Versenden von „Wahr“ oder „Falsch“ zu einem Datenvolumen von mehreren hundert Bytes. In einem stark gekoppelten System sollte dafür theoretisch ein Bit reichen.

Durch die Möglichkeit des flexiblen Aufbaus des Dokuments kann man jedoch auch komplexe Transaktionen in einer Anfrage atomar zusammenfassen, während man in stark gekoppelten Systemen hierzu oftmals mehrere Anfragen erstellen muss. Dies verbessert das Nutzlastverhältnis (Nutzdaten zu Meta-Daten) und den Kommunikationsaufwand (für den Aufbau einer Verbindung, nur ein Senden/Empfangen).

SOAP unterscheidet zwischen dem endgültigen Empfänger und den Zwischenempfängern. Dies ermöglicht es, eine Nachricht über verschiedene „Hops“ zu schicken, bei denen man sogar verschiedene Transportprotokolle verwendet. Beispielsweise kann man zum ersten Hop die Nachricht mittels Java Message Service schicken, im Anschluss über E-Mail und schließlich dem Empfänger mittels https weitergeben. Der Absender muss über die Zwischenhops keine Information haben, die Middleware jedoch schon.

Wie ist eine SOAP-Nachricht aufgebaut?

Eine minimale SOAP-Nachricht besteht aus einem Envelope genannten Element, dem man einen lokalen Namen zuweisen muss. Dieses Element referenziert mittels eines Namensraum-Attributes auf https://www.w3.org/2003/05/soap-envelope. Child dieses Elements muss ein Body-Element sein. Optional kann zuvor ein Header-Element stehen. In diesem kann man Meta-Informationen, beispielsweise zum Routing, zur Verschlüsselung oder zu Transaktionsidentifizierung, unterbringen. Im Body-Element sind die eigentlichen Nutzdaten untergebracht. Dies sieht dann folgendermaßen aus:

<?xml version="1.0"?>
<s:Envelope xmlns:s="https://www.w3.org/2003/05/soap-envelope">
    <s:Header>
    </s:Header>
    <s:Body>
    </s:Body>
</s:Envelope>

Innerhalb des Body-Elements können sowohl Informationen zum Datenaustausch als auch Anweisungen für einen entfernten Prozeduraufruf stehen. Dies ist vom Empfänger entsprechend zu interpretieren.

Im Header gibt man den nächsten Hop (intermediary) und den endgültigen Empfänger (ultimate recipient) an. Ein intermediary kann beispielsweise die Nachricht verschlüsseln, sie loggen oder die Nachricht aufteilen. Ersteres erlaubt es, dass die Anwendungslogik sich nicht um die Sicherheit der Nachricht kümmern muss. Darum kümmert sich die Middleware. Was eine Middleware ist, erkläre ich in einem anderen Beitrag. Die Möglichkeit, dass Intermediaries beliebige Dinge tun können, ermöglicht EAI (Enterprise Application Integration).

Fazit

Viele Altsysteme verwenden möglicherweise noch SOAP. In der Vergangenheit war es auch die Lösung schlechthin. Heute ist es eher REST, welches zum Einsatz kommt und in webbasierten Szenarien häufig als die schnellere Alternative gilt.

Zusammengefasst kann man sagen, dass REST aus einer Reihe von Richtlinien für eine flexible Implementierung besteht und SOAP ein Protokoll mit spezifischen Anforderungen wie XML-Messaging ist.

REST-APIs sind schlank und daher ideal für moderne Anwendungen geeignet, wie das Internet of Things (IoT), mobile Anwendungen und Serverless Computing. SOAP-Webservices bieten zwar integrierte Sicherheit und Transaktions-Compliance, die vielen Unternehmensanforderungen entspricht, doch die Erstellung und Wartung ist wesentlich aufwändiger. Darüber hinaus folgen auch viele öffentlich zugängliche APIsheutzutage, den REST-Richtlinien.

Der Beitrag SOAP – Effiziente Möglichkeit, um Daten zwischen Systemen zu übertragen erschien zuerst auf CEOsBay.