Seminar Flask Microservices und Integrationsarchitektur

Microservices sind kein Selbstzweck. Der zusätzliche Aufwand für Netzkommunikation, verteilte Daten, Authentifizierung, Telemetrie und Betrieb ist nur gerechtfertigt, wenn klare fachliche Grenzen und unabhängige Änderbarkeit entstehen.

Das Seminar entwickelt Servicegrenzen, synchrone HTTP-Verträge und asynchrone Ereignisse. Resilienz, Idempotenz, Tokenprüfung und verteilte Nachvollziehbarkeit werden als feste Bestandteile der Integrationsarchitektur behandelt.

Inhaltsübersicht

1. Servicegrenzen und API-Verträge
2. Ressourcenmodell und HTTP-Semantik
3. Synchrone Kommunikation und Resilienz
4. Ereignisse, Konsistenz und Nachrichtenverarbeitung
5. Identität und Berechtigungen über Dienstgrenzen
6. Retries, Idempotenz und Fehlerpfade
7. Verteilte Nachvollziehbarkeit und Betrieb
8. API-, Vertrags- und Integrationstests
9. Health Checks, Migrationen und Rollback
10. Praxisprojekt und Wissenssicherung

Lernziele

• Fachlich tragfähige Servicegrenzen und Datenverantwortung definieren.
• Synchrone Aufrufe mit Timeouts und Resilienzmustern absichern.
• Ereignisse und idempotente Konsumenten entwickeln.
• Identität und Berechtigungen über Dienstgrenzen kontrollieren.
• Verteilte Abläufe mit Vertragstests, Metriken und Traces nachvollziehen.

Zielgruppe

Erfahrene Flask- und Backend-Entwickler, Integrationsarchitekten und Teams, die modulare Systeme oder verteilte Dienste planen.

Voraussetzungen

Sehr gute Python- und Flask-Kenntnisse, sichere HTTP- und API-Grundlagen sowie Erfahrung mit Datenbanken und Produktionsbetrieb.

Seminarinhalte

1. Servicegrenzen und API-Verträge

Ein Microservice wird nur dort gebildet, wo fachliche Autonomie und unabhängiger Betrieb den Zusatzaufwand rechtfertigen.

1. Schritt 1: Domänenfähigkeiten, Datenverantwortung und Änderungsrhythmus analysieren.
2. Schritt 2: Schnittstellen und Eigentümerschaft vor der technischen Zerlegung festlegen.
3. Schritt 3: Synchrone und asynchrone Verträge mit klaren Fehler- und Zeitregeln definieren.
4. Schritt 4: Grenzen durch Vertragstests und unabhängige Deploymentfähigkeit überprüfen.

2. Ressourcenmodell und HTTP-Semantik

API-Endpunkte werden aus fachlichen Ressourcen und stabilen HTTP-Kontrakten abgeleitet.

1. Schritt 1: Ressourcen, Identitäten und Beziehungen aus Anwendungsfällen bestimmen.
2. Schritt 2: Methoden, Statuscodes und Idempotenz pro Operation festlegen.
3. Schritt 3: Filter, Sortierung, Pagination und Feldselektion konsistent definieren.
4. Schritt 4: Beispielrequests und -responses als überprüfbare Verträge formulieren.

3. Synchrone Kommunikation und Resilienz

HTTP-Aufrufe zwischen Diensten werden mit Timeouts, begrenzten Wiederholungen und klaren Fehlerbildern umgesetzt.

1. Schritt 1: Client mit expliziten Verbindungs- und Antwortzeitlimits konfigurieren.
2. Schritt 2: Nur sichere beziehungsweise idempotente Operationen kontrolliert wiederholen.
3. Schritt 3: Circuit-Breaker-, Bulkhead- und Fallback-Strategien nach Kritikalität bewerten.
4. Schritt 4: Langsame, fehlerhafte und nicht erreichbare Partnerdienste in Tests simulieren.

4. Ereignisse, Konsistenz und Nachrichtenverarbeitung

Asynchrone Integration wird mit eindeutigen Ereignissen, Idempotenz und nachvollziehbarer Zustandsfortschreibung aufgebaut.

1. Schritt 1: Ereignisname, Version, Schlüssel und unveränderliche Nutzdaten definieren.
2. Schritt 2: Outbox- oder vergleichbares Muster für zuverlässige Veröffentlichung einsetzen.
3. Schritt 3: Konsumenten idempotent gestalten und Reihenfolgeanforderungen explizit machen.
4. Schritt 4: Duplikate, verspätete Ereignisse und Schemaentwicklung testen.

5. Identität und Berechtigungen über Dienstgrenzen

Authentifizierungsnachweise werden validiert, während fachliche Autorisierung beim zuständigen Dienst verbleibt.

1. Schritt 1: Vertrauenswürdigen Token-Aussteller und Schlüsselrotation konfigurieren.
2. Schritt 2: Audience, Issuer, Ablauf und Signatur bei jedem Dienst prüfen.
3. Schritt 3: Benutzer-, Dienst- und Mandantenidentität eindeutig trennen.
4. Schritt 4: Tokenmissbrauch, fehlende Scopes und widerrufene Konten in Integrationstests abdecken.

6. Retries, Idempotenz und Fehlerpfade

Wiederholungen werden gezielt auf vorübergehende Fehler begrenzt und verursachen keine doppelten Seiteneffekte.

1. Schritt 1: Temporäre, dauerhafte und fachliche Fehler in getrennte Kategorien einordnen.
2. Schritt 2: Exponentielles Backoff, Jitter und maximale Versuche konfigurieren.
3. Schritt 3: Idempotenzschlüssel oder Zustandsprüfungen für verändernde Tasks implementieren.
4. Schritt 4: Doppelte Zustellung, Workerabbruch und erschöpfte Retries automatisiert prüfen.

7. Verteilte Nachvollziehbarkeit und Betrieb

Logs, Metriken und Traces werden über Prozess- und Dienstgrenzen hinweg korreliert.

1. Schritt 1: Korrelations- und Trace-Kontext bei eingehenden und ausgehenden Aufrufen übernehmen.
2. Schritt 2: Dienstname, Version und Deploymentkennung als Telemetrieattribute ergänzen.
3. Schritt 3: Service-Level-Indikatoren pro Vertrag und Nutzerpfad definieren.
4. Schritt 4: Fehlerkette in einer simulierten Störung vom Gateway bis zur Datenbank nachvollziehen.

8. API-, Vertrags- und Integrationstests

Schnittstellen werden gegen Statuscodes, Schemas, Nebenwirkungen und Kompatibilitätsregeln getestet.

1. Schritt 1: Test-Client mit wiederverwendbaren Authentifizierungs- und Daten-Fixtures konfigurieren.
2. Schritt 2: Erfolgs-, Validierungs-, Konflikt- und Berechtigungsfälle tabellarisch abdecken.
3. Schritt 3: Response-Schemas und OpenAPI-Beispiele automatisiert vergleichen.
4. Schritt 4: Datenbank-, Queue- und Fremdsystemintegrationen in getrennten Teststufen prüfen.

9. Health Checks, Migrationen und Rollback

Bereitstellungen werden mit Zustandsprüfungen, kontrollierten Schemaänderungen und einem Rückweg abgesichert.

1. Schritt 1: Liveness, Readiness und fachliche Abhängigkeiten getrennt definieren.
2. Schritt 2: Datenbankmigrationen als eigenen, einmaligen Deployment-Schritt ausführen.
3. Schritt 3: Rolling-, Blue-Green- oder einfache Austauschstrategie passend zur Plattform wählen.
4. Schritt 4: Fehlgeschlagene Version anhand von Metriken erkennen und Rollback praktisch durchführen.

Praxisprojekt

Eine monolithische Funktion wird fachlich zerlegt. Zwei Flask-Dienste kommunizieren über einen versionierten HTTP-Vertrag und ein Ereignis. Ausfälle, Duplikate, Tokenfehler und verteilte Diagnose werden praktisch geprüft.

Methodik

Kurze fachliche Einordnungen wechseln mit Demonstrationen, geführten Umsetzungen, Fehleranalysen und eigenständigen Übungen. Jede größere Änderung wird durch einen Test, eine Diagnose oder eine betriebliche Prüfroutine abgesichert. Die Arbeitsstände werden schrittweise zu einem durchgängigen Beispielprojekt zusammengeführt.