Aufbau einer Backend-Architektur für mobile Anwendungen

Möchten Sie eine Backend-Architektur für mobile Anwendungen aufbauen, die sich problemlos skalieren lässt? Folgen Sie dieser praktischen Schritt-für-Schritt-Anleitung für den Aufbau einer skalierbaren Backend-Architektur für mobile Anwendungen.

Ein Überblick über mobile Anwendungen

Mobile Apps sind Programme, die auf intelligenten Geräten wie Tablets, Handys und Smartwatches funktionieren. Mobile Apps können entweder die Form von nativen, Web- oder Hybrid-Apps haben.

Während native Apps für ein bestimmtes Betriebssystem wie Android entwickelt werden, verwenden Web-Apps webbasierte Technologien wie HTML und CSS zur Erstellung von Apps. Hybride Apps hingegen sind Web-Apps, die innerhalb eines nativen Containers laufen.

Als Nächstes werden wir die Bedeutung der Backend-Architektur für mobile Anwendungen erörtern.

Ein Überblick über die Backend-Architektur einer mobilen Anwendung

Das Verfahren zur Erstellung einer skalierbaren Backend-Architektur für mobile Anwendungen kann kompliziert sein, da verschiedene Faktoren vorhanden sein müssen, um eine solche Infrastruktur zu schaffen.

Eine skalierbare Anwendung muss sicher und zuverlässig sein und Millionen von Nutzern gleichzeitig unterstützen, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Im Wesentlichen sollte eine solche App auch in Spitzenzeiten nicht abstürzen, immer verfügbar sein und schnell laden.

Wir werden die Verfahren zur Erstellung einer solchen robusten Backend-Architektur für eine mobile App betrachten. Lesen Sie weiter, um die Best Practices für die Architektur einer mobilen App zu entdecken.

Die Komponenten der Architektur einer mobilen Anwendung

Hier sind die verschiedenen Elemente, die zusammen eine robuste App-Backend-Architektur bilden.

• Die Datenbankserver
• Die App-Hosting-Server
• Technologie für den Lastausgleich
• Objektspeicher-Dienst
• Netzwerk zur Bereitstellung von Inhalten
• APIs
• SDKs
• Plattformen zur Veröffentlichung von Anwendungen.

Im Folgenden werden wir diese Komponenten nacheinander erörtern.

Datenbank-Server

Der Backend-Server ist ein entscheidender Aspekt der Backend-Architektur einer mobilen App und besteht aus einem Cluster leistungsstarker Datenbankinstanzen, die alle Datentransaktionen der App verwalten.

Je nach Entwurf kann die Datenbank entweder aktiv oder redundant sein. In jedem Fall sollte eine skalierbare Architektur über zwei oder mehr Datenbankinstanzen verfügen, die die Daten sofort in der Cloud synchronisieren.

App-Hosting-Server

Der Anwendungsserver ist für die Verwaltung der Geschäftslogik der mobilen Anwendung zuständig. Im Entwurf wird der Anwendungsserver zwischen dem Content Delivery Network und den Datenbankservern eingerichtet.

Lastausgleichsarchitektur

Die Technologie des Lastausgleichs wird mit einer Gruppe von Servern, den so genannten Load Balancern, entwickelt. Sie verteilt die Anwendungsanfragen auf ihre Server, um die Überlastung eines einzelnen Servers zu verhindern und die Gesamteffizienz zu erhöhen.

In einer skalierbaren Backend-Architektur für mobile Apps ist das CDN direkt mit der Load Balancer-Anwendung verbunden, die so konfiguriert ist, dass sie App-Anfragen auf ihre Server verteilt.

Außerdem lässt sich die Anzahl der Server je nach Bedarf skalieren, was eine hohe Verfügbarkeit und eine optimale Nutzung der Serverressourcen gewährleistet.

Objektspeicherdienst

Eine mobile Anwendung muss häufig Inhalte wie Dateien, Videos und Bilder an die Benutzer der Anwendung weitergeben. Diese Inhalte werden im Objektspeicher aufbewahrt. Das CDN speichert diese Inhalte jedoch auch als Zwischenspeicher auf seinen Servern, um sie Nutzern an verschiedenen geografischen Standorten schneller zur Verfügung zu stellen.

Content Delivery Network

Das CDN besteht aus einer Gruppe von Servern, die an verschiedenen Standorten weltweit verteilt sind, um den App-Nutzern Inhalte schneller zur Verfügung zu stellen.

Das CDN identifiziert Nutzer in der Nähe und stellt Inhalte wie Bilder und Videos für Nutzer in der Nähe eines CDN-Servers bereit. Durch diesen Ansatz werden die Antworten und Downloads von Apps schneller.

Die Vorteile eines CDN sind vielfältig: Es verwendet einen optimalen Routing-Pfad, der die Latenzzeit minimiert, die Kosten für die Datenübertragung werden erheblich gesenkt, und es erhöht die Sicherheit der App, indem es DDoS-Angriffe verhindert, und vieles mehr.

APIs – Anwendungsprogrammierschnittstellen

Die API ist die Software, die die Kommunikation zwischen der Client-Seite (Frontend) und der Server-Seite (Backend) der Anwendung ermöglicht. APIs bieten eine Reihe von Vorteilen, die die Leistung und Skalierbarkeit von Anwendungen verbessern, z. B. die Verwaltung von Automatisierung, die Verteilung von Diensten, benutzerdefinierte Funktionen und flexible Datentransaktionen.

SDKs – Software-Entwicklungskits

SDK steht für Software Development Kits, ein wichtiges Werkzeug für den Aufbau einer skalierbaren mobilen Backend-Architektur. Ein typisches SDK enthält Tools wie Bibliotheken, APIs, Dokumentation, Debugger und vieles mehr.

In ähnlicher Weise enthält das Mobile Backend SDK alle oben genannten Tools sowie Dienstprogramme, die die Client-Seite mit der Server-Seite einer App verbinden.

SDKs helfen Entwicklern dabei, verschiedene App-Funktionen ohne Stress zu integrieren. Ein typisches Beispiel ist eine Funktion zum Senden von Push-Benachrichtigungen aus dem Backend an die Benutzeroberfläche der App.

Plattformen zur Veröffentlichung von Apps

Entwickler verwenden verschiedene Technologien zur Entwicklung von Apps. So werden beispielsweise mit Swift native iOS-Apps entwickelt, mit Java/Kotlin native Android-Apps und mit React Native plattformübergreifende Apps, neben anderen Tools.

Alle Apps, unabhängig vom Entwicklungswerkzeug, werden von den App-Nutzern auf Vertriebsplattformen wie Google Play und App Store heruntergeladen.

Bei diesem Verfahren reichen die Entwickler ihre App auf einer Veröffentlichungsplattform ein, damit die Nutzer die App nach der Genehmigung herunterladen und installieren können. Die Nutzer der App-Vertriebsplattform können nach einer App suchen, sie herunterladen und installieren und dann eine Bewertung abgeben.

Ein Entwickler muss sich an die einzigartigen Richtlinien des App Store und von Google Play halten, damit eine App genehmigt und veröffentlicht werden kann.

Sie können jedoch den Prüfungsprozess der Veröffentlichungsplattform umgehen, indem Sie Ihre Anwendung mit Ionic, Angular oder React entwickeln, die die Progressing Web Application-Technologie verwenden.

Verfahren zur Skalierung einer mobilen Anwendung

Es gibt zwei Ansätze zur Erstellung einer skalierbaren Backend-Architektur für mobile Anwendungen.

Dieser erste Weg ist Mobile Backend as a Service (MBaaS), eine verwaltete Plattform, die alle Backend-Anforderungen automatisch abwickelt.

Die zweite Methode besteht darin, die Ressourcen eines Infrastructure-as-a-Service-Anbieters zu nutzen, um die skalierbare Backend-Architektur für mobile Anwendungen von Grund auf aufzubauen.

Diese beiden Ansätze haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. MBaaS bietet eine vorgefertigte Infrastruktur mit integrierten Ressourcen wie SDKs und Bausteinen, die die Entwicklungsaufgaben beschleunigen. Dieser Ansatz bietet Entwicklern eine freihändige Methode zum schnellen Aufbau einer skalierbaren Infrastruktur.

Der Aufbau einer skalierbaren Infrastruktur von Grund auf bietet dem Entwickler eine große Flexibilität, die bei BaaS nicht gegeben ist.

Dieser Ansatz hängt jedoch stark davon ab, ob man über das technische Know-how verfügt, um alle erforderlichen Elemente für den Aufbau einer skalierbaren Backend-Infrastruktur für mobile Anwendungen einzurichten.

Wir werden uns diese beiden Methoden genauer ansehen. Achten Sie darauf, dass Sie die richtige Architektur für Ihre spezifischen Bedürfnisse wählen.

BaaS – Backend als Dienstleistung

Das Verfahren zur Skalierung einer mobilen App mit BaaS ist schnell und problemlos, da alle zur Erfüllung der Aufgaben erforderlichen Tools bereits vorhanden sind.

Das Ziel der BaaS-Plattform ist es, den Entwicklungsprozess zu beschleunigen und die Skalierung von Anwendungen schnell, sicher und einfach zu gestalten.

Mit einem BaaS-Anbieter wie Back4app können Sie in nur wenigen Minuten ein skalierbares Backend erstellen. Das Verfahren ist einfach: Melden Sie sich auf der Plattform an und geben Sie den Namen Ihrer geplanten App ein.

Danach werden alle anderen Schritte automatisch von der Plattform übernommen. Die BaaS-Plattform startet den App-Server, erstellt das Datenmodell, entwirft eine Skalierungsrichtlinie und richtet automatisch Sicherungsverfahren und Sicherheitsrichtlinien ein.

Auf der nächsten Oberfläche kann der Benutzer mit einer GUI interagieren, die Einstellungen für die Infrastruktur, APIs, App-Funktionen und Datenmodelle enthält.

Sobald die Einstellungen abgeschlossen sind, ist das skalierbare Backend bereit für die Bereitstellung von Anwendungen. Alles, was erforderlich ist, ist die Verknüpfung der Client-Seite mit der Server-Seite über die SDKs, die Erstellung der Geschäftslogik und das Hochladen der erforderlichen Daten.

Einige der in Back4app verfügbaren Entwicklungstools umfassen SDKs für Xamarin, iOS, Android, Flutter, React Native und viele mehr.

Lesen Sie diesen Artikel über die Erstellung Ihrer ersten App mit Back4apps, um zu erfahren, wie Sie Ihre erste Anwendung auf der Back4app BaaS-Plattform erstellen können.

Praktische Beispiele zur Skalierung einer mobilen App-Infrastruktur

In diesem Abschnitt werden wir zwei reale Szenarien betrachten, die die Vorteile der Skalierung von Anwendungen mit BaaS zeigen.

• Broadcast Oslo

In dieser ersten Fallstudie nehmen wir Broadcast Oslo unter die Lupe, ein norwegisches Startup-Unternehmen, das einen unkomplizierten Führer zu den besten Clubs, Konzerten und Festivals in Oslo bietet.

Dieses Unternehmen hat Broadcastoslo entwickelt, eine mobile App, die für iOS- und Android-Nutzer verfügbar ist. Nach dem Herunterladen erhält der Nutzer Zugang zu kommenden Veranstaltungen in Oslo.

Ein weiteres beeindruckendes Merkmal dieser App ist, dass sie Zugang zu Festivalveranstaltungen in Echtzeit bietet, was eine skalierbare Backend-Infrastruktur erfordert, um perfekt zu funktionieren.

Das Musikkfest Oslo 2022, das am 06.04.2022 stattfand, hatte über 20.000 Besucher. Eine App mit so vielen Benutzern, die gleichzeitig Daten hochladen und abrufen, muss nahtlos skalieren, um Abstürze zu vermeiden.

Um diese Herausforderung zu lösen, entschied sich das technische Team für die skalierbare Infrastruktur von Back4app. Das Ergebnis war ein reibungsloses Erlebnis für alle App-Nutzer.

Nach der Veranstaltung bedankte sich Tim Harris, der CEO von Broadcast Oslo, bei Back4app für den hervorragenden Service. Er bezeugte, dass kein einziger Nutzer eine Störung beim Zugriff auf die App erlebte.

• Fight List

Fight List ist mit über 10 Millionen Downloads eine der beliebtesten Spiele-Apps in den USA und Frankreich. Es handelt sich um ein Q&A-Spiel, das in über sieben Sprachen verfügbar ist und von Two4Tea entwickelt wurde. Da Tausende von Nutzern das Spiel gleichzeitig spielen, stellt die Skalierbarkeit eine große Herausforderung für diese Spiele-App dar.

Two4Tea entschied sich, den Service von Back4app zu nutzen, um die Herausforderung der skalierbaren Infrastruktur zu lösen. Nach dem Upgrade konnte das Unternehmen 10.000 Anfragen in Spitzenzeiten ohne Probleme verarbeiten.

Nachdem er die Leistungsfähigkeit der skalierbaren Infrastruktur von Back4app kennengelernt hatte, sagte Nicholas Boulch, CEO von Two4Tea, aus, dass die Entscheidung für Back4app die richtige war, da das Back4app-Team die Herausforderung erfolgreich identifiziert und eine maßgeschneiderte Lösung geliefert hat, die das Problem löst.

Verfahren zum Aufbau eines skalierbaren Backends unter Verwendung eines Cloud Service Providers

Der zweite Ansatz für den Aufbau einer skalierbaren Backend-Infrastruktur für mobile Anwendungen ist die Nutzung eines Cloud-Dienstes wie Digital Ocean, Azure, Google Cloud oder AWS.

Der Hauptvorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass er ein hohes Maß an Flexibilität bietet und die Möglichkeit eröffnet, den gesamten Prozess zu überwachen und die Infrastruktur so zu steuern, wie Sie es wünschen.

Auf der anderen Seite erfordert dieser Ansatz umfangreiches technisches Know-how, die Erstellung von Standardcodes und die Entwicklung eines Systems zur Skalierung und Überwachung der Infrastruktur rund um die Uhr.

In diesem Beispiel werden wir eine mobile Backend-Architektur auf AWS erstellen und bereitstellen.

Sobald Sie Ihr Konto eingerichtet haben, müssen Sie im nächsten Schritt die Dienste auswählen, die Sie benötigen, um Ihr Ziel einer skalierbaren mobilen App-Architektur zu erreichen. Hier ist ein typisches Beispiel:

• EC2-Instanzen
• CDN – CloudFront
• Lastverteiler
• S3 – Einfaches Speichersystem
• EBS – Elastischer Blockspeicher

Schauen wir uns jeden dieser Dienste einmal genauer an.

EC2-Instanzen

Um eine nahtlos skalierbare Backend-Infrastruktur zu schaffen, benötigen Sie virtuelle Maschinen, die als Anwendungs- und Datenbankserver dienen. Zunächst müssen Sie eine Serverinstanz erstellen, die als Anwendungs- und Datenbankserver dienen soll.

AWS bietet eine breite Palette von Instanzen, die speziell für verschiedene Zwecke wie die allgemeine Nutzung konzipiert sind. Und solche, die für Speicherung, speicherintensive Anwendungen, Rechenaufgaben und schnelles Rechnen optimiert sind.

In diesem Szenario werden wir eine allgemeine Computing-Instanz einrichten. Wir wählen eine T4G-Instanz, die sich hervorragend für die Verwaltung von Burstable-Prozessen eignet. Die Kosten pro Stunde für diese Art von Instanz sind ebenfalls angemessen.

Die einzelnen Schritte sind im Folgenden aufgeführt:

• Anmeldung bei AWS

• EC2 auswählen
• Wählen Sie Instanzen aus dem nächsten Menü

• Eine neue Instanz starten

In diesem Stadium müssen Sie ein Betriebssystem und andere Faktoren wie Größe und Typ der Instanz, Netzwerk- und Sicherheitseinstellungen auswählen und eine Blockspeicherinstanz hinzufügen.

Sobald der Server-Cluster betriebsbereit ist, sollten Sie eine Skalierungsrichtlinie konfigurieren, die perfekt auf Ihre Arbeitslast abgestimmt ist.

Es ist wichtig zu wissen, dass Server-Cluster entweder horizontal oder vertikal skaliert werden können.

Bei der horizontalen Skalierung werden die Serverinstanzen des Clusters vergrößert, um dem Anstieg der Arbeitslast gerecht zu werden.

Bei der vertikalen Skalierung wird die Größe der Instanz (RAM/CPU) erhöht, um die zusätzliche Arbeitslast zu bewältigen.

Für Anwendungsserver ist die horizontale Skalierung das bevorzugte Skalierungsmodell. Für einen Datenbank-Cluster hingegen ist die vertikale Skalierung effektiver.

Die Implementierung der horizontalen Skalierung in einem Anwendungsserver ist unkompliziert. Um eine Skalierung auf AWS zu erreichen, rufen Sie einfach das Menü für die automatische Skalierung auf und erstellen Ihre Konfiguration.

Im Gegensatz dazu kann die vertikale Skalierung kompliziert sein, da das Herunterfahren einer Instanz, um die Größe zu erhöhen, zu einer Ausfallzeit des Dienstes führt.

Die beste Methode zur vertikalen Skalierung eines Datenbankservers besteht darin, eine größere Instanz zu erstellen, alle Daten zu synchronisieren und die aktiven Arbeitslasten auf die neue Instanz zu übertragen. Das Verfahren ist zwar einfach, aber die Automatisierung kann kompliziert sein.

In einem Szenario, in dem die Arbeitslast der Anwendung so stark gestiegen ist, dass eine vertikale Skalierung nicht mehr praktikabel ist, besteht der beste Ansatz darin, die übermäßige Arbeitslast auf mehrere Instanzen zu verteilen. Dieses Verfahren ist komplex und sollte nur als letztes Mittel eingesetzt werden.

EBS – Elastischer Blockspeicher

Es ist unbedingt zu beachten, dass jede EC2-Serverinstanz ein EBS-Volumen für die Speicherverwaltung benötigt. Wenn Sie jedoch eine ephemere Instanz mit integriertem Speicher verwenden, ist EBS möglicherweise nicht erforderlich.

Dieser einfache Schritt wird bei der Initialisierung der virtuellen Maschine konfiguriert. Die Konfiguration der optimalen Größe für die benötigte Speicherkapazität, ohne vermeidbare Kosten zu verursachen, kann jedoch eine Herausforderung darstellen.

Die Plattform bietet SSD- und Magnetplattenoptionen. Es ist wichtig, die richtige EBS-Größe und den richtigen Typ auszuwählen, damit Sie mit einem angemessenen Budget eine optimale Leistung erzielen können.

S3 – Einfacher Speicherdienst

Für eine skalierbare App-Backend-Infrastruktur ist eine zuverlässige Objektspeicherung unerlässlich. Die beste Möglichkeit, Objektspeicher auf AWS zu implementieren, ist die Verwendung von S3, und das Verfahren ist unkompliziert.

Um einen S3-Bucket zu erstellen, müssen Sie die Region für die Dateispeicherung festlegen. Am besten wählen Sie die gleiche Region wie Ihre EC2-Instanz.

Das Verfahren erfordert zusätzliche Konfigurationen wie die Angabe des Objektbesitzes, Regeln für den öffentlichen Zugriff, Verschlüsselungsoptionen und die Versionierung von Buckets.

Lastverteiler

Die Implementierung der richtigen Lastausgleichsregeln ist für die Erstellung einer skalierbaren Backend-Architektur für mobile Apps unerlässlich. Bei AWS können Sie auf mehrere Lastausgleichsoptionen zugreifen.

Der Application Load Balancer leitet eine Anwendungsanforderung an die richtige EC2-Instanz in einem Cluster weiter und überwacht weiterhin deren Zustand. Das Verfahren zum Anhängen von Load Balancern an eine Instanz ist einfach. Die Schritte sind unten aufgeführt:

• Navigieren Sie zum EC2-Dashboard.
• Klicken Sie auf Lastausgleich
• Erstellen Sie einen Load Balancer
• Wählen Sie den Load Balancer-Typ.

• Konfigurieren Sie die Load Balancer-Parameter wie Verfügbarkeitszonen, VPCs, Typ der IP-Adresse und zusätzliche Serviceoptionen.

Cloudfront CDN

AWS verfügt über ein integriertes Content Delivery Network namens CloudFront mit über 300 Standorten weltweit. CDN macht die Verteilung von dynamischen und statischen Inhalten schneller und sicherer. Das Verfahren zur Integration von CloudFront mit anderen AWS-Produkten ist unkompliziert.

Um eine skalierbare Backend-Infrastruktur für mobile Apps zu erreichen, muss CloudFront mit S3-Buckets und den Lastverteilern integriert werden. Das EC2-Dashboard bietet die notwendigen Tools für die CloudFront-Integration. Die Vorgehensweise ist wie folgt:

• Navigieren Sie zum EC2-Dashboard
• Erstellen Sie einen Load Balancer
• Wählen Sie eine Zielgruppe
• Nehmen Sie eine Feinabstimmung der Verteilungsoptionen vor.

Das Verfahren zum Verbinden von S3-Buckets über das CloudFront-Dashboard ist ebenfalls recht einfach. Erstellen Sie einfach eine CloudFront-Verteilung und verbinden Sie sie mit der Ursprungsdomäne.

Schlussfolgerung

Mobile Apps sind Programme, die auf Smartphones, Tablets und anderen intelligenten Geräten ausgeführt werden. Diese Arten von Apps können entweder nativ, webbasiert oder als Hybrid konzipiert sein.

Die skalierbare Backend-Architektur für mobile Anwendungen ist so konzipiert, dass sie die Leistung der Anwendung bei steigender Serverlast verbessert.

Sie verhindert auch Abstürze, Leistungsengpässe und erhöht die Sicherheit einer App. Zu den Komponenten einer skalierbaren Architektur für mobile Apps gehören Datenbank- und Anwendungsserver, Load Balancer, CDNS, APIs, SDKs und Plattformen zur Veröffentlichung von Apps.

Die beiden Ansätze für den Aufbau einer skalierbaren Infrastruktur für mobile Apps sind maßgeschneiderte Backend-Lösungen, die Cloud-Dienste wie AWS nutzen, und vorgefertigte BaaS-Lösungen von einer Plattform wie Back4app.

Mit Backend as a Service kann ein sicheres und skalierbares App-Backend schneller und ohne Stress bereitgestellt werden.

Kundenspezifische Backends sind zwar mühsam und zeitaufwändig, bieten aber ein höheres Maß an Flexibilität und Kontrolle.

Mit diesem Artikel haben Sie sicher die Elemente kennengelernt, die eine ausgezeichnete Backend-Architektur für mobile Anwendungen ausmachen.

Wenn Sie ein skalierbares App-Backend schneller und ohne den Stress des Infrastruktur-Managements erstellen wollen, wenden Sie sich an uns und Back4app, um eine Lösung zu finden.

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