Im Zeitalter digitaler Transformation und ständig wachsender Anforderungen an Softwareanwendungen ist die Gestaltung einer robusten, skalierbaren und wartbaren Architektur essenziell. Entwickler und Architekten stehen dabei immer wieder vor der Herausforderung, die geeignete Struktur für eine Anwendung zu wählen – ob monolithisch oder als Microservice-Architektur. Eine vielversprechende Herangehensweise, um diese Komplexität zu bewältigen, basiert auf der Verwendung von Metaphern aus der Astrophysik: Dunkle Materie und Dunkle Energie. Diese Begriffe helfen dabei, die Kräfte zu verstehen und zu balancieren, die bei der Aufteilung und Zusammenführung von Komponenten innerhalb einer Softwarearchitektur wirken. Sie bieten einen innovativen Rahmen, um die Entscheidung über das Aufteilen von Subdomains in Dienste und die Gestaltung systemübergreifender Abläufe zu treffen.
Zunächst einmal gilt es zu verstehen, was Dunkle Materie und Dunkle Energie im astrophysikalischen Kontext bedeuten und warum sie als Metaphern dienen. Dunkle Energie ist eine Kraft, ähnlich einer Antigravitation, die das Universum auseinanderdrückt und zu seiner beschleunigten Expansion führt. Dunkle Materie hingegen ist unsichtbar, aber aufgrund ihrer gravitativen Wirkung auf Sterne und Galaxien nachweisbar. Beide repräsentieren Kräfte, die entweder Anziehung oder Abstoßung erzeugen. Übertragen auf die Softwarearchitektur symbolisiert Dunkle Energie die abstoßenden Kräfte, die eine Zerlegung der Anwendung in kleinere, unabhängigere Komponenten fördern.
Dunkle Materie steht für die anziehenden Kräfte, die verschiedene Teile der Anwendung zusammenhalten und eine zu feine Zerlegung erschweren. Im Zentrum jeder Architektur stehen Systemoperationen und Subdomains. Systemoperationen lassen sich als abstrakte Darstellung der funktionalen Anforderungen beschreiben, etwa das Erstellen, Stornieren oder Auslesen von Bestellungen in einem Online-Bestellsystem. Subdomains dagegen spiegeln konkrete Geschäftsfähigkeiten wider, die von Teams entwickelt und verwaltet werden, wie das Bestellmanagement oder die Lieferverwaltung. In der Praxis bestehen komplexe Anwendungen aus vielen solcher Subdomains, die zusammenarbeiten, um die verschiedenen Systemoperationen zu erfüllen.
Die eigentliche Herausforderung in der Architektur besteht darin, die Subdomains sinnvoll in Komponenten oder Services zu gruppieren. Dabei gilt es, die sogenannten repulsiven Kräfte der Dunklen Energie zu beachten, die für eine klare Abgrenzung und Selbstständigkeit der Module sprechen. Dazu zählen unter anderem das Bestreben nach einfachen Komponenten, die leicht verständlich und wartbar sind, die Förderung der Teamautonomie, schnelle Entwicklungs- und Deploymentzyklen sowie die Möglichkeit, unterschiedliche Technologien einzusetzen. Ebenso wichtig ist die Berücksichtigung von Anforderungen wie Ressourcenverbrauch, Verfügbarkeit und Sicherheit, die wiederum eine Trennung von Funktionseinheiten nahelegen. Gleichzeitig wirken die anziehenden Kräfte der Dunklen Materie, die für eine gewisse Zusammengehörigkeit der Komponenten plädieren und eine übermäßige Zerlegung verhindern sollen.
Dazu gehört die Notwendigkeit, Interaktionen zwischen Services einfach und effizient zu gestalten, da zu viele Netzwerkaufrufe oder ein hoher Datendurchsatz zu Performanceproblemen führen können. Ein weiterer Aspekt ist die Vorliebe für ACID-Transaktionen gegenüber eventual consistency, die gerade bei komplexen Operationen leichter umzusetzen sind. Außerdem gilt es, die Kopplung auf Laufzeit- und Designebene gering zu halten, um Verfügbarkeitsprobleme zu minimieren und den Wartungsaufwand zu reduzieren. Das Zusammenspiel dieser beiden Arten von Kräften macht die Entscheidung über den Grad der Zerlegung zu einer Balanceakte. Eine monolithische Architektur erfüllt in der Regel die anziehenden Kräfte vollständig, da alle Funktionen innerhalb einer einzigen ausführbaren Einheit gebündelt sind.
Auf der anderen Seite unterstützen feingranulare Microservices die abstoßenden Kräfte durch ihre Unabhängigkeit und Skalierbarkeit, können aber bei unbedachter Umsetzung zu einer fragilen und komplexen Struktur führen, die als „verteilter Monolith“ bezeichnet wird. Hier führt die enge Kopplung von Diensten trotz physischer Trennung zu ähnlichen Problemen wie bei monolithischen Systemen. Um eine ausgewogene Architektur zu gestalten, empfiehlt es sich, zunächst eine klare Auflistung der Systemoperationen vorzunehmen und deren Verteilung auf Subdomains zu definieren. Im Anschluss sollte die Partitionierung der Subdomains in Services anhand der Dunkle-Energie- und Dunkle-Materie-Prinzipien überprüft und gegebenenfalls angepasst werden. Die Berücksichtigung der Teamstruktur, technischer Anforderungen und betrieblichen Aspekte ist hierbei ebenso wichtig wie die Analyse der Interaktionsmuster zwischen den Komponenten.
In der Praxis hat sich ein methodischer Prozess bewährt, der unter dem Namen „Assemblage“ bekannt ist. Dieser Prozess arbeitet zunächst die funktionalen Anforderungen heraus und definiert daraus die Systemoperationen. Anschließend erfolgt die Modellierung der Subdomains und deren Verortung in einem logischen Architekturmodell. Das gleiche Verfahren berücksichtigt dann das Implementierungsmodell, bei dem Subdomains als ausführbare Module in Komponenten zusammengefasst werden. Schließlich sorgt der Prozess dafür, die Balance zwischen den abstoßenden und anziehenden Kräften zu optimieren und eine Architektur zu schaffen, die sowohl wartbar als auch flexibel und skalierbar ist.
Anhand dieses Ansatzes gewinnt die Metapher der Dunklen Materie und Dunklen Energie tiefe praktische Bedeutung. Sie ermutigt Architekten, die oft widersprüchlichen Anforderungen nicht als Hindernis, sondern als natürliche physikalische Kräfte zu sehen, die ein ausgewogenes Design erfordern. Dadurch wird die Komplexität von Entscheidungen verständlicher und handhabbarer. Die Metapher hilft auch, Diskussionen im Team zu strukturieren und bewusster mit dem Spannungsverhältnis zwischen Modularität und Kopplung umzugehen. Zudem unterstützt der Ansatz, technologische Vielfalt innerhalb von Subdomains zu akzeptieren und zu fördern, was angesichts des stetigen Wandels in der Softwarelandschaft zunehmend an Bedeutung gewinnt.
Teams können dadurch unabhängiger agieren und neue Frameworks oder Programmiersprachen einführen, ohne das Gesamtsystem zu gefährden. Dies trägt nicht nur zur Innovationsfähigkeit bei, sondern auch zu einer längeren Lebensdauer der Architektur. Für Unternehmen, die vor der Entscheidung stehen, von einem monolithischen System zu einer Microservice-Architektur zu migrieren, bietet die dunkle Materie und dunkle Energie Perspektive eine klare Hilfestellung. Sie zeigt, dass die Herausforderung nicht nur technische, sondern auch organisatorische Aspekte umfasst. Die Entkopplung von Teams entspricht dabei der Entkopplung der Komponenten, was zu einer verbesserten Autonomie und Effizienz führt.
Gleichzeitig sensibilisiert der Ansatz dafür, dass feine Granularität nicht unbegrenzt erstrebenswert ist, sondern stets eine sorgfältige Abwägung der anziehenden Kräfte erfordert. Im Bereich der Systemgestaltungs- und Architekturworkshops gewinnt dieses Modell zunehmend Verbreitung. Praktiker schätzen die Klarheit und die bildhafte Erklärung, die es für sonst abstrakte und komplexe Zusammenhänge liefert. Durch die Kombination von theoretischem Hintergrundwissen und praktischen Anwendungshinweisen lassen sich konkrete Entscheidungen zu Systemgrenzen, Kommunikationsmustern und Deployment-Strategien besser fundieren. Abschließend lässt sich sagen, dass die Metaphern der Dunklen Materie und der Dunklen Energie nicht nur inspirierend, sondern auch höchst pragmatisch sind.
Sie helfen dabei, die oft widersprüchlichen Anforderungen moderner Softwarearchitekturen zu navigieren und ausgewogene Lösungen zu erarbeiten. Ein solches Gleichgewicht zwischen abstoßenden und anziehenden Kräften schafft Produkte, die sowohl flexibel und skalierbar als auch leistungsfähig und wartbar sind – zentrale Eigenschaften für den Erfolg zukunftsfähiger Anwendungen in einem dynamischen Umfeld.
