Wie Middleware für mehr Effizienz sorgt

Der Erfolg vieler Unternehmen steht und fällt heute mit dem reibungslosen Zusammenspiel heterogener Softwarelösungen. Middleware stellt dafür die Weichen. Sie verbindet Betriebssystem und die aufsitzenden Anwendungen. Erfahren Sie, wie das konkret funktioniert, wann sich der Einsatz von Middleware lohnt und wie die Software den Weg in die Cloud erleichtert.

Middleware ist zunächst einmal ein generischer Begriff für Programme, die zwei eigenständige Anwendungen verbinden. Die Middleware stellt zusätzliche Services außerhalb des Standardumfangs des Betriebssystems bereit. Dabei sitzt die Middleware in der Mitte zwischen Frontend und Backend – und sorgt wie eine Art Klebstoff dafür, dass verschiedenen Softwarelösungen und Geräte fehlerfrei miteinander kommunizieren.

Grundlage für nahtlose Prozesse

Middleware schließt somit Lücken zwischen unterschiedlichen Anwendungen, Tools und Datenbanken – ohne dass Anwender irgendetwas davon mitbekommen. Der Vorteil: Statt zwischen unterschiedlichen Programmen hin- und herspringen und Anwendungsbefehle manuell anstoßen zu müssen, profitieren die Nutzer dank Middleware von nahtlosen Services zwischen Front- und Backend-Systemen.

Die Einsatzzwecke sind vielfältig. Beispielsweise können Daten zwischen Systemen ausgetauscht werden, die in unterschiedlichen Formaten vorliegen. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Kommunikation zwischen Anwendungen und Geräten. So können zum Beispiel Fertigungsroboter unterschiedlicher Hersteller miteinander synchronisiert werden. Und auch bei der Verwaltung diverser Schnittstellen im Unternehmen stellt Middleware entsprechende Lösungen bereit.

Ein besonderes wichtiges Anwendungsfeld in neuerer Zeit sind Multi-Cloud- und Community-Cloud-Umgebungen. Hier hilft Middleware bei der Abstimmung zwischen unterschiedlichen Cloud-Angeboten bzw. Cloud-Teilnehmern.

Middleware im Wandel der Zeit

Erstmals tauchte der Begriff Middleware 1968 im Rahmen der NATO Software Engineering Konferenz auf. Offiziell wird er jedoch erst seit Mitte der 80er Jahre verwendet. Denn mit der zunehmenden Vernetzung und der steigenden Komplexität unternehmensübergreifender Systeme gewann das Konzept rasant an Bedeutung.

Die Middleware-Lösungen der 1990er-Jahre bildeten die Basis für die spätere Entwicklung verteilter Anwendungen. Und während Middleware-Software im ersten Jahrzehnt des neuen Jahrtausends noch gleichbedeutend mit Anwendungsservern war, hat sich der Begriff seitdem kontinuierlich weiterentwickelt. Das hat vor allem mit der Cloud zu tun. Immer häufiger werden die benötigten Middleware-Dienste in Container gepackt, welche auf einer Cloud-Infrastruktur aufsitzen. Man spricht hier auch von einer serviceorientierten Architektur (SOA).

Middleware übernimmt in komplexen Systemlandschaften eine Vielzahl von Funktionen. Sie verbindet unterschiedliche Backend-Ressourcen und ermöglicht so den schnellen und unkomplizierten Zugriff auf Datenbanken, erstellt Verbindungen zu Nachrichtenwarteschlangen und Topics und erleichtert die Verwaltung cloudbasierter Ressourcen.

Außerdem schlägt Middleware logische Brücken zwischen Front- und Backend. Sie nimmt Anfragen vom Benutzer entgegen, setzt sie logisch um und sorgt dafür, dass die Backend-Ressource die passenden Ergebnisse liefert. Ein Beispiel sind lokalisierte Suchergebnisse in Apps. Sucht der User zum Beispiel nach Restaurants auf einer Bewertungsplattform, bestimmt die Middleware, wo er sich gerade aufhält und veranlasst, dass nur Restaurants in seiner Nähe angezeigt werden.

Viele Einsatzzwecke

Darüber hinaus ermöglicht Middleware die Verarbeitung paralleler Anfragen, den Ausgleich von Lastspitzen, ein gezieltes Transaktionsmanagement sowie das Troubleshooting. Versuchen beispielsweise mehrere User parallel Änderungen an einem System vorzunehmen, erkennt die Middleware diesen Konflikt und managt ihn automatisch. Das trägt wesentlich zur Stabilität Ihrer IT-Umgebung bei, insbesondere bei Organisationen mit großen IT-Abteilungen.

Last, but not least trägt Middleware auch zur IT-Sicherheit bei. Sie gewährleistet mithilfe von Technologien wie SSL (Secure Sockets Layer) und Authentifizierungs-Tools einen sicheren Zugriff auf Backend-Ressourcen.

Die Development-Perspektive

Auch für die Anwendungsentwicklung und das Prozessdesign bietet Middleware große Vorteile. Gäbe es keine Middleware, müssten die Developer für jede zu integrierende Softwarekomponente ein eigenes Datenaustausch-Modul entwickeln. Das wäre mit großem Aufwand verbunden. Denn moderne Anwendungen bestehen inzwischen aus einer Vielzahl von Microservices und Softwarekomponenten, die miteinander interagieren. Genau hier entfaltet Middleware ihre Stärke: Sie erleichtert in komplexen Softwaresystemen den Datenaustausch unterschiedlicher Insellösungen.

Multitalent für komplexe Systemlandschaften

Innerhalb des Schichtenmodells leistet Middleware weit mehr als den Transfer einzelner Bits und Bytes. Entsprechende Lösungen zielen darauf ab, den Transport komplexer Daten zu organisieren, Funktionsaufrufe zwischen unterschiedlichen Komponenten zu „übersetzen“ und die Transaktionssicherheit über ansonsten unabhängige Teilsysteme zu gewährleisten. Technisch stellt Middleware-Software dazu Schnittstellen oder Dienste bereit. Zum Einsatz kommen dabei in der Regel gebräuchliche Netzwerk-Standardprotokolle wie etwa IP, TCP, HTTP oder SOAP.

Middleware besteht aus unterschiedlichen Komponenten, die Daten von einer Anwendung zur anderen verschieben. Generell sind folgende Komponenten Bestandteil von Middleware-Software:

Managementkonsole

Sie bietet Softwareentwicklern einen Überblick über Aktivitäten, Softwareregeln und Konfigurationen des Middleware-Systems.

Client-Schnittstelle

Die Client-Schnittstelle kommuniziert mit den verschiedenen Anwendungen und stellt Interaktionsfunktionen bereit.

Interne Middleware-Schnittstelle

Diese Schnittstelle verbindet die verschiedenen Middleware-Komponenten miteinander.

Plattformschnittstelle

Sie gewährleistet die Kompatibilität der Middleware mit verschiedenen Plattformen und enthält Softwarekomponenten, die mit verschiedenen Arten von Betriebssystemen funktionieren.

Vertragsmanager

Der Vertragsmanager definiert die Regeln für den Datenaustausch im Middleware-System und sorgt dafür, dass Anwendungen bestehende Regeln für den Datentransfer einhalten.

Session-Manager

Diese Komponente schafft einen sicheren Kommunikationskanal zwischen Anwendungen und Middleware. Außerdem speichert sie Datenaktivitäts-Akten für die Berichterstellung.

Datenbankmanager

Einige Arten von Middleware enthalten auch einen Datenbankmanager, der die Integration mit verschiedenen Datenbanktypen sicherstellt.

Laufzeitüberwachung

Die Laufzeitüberwachung kontrolliert die Datenbewegungen innerhalb der Middleware. Sie erkennt und meldet ungewöhnliche Aktivitäten an die Entwickler.

Die Aufgabe von Middleware ist es, Interaktionen zwischen verschiedenen Softwareprodukten zu ermöglichen. Im Business-Kontext geht es dabei oft um die Verbindung von ERP-Systemen mit anderen Unternehmensanwendungen. Generell lassen sich mit der richtigen Middleware aber alle digitalen Unternehmensprozesse problemlos integrieren.

Middleware verknüpft also nicht nur ERP-Systeme und Warenwirtschaft mit PIM-, CRM- oder DMS-Anwendungen; sie verzahnt auch Onlineshops, Marktplätze sowie Social-Media-Kanäle und schafft damit die Basis für voll integrierte End-to-End-Prozesse.

Darüber hinaus wird Middleware aber auch zur besseren Verteilung von Prozessen eingesetzt. Sie definiert die Infrastruktur zur Kommunikation zwischen Anwendungen und erweitert diese durch Dienste und Laufzeit-Aspekte wie etwa Threads, Transformationstechniken oder Troubleshooting-Mechanismen.

Zwei Aufgaben, ein Begriff

Der Fokus auf Anwendungen einerseits und der Kommunikation zwischen verschiedenen Komponenten andererseits stellt eine erste Möglichkeit dar, Middleware logisch einzuteilen.

Kommunikative Middleware dient primär dem Austausch von Informationen, um bestimmte Prozesse in Gang zu setzen. Sie unterstützt sowohl synchrone als auch asynchrone Kommunikationsmodelle. Dabei entlastet sie Ihre Administratoren, weil viele manuelle Einstellungsarbeiten wegfallen.

Diese Kommunikationsinfrastruktur wird durch die Bereitstellung einer Laufzeitumgebung ausgebaut. Sie ist der kommunikativen Schicht vorgeschaltet. In vielen Fällen geschieht dies unter Verwendung eines Komponenten-Modells.

Middleware existiert in zwei Bereitstellungsvarianten. Bei der sogenannten Enterprise-Middleware wird die Anwendung lokal bereitgestellt. Dagegen wird die Software im Falle der Platform-Middleware in der Cloud gehostet. Die beiden Varianten schließen sich aber nicht gegenseitig aus, sondern werden in der Praxis häufig kombiniert.

Der große Vorteil von Enterprise-Middleware besteht in der gesteigerten Effizienz. Ohne sie müssten Ihre Entwickler jedes neue Programm individuell in Ihre Softwarelandschaft einbinden. Enterprise-Middleware automatisiert diesen Vorgang; die Developer können sich auf Ihre Kernaufgabe konzentrieren. Neben dem Effizienz-Zuwachs trägt dies auch zu einer einheitlich gestalteten Unternehmensumgebung bei.

Platform-Middleware verbindet dagegen verschiedene Applikationsarchitekturen – und gewinnt in Zeiten fortschreitender Vernetzung rasant an Bedeutung. Denn immer mehr Unternehmen ergänzen ihre On-Premises-Landschaften durch unterschiedliche Cloud-Lösungen. Bei Fusionen, Firmenübernahmen sowie der Zusammenarbeit mit externen Partnern kann es ebenfalls zur parallelen Nutzung verschiedener Applikationsstrukturen kommen.

Der Trend geht dabei dahin, entsprechende Lösungen als modulare Dienste einzukaufen, ganz im Sinne der As-a-Service-Philosophie.

Beispiele für Enterprise-Middleware

Besonders häufig kommen in Unternehmen folgende Arten von Middleware zum Einsatz:

• Messaging-Middleware. Wie der Name nahelegt, können sich hier unterschiedliche Programme gegenseitig Nachrichten schicken und Informationen austauschen.
• RPC-Middleware (Remote Procedure Call). Diese Middleware ruft Vorgänge und Dienste von Remote-Systemen ab.
• Datenbank-Middleware. Dieser Typ greift direkt auf Datenbanken zu. Es handelt sich hierbei um die am weitesten verbreitete Version von Middleware.
• Transaction Processing (TP) Middleware. Sie überwacht Vorgänge, welche Entwicklungs- und Deployment-Umgebungen betreffen.
• Robotic Middleware. Sie kommt bei modernen Industrie-4.0-Anwendungen zum Einsatz, um zum Beispiel Roboter in einer Fertigungsstraße miteinander kommunizieren zu lassen.
• Content-Centric Middleware. Sie ermöglicht die Einbindung von Content aus unterschiedlichen Quellen, beispielsweise im Zusammenhang mit Webscraping.

Um ein Softwareprodukt mit einem anderen zu verbinden, braucht es nicht zwingend eine Middleware. Häufig werden dazu auch Application Programming Interfaces (API) oder sogenannte Frameworks genutzt. Im Folgenden erläutern wir Ihnen die Unterschiede.

API: aus zwei mach eins

Eine API ist ein Satz von Befehlen, Funktionen, Protokollen und Objekten für die Entwicklung oder Verbindung von Software. Solche Programmierschnittstellen erlauben die Einbindung von externen Diensten.

Framework: immer das passende Tool zur Hand

Ein Framework ist eine Art Werkzeugkasten, der unterschiedliche Tools bündelt. Um eine Verbindung mit anderer Software, Anwendungen oder separaten Systemen herzustellen, nutzen Frameworks die oben beschriebenen APIs.

Middleware: eine für alles

APIs sind auch Bestandteil von Middleware. Allerdings geht es bei Middleware nicht darum, einzelne Anwendungen und Services zu verknüpfen, sondern vielmehr darum, komplexe Systemlandschaften möglichst nahtlos miteinander zu verbinden.

Middleware ist ein echtes Multitalent, das in vielen Bereichen zum Einsatz kommt. Dazu gehören unter anderem:

Spieleentwicklung

Damit ein Computerspiel funktioniert, muss sich die Software mit verschiedenen Bild-, Audio- und Videoservern sowie Kommunikationssystemen austauschen. Middleware dient dabei als Spiele-Engine und macht Spieleentwicklung effizienter.

Elektronik

Elektronik-Ingenieure nutzen Middleware, um verschiedene Arten von Sensoren in ihre Controller zu integrieren. So können unterschiedliche Sensoren über ein gemeinsames Messaging-Framework mit dem Controller interagieren.

Anwendungsentwicklung

Entwickler benötigen Laufzeitumgebungen, um die von ihnen geschriebenen Programme ausführen zu können; ein Beispiel ist die .NET Common Language Runtime (CLR) von Microsoft, welche sich vor allem an in C-Sprachen geschriebene Programme richtet. Nun arbeiten Developer aber meist mit mehreren Runtimes und Programmiersprachen parallel. Hier hilft Middleware dabei, flexibel zwischen verschiedenen Umgebungen und Plattformen hin- und herzuwechseln, was wesentlich zur Produktivität Ihrer Entwickler beiträgt.

Überführung in die Cloud

Eine zentrale Herausforderung bei der Migration in die Cloud besteht darin, veraltete On-Prem-Programme in den Wechsel miteinzubeziehen. Middleware stellt wichtige Tools bereit, um solche Legacy-Anwendungen als Cloud-Apps neu zu entwerfen. In vielen Fällen ist dies ein wichtiges Argument für Unternehmen, welche die Umstellung bisher noch vermieden haben.

Daten-Streaming

Gerade in Zeiten von Remote Work ist es wichtig, dass alle Stellen im Unternehmen jederzeit wichtige Daten abrufen können. Eine Lösung bietet hier das Daten-Streaming, welches wesentlich durch Middleware ermöglicht wird. Dafür wird ein bestimmter Datensatz in einen Zwischenspeicher geladen, wo nun mehrere Kopien von ihm erstellt werden. Auf diese Weise haben verschiedene Instanzen parallel Zugriff auf die Daten. Use-Cases sind zum Beispiel Transaktions-Updates in der Finanzindustrie oder Messaging-Dienste.

Middleware funktioniert als eine Art „Poststelle“, bei der sämtliche Schnittstellen zentral zusammenlaufen. Das bringt zahlreiche Vorteile mit sich.

Kostenreduzierung

Wer Middleware nutzt, muss keine Ressourcen in die Entwicklung eigener Schnittstellen investieren. Das spart nicht nur Zeit und Geld, sondern reduziert auch die Kosten für den Betrieb Ihrer Systemlandschaft. Statt eine Vielzahl unterschiedlicher Schnittstellen zu überwachen und zu warten, müssen Sie nur noch die Middleware-Schnittstelle im Blick behalten. Ihre IT-Landschaft ist wesentlich übersichtlicher und weniger fehleranfällig. Und sollten doch einmal Probleme auftauchen, sind die Ursachen schnell entdeckt und behoben. Auch das sorgt dafür, dass Betriebs- und Entwicklungskosten sinken.

Integration von Cloud-Systemen

Mithilfe von unterschiedlichen Adaptern lassen sich technischen Protokolle unterschiedlicher Anwendungen von der Middleware problemlos vermeiden. Gerade bei der Integration neuer Programme vereinfacht dies den Prozess enorm. Es muss lediglich ein passender Adapter hergestellt werden. Besonders Cloud-Systeme lassen sich dadurch schneller und einfacher verknüpfen.

Sichere Datenübertragung

Durch Verschlüsselungsmethoden und Authentifikationsmaßnahmen trägt Middleware auch jenseits Ihrer Unternehmensgrenzen zu mehr Datensicherheit bei; das ist in Zeiten der Plattformökonomie von großer Bedeutung. Umso wichtiger ist eine sichere Infrastruktur für Datenübertragung und Systemzugriffe. Middleware liefert die dafür erforderlichen Werkzeuge.

Zentrales Systemmonitoring

Das Monitoring komplexer Systemlandschaften stellt IT-Abteilungen vor große Herausforderungen. Diese lassen sich durch Middleware hervorragend meistern. Denn durch ihre zentrale Position im Technologie-Stack erleichtert Middleware die Überwachung sämtlicher Anwendungen. So können Fehler schneller entdeckt und Monitoring-Aufgaben automatisiert werden. Beispielsweise, indem die Middleware selbstständig eine Benachrichtigung verschickt, sobald ein Schnittstellenfehler auftritt.

Optimierte Lastverteilung

Je weniger Schnittstellen eine IT-Landschaft verwalten muss, umso weniger Last liegt auf den Schultern der einzelnen Anwendungen. Wer Middleware einsetzt, muss sich nur noch um eine Schnittstelle kümmern – was die Belastung deutlich reduziert. Selbst bei der Verarbeitung großer Datenmengen punktet Middleware durch eine deutlich höhere Performance der einzelnen Systeme.

Flexibilität und Transparenz

Middleware trägt zu mehr Flexibilität und einer transparenten Systemlandschaft bei. Wo sonst eine Vielzahl unterschiedlicher Adapter die Sicht versperrte, muss nur noch die Middleware-Plattform beobachtet werden. Neue Anwendungen können schneller implementiert, erforderliche Adapter problemlos eingebunden und angepasst werden. Das bedeutet auch, dass Ihre IT-Landschaft deutlich besser skalierbar ist.

Zukunftssicherheit

Darüber hinaus haben Sie mit Middleware Ihren Daumen stets am Puls der Zeit. Ihre IT-Landschaft ist nicht nur performanter, sondern auch innovationsfähiger. Neue Systeme und Technologien lassen sich leichter integrieren, sodass Ihre IT-Landschaft immer auf dem aktuellen Stand ist. Ein wichtiger Faktor, um in volatilen Märkten auf Dauer am Ball zu bleiben.

Middleware ist nicht gleich Middleware. Entsprechend wichtig ist es, dass Sie bei der Auswahl die individuellen Bedürfnisse und Rahmenbedingungen Ihres Unternehmens berücksichtigen. Folgende Fragen sollten Sie dabei unbedingt berücksichtigen:

Welche Adapter sind vorhanden?

Die meisten Middleware-Lösungen werden in Verbindung mit verschiedenen Adaptern ausgeliefert. Hier gilt es genau hinzuschauen, welche Adapter vorhanden sind, um die Elemente Ihrer bestehenden IT-Infrastruktur optimal einbinden zu können.

Wie steht es um Transformations-Tools?

Beinhaltet die Middleware die erforderlichen Daten-Transformations-Tools? Diese braucht es, um unterschiedliche Systeme anzubinden und den Datenaustausch zwischen ihnen zu ermöglichen.

Wie performant ist die Middleware?

Ist die Middleware Ihren Anforderungen an eine zügige Datenverarbeitung gewachsen? Erste Hinweise darauf können Testergebnisse des Anbieters liefern. Noch besser ist es, Sie überzeugen sich selbst. Am besten ist es, Sie spielen die Middleware probeweise in einer separaten Testumgebung auf. So können Sie sich von der Performance überzeugen, ohne bestehende Geschäftsprozesse zu gefährden.

Wie steht es um die Sicherheit?

Weil Middleware den Datenaustausch zwischen zentralen Anwendungen im Unternehmen ermöglicht, müssen immer auch Sicherheitsrisiken mitbedacht werden. Informieren Sie sich deshalb genau, welche Vorkehrungen der Hersteller getroffen hat, zum Beispiel was kryptographische Verfahren und das Zugangsmanagement angeht.

Welche Funktionalität bietet die Middleware?

Klopfen Sie im Vorfeld Ihrer Entscheidung den Funktionsumfang der Middleware gründlich ab. Dazu zählen unter anderem:

• Unterstützte Transaktionsverfahren für den Austausch von Daten
• Die Möglichkeit, Ihre speziellen Prozesse im Unternehmen abzubilden
• Funktionen, um den Automatisierungsgrad von Geschäftsvorgängen zu erhöhen
• Vorhandene Monitoring-Tools

Welche Schnittstellen werden unterstützt?

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist der Schnittstellen-Umfang der Middleware. Unterstützt sie beispielsweise vorhandene B2B-Schnittstellen sowie gängige Internet- und Business-Standards (z. B. EDIFACT)? Klären Sie zudem den Support von Web-Services wie SOAP, REST und XML-RPC ab.

Entsprechen Support und Service Ihren Bedürfnissen?

Damit eine Middleware ihr Potenzial voll entfalten kann, muss der Support des Herstellers stimmen. Neben einer guten Erreichbarkeit des technischen Supports sollten Sie bei der Bewertung auch auf Umfang und Qualität vorhandener Dokumentationen sowie Schulungs- und Zertifizierungs-Angebote achten; und natürlich darauf, dass die Middleware kontinuierlich optimiert und weiterentwickelt wird.

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