Was ist eine N-Tier-Architektur? Wie ist sie aufgebaut und wie funktioniert sie?

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IT Interview Practice · Accepted Answer

## Was ist eine N-Tier-Architektur?

**Eine N-Tier-Architektur** teilt ein System in getrennte Bereitstellungsebenen auf, die üblicherweise auf unterschiedlichen Servern oder Servergruppen laufen und über ein Netzwerk kommunizieren. Eine häufige Anordnung besteht aus drei Ebenen: Web, Geschäftslogik und Daten.

Der entscheidende Unterschied lautet: **Eine Schicht trennt Verantwortlichkeiten im Code, während eine Ebene die Bereitstellungsorte trennt.** Eine Bereitstellungsebene kann mehrere Codeschichten enthalten. Drei Ordner innerhalb einer Anwendung anzulegen, macht sie nicht zu einem System mit drei Ebenen.

## Aufbau eines Systems mit drei Ebenen

- **Webebene:** Stellt die Weboberfläche bereit, nimmt Benutzeranfragen entgegen und übergibt die Verarbeitung an die Geschäftslogikebene.
- **Geschäftslogikebene:** Wendet Anwendungsregeln an, etwa zur Validierung von Bestellungen oder zur Bearbeitung von Urlaubsanträgen. Auch Datenzugriffscode kann in dieser Ebene liegen.
- **Datenebene:** Führt die Datenbank aus, die Informationen speichert und Abfragen der Geschäftslogikebene beantwortet.

Die Ebenen werden getrennt bereitgestellt, doch eine Ebene muss nicht aus einem einzelnen Server bestehen. Beispielsweise kann die Webebene mehrere Instanzen ausführen, um viele Benutzer gleichzeitig zu bedienen.

## Wie durchläuft eine Anfrage die Ebenen?

**Betrachten wir ein System zur Urlaubsverwaltung:** Ein Mitarbeiter reicht auf der Website einen Antrag ein. Die Webebene nimmt die Informationen entgegen und ruft über das Netzwerk die API der Geschäftslogikebene auf. Diese ruft den Urlaubsanspruch des Mitarbeiters aus der Datenbank ab, prüft den Antrag und speichert ihn zur Genehmigung, sofern er gültig ist.

Das Ergebnis gelangt zur Anzeige zurück an die Webebene. In diesem Entwurf verbindet sich der Browser nicht direkt mit der Datenbank; die Geschäftslogikebene bearbeitet Anfragen zum Lesen und Schreiben von Daten.

Ist die Webebene überlastet, können zusätzliche Webserver hinzugefügt werden, ohne sofort weitere Server für die Geschäftslogik bereitzustellen. Ist jedoch die Datenbank der Engpass, behebt eine Erhöhung der Webkapazität diese Ursache nicht.

## Vorteile

- **Ressourcen lassen sich je Ebene zuweisen:** Kapazität kann dort erhöht werden, wo sie benötigt wird, statt in jedem Teil des Systems.
- **Klarere Zugriffskontrollen:** Der Datenbankzugriff kann auf die Geschäftslogikebene beschränkt werden, wodurch die Datenbank nach außen weniger exponiert ist.
- **Getrennte Bereitstellung der Ebenen:** Betriebsteams können eine Ebene bei Bedarf aktualisieren oder warten, sofern die Kommunikation mit den anderen Ebenen kompatibel bleibt.

## Grenzen

- **Zusätzliche Latenz und Netzwerkfehler:** Aufrufe zwischen Ebenen können langsam sein oder fehlschlagen, und die Anwendung muss diese Situationen behandeln.
- **Mehr Betriebsaufwand:** Mehrere Bereitstellungsorte benötigen Konfiguration, Überwachung und Schutz.
- **Funktionen sind nicht zwangsläufig getrennt:** Personalverwaltung, Urlaubsverwaltung und Berichtswesen können weiterhin eine Geschäftslogikebene teilen und eine abgestimmte Veröffentlichung erfordern.

## Wann sollte man sie einsetzen?

Eine N-Tier-Architektur eignet sich für Systeme, die eine getrennte Ressourcenverwaltung oder Zugriffskontrollen für Web, Geschäftsverarbeitung und Daten benötigen. Sie ist außerdem in traditionellen Unternehmenssystemen verbreitet. Bei einer kleinen Anwendung sollte eine zusätzliche Ebene nur eingeführt werden, wenn ihr Nutzen die zusätzliche Komplexität für Kommunikation und Betrieb rechtfertigt.

Was ist eine N-Tier-Architektur?

Aufbau eines Systems mit drei Ebenen

Wie durchläuft eine Anfrage die Ebenen?

Vorteile

Grenzen

Wann sollte man sie einsetzen?

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