中小型公司,尤其是互联网行业的创业公司,本身并没有太多的技术人员,如果设计系统时需要考虑诸多的技术问题,例如 Web 应用服务器如何配置、数据库如何配置、消息服务中间件如何搭建等等,那对于他们来说人员成本、系统成本会很高,Serverless 架构的出现,让这种情况可能可以大幅度改善。
初识 Serverless?
在目前主流云计算 IaaS(Infrastructure-as-a-Service,基础设施即服务)和 PaaS(Platform-as-a-Service,平台即服务)中,开发人员进行业务开发时,仍然需要关心很多和服务器相关的服务端开发工作,比如缓存、消息服务、Web 应用服务器、数据库,以及对服务器进行性能优化,还需要考虑存储和计算资源,考虑负载均衡和横向扩展能力,考虑服务器容灾稳定性等非专业逻辑的开发。这些服务器的运维和开发知识、经验极大地限制了开发者进行业务开发的效率。设想一下,如果开发者直接租用服务或者开发服务而无须关注如何在服务器中运行部署服务,是否可以极大地提升开发效率和产品质量?这种去服务器而直接使用服务的架构,我们称之为 Serverless 架构(无服务器架构)。
Serverless 架构的问世
2014 年,云厂商 AWS 推出了“无服务器”的范式服务。其实,最初“无服务器”意在帮助开发者摆脱运行后端应用程序所需的服务器设备的设置和管理工作。这项技术的目标并不是为了实现真正意义上的“无服务器”,而是指由第三方供应商负责后端基础结构的维护,以服务的方式为开发者提供所需功能,例如数据库、消息,以及身份验证等。这种服务基础结构通常可以叫做后端即服务(Backend-as-a-Service,BaaS),或移动后端即服务(MobileBackend-as-a-service,MBaaS)。
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现在,无服务器架构是指大量依赖第三方服务 (也叫做后端即服务,即“BaaS”) 或暂存容器中运行的自定义代码 (函数即服务,即“FaaS”) 的应用程序,函数是无服务器架构中抽象语言运行时的最小单位,在这种架构中,我们并不看重运行一个函数需要多少 CPU 或 RAM 或任何其他资源,而是更看重运行函数所需的时间,我们也只为这些函数的运行时间付费。无服务器架构中函数可以多种方式触发,如定期运行函数的定时器、HTTP 请求或某些相关服务中的某个事件。
Serverless 案例
以带有服务功能逻辑的传统面向客户端的三层应用为例(一个典型的电子商务应用网站)。一般来说包含客户端、服务端程序、数据库,服务端用 Java 开发完成,客户端用 JavaScript。 采用这种架构,服务端需要实现诸多系统逻辑,例如认证、页面导航、搜索、交易等都需要在服务端完成。如果采用 Serverless 架构来对该应用进行改造,则架构如图所示:
Serverless 架构相比于传统面向客户端的三层应用架构,有以下几方面的差异:
常见的 Serverless 框架介绍
2014 年 11 月 14 日,AWS 发布了 AWS Lambda。AWS Lambda 是市面上最早,也是最为成熟的 Serverless 框架之一。该服务最迟支持 Node.js,现在也支持 Java 和 Python。它与 Alexa Skills Kit(软件开发工具包)紧密集成,亚马逊提供交互式控制台和命令行工具,以便上传和管理代码片段。
Google 是为服务架构的最前沿公司,除了推动 Kubernetes,Google 还投资了 Cloud Functions,该架构可以在其公共云基础设施上运行。
Iron.io 最初是为企业级应用提供微服务。Iron.io 是用 Go 语言编写的,用于处理高并发、高性能计算服务,并已经集成 Docker 服务,提供一种完整的微服务平台。
2016 年 2 月的 InterConnect 大会,IBM 发布了 OpenWhisk,这种事件驱动型开源计算平台可以用来替代 AWS Lambda。OpenWhisk 平台让广大开发人员能够迅速构建微服务,从而可以响应诸多事件,比如鼠标点击或收到来自传感器的数据,并执行代码。事件发生后,代码会自动执行。
Serverless Framework 是无服务器应用框架和生态系统,旨在简化开发和部署 AWS Lambda 应用程序的工作。Serverless Framework 作为 Node.js NPM 模块提供,填补了 AWS Lambda 存在的许多缺口。它提供了多个样本模板,可以迅速启动 AWS Lambda 开发。
Azure Web 的应用功能,可以与 Web、API 应用相同的上下文中运行程序或脚本。可以上传并运行可执行文件,例如 cmd、bat、exe、psl 等等。WebJobs 提供 SDK 用于简化针对 Web 作业可以执行的常见任务,例如图像处理、队列处理、RSS 聚合、文件维护,以及发送电子邮件等等。
Serverless 架构原则
Serverless 架构是 SOA 概念的自然延伸。在 Serverless 架构中,所有自定义代码作为孤立的、独立的、细粒度的函数来编写和执行,这些函数在 AWS Lambda 之类的无状态计算服务中运行。开发人员可以编写函数,执行常见的任务。在比较复杂的情况下,开发人员可以构建更复杂的管道,编排多个函数调用。
未来趋势
随着移动和物联网应用蓬勃发展,伴随着面向服务架构(SOA)以及微服务架构(MSA)的盛行,造就了 Serverless 架构平台的迅猛发展。在 Serverless 架构中,开发者无须考虑服务器的问题,计算资源作为服务而不是服务器的概念出现,这样开发者只需要关注面向客户的客户端业务程序开发,后台服务由第三方服务公司完全或者部分提供,开发者调用相关的服务即可。Serverless 是一种构建和管理基于微服务架构的完整流程,允许我们在服务部署级别而不是服务器部署级别来管理应用部署,甚至可以管理某个具体功能或端口的部署,这就能让开发者快速迭代,更快速地交付软件。
这种新兴的云计算服务交付模式为开发人员和管理人员带了很多好处。它提供了合适的灵活性和控制性级别,因而在 IaaS 和 PaaS 之间找到了一条中间道路。由于服务器端几乎没有什么要管理的,Serverless 架构正在彻底改变软件开发和部署流程,比如推动了 NoOps 模式的发展。