Custom Runtime - 打破云函数语言限制
Custom Runtime - 打破云函数语言限制
| 导语 本文主要介绍腾讯云Serverless SCF云函数中Custom Runtime怎样解锁语言限制，以及通过实例说明如何使用SCF Custom Runtime。
引言
SCF作为腾讯云Faas核心产品，支持javascript, python, php, java, go等多语言函数。但是，在实际使用过程中。我们从用户方面发现以下问题：
- 更多语言支持。我们时常会收到来自内外的各种关于编程语言的咨询，比如SCF是否支持dotnet, rust, deno甚至C等多种语言环境
- 关于现有语言的功能拓展。比如PHP想要安装更多的插件，需要使用phpize来在执行环境中安装（由于部分插件可能和os library等底层库相关），但是云函数由于安全等原因，限制了函数权限等问题。
- 关于runtime的拓展性。举个栗子， 现有SCF java语言环境是java8， 如果用户想要在SCF中使用JDK11或者更新的JDK15，有没有办法解决呢？
- 使用成本。目前，用户如果想要自己的业务代码嵌入SCF， 需要了解SCF各个语言提供的入口函数及编程方法， 虽然我们已经尽量将使用方法和接口设计的简单，但对于一些用户来说，仍然要处理编程语言上的接口依赖，以及学习如何正确使用这些接口API。
- 维护成本。简单来说， 如果复用现有方案，给SCF提供多语言支持，也是可行的。但是需要给每一种语言编写一套使用SCF的API，而这些API的维护成本，不仅仅是需要SCF研发同学懂得各种语言，还需要了解各个语言的安全特性，使用特性等一大堆后续维护的问题，成本确实不低。
那么， 有没有一种方法，我们只需要维护一套统一的API，而用户方面不仅能从各种编程语言上解耦，还能提供以上提出的各种问题呢？
答案是肯定滴 -- Custom Runtime
Custom Runtime简介
Custom Runtime （以下简称CR）使用起来比较简单，CR会暴露一套HTTP API提供给用户环境，用户只需要到特定端口上发送/接收 http请求，即可以获得SCF下发的各种event，并返回处理结果。具体的文档可以参考 （Custom Runtime说明）https://cloud.tencent.com/document/product/583/47274
总体来说，要使用custom runtime， 用户只需要准备以下几件事：
1. bootstrap 可执行程序: 这个可以是任何形式的Linux可执行文件，比如C语言编译出的二进制， 再比如一个简单的shell脚本。
2. 用户的事件处理函数：也就是通过CR约定的HttpAPI 实现event的获得和处理，结果返回。
3. 用户语言runtime（可选）: 针对解释型语言，或者说需要runtime来运行的语言，比如js, python, dotnet等，需要用户提供自己的runtime，并在bootstrap中提供相应的启动runtime的命令。
官网上有个利用CR实现shell云函数的例子，有兴趣的小伙伴可以看看：（本文下面也会介绍一个Deno的实例）
https://cloud.tencent.com/document/product/583/47610
Custom Runtime 具体模型及用法示例
Custom Runtime函数的内部处理流程如下：
目前Custom Runtime的实现在SCF侧是一个Http Server. 用户侧代码作为http client通过约定的API给SCF发请求来获得事件及相关信息，并发送http请求返回处理结果给SCF服务。
HttpServer 的端口号和URL，通过两个环境变量传递到云函数环境中 SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT
HTTP API定义如下：具体信息，请见 https://cloud.tencent.com/document/product/583/47274
对比上面流程图， 解释如下：
1. 冷启动阶段（函数部署阶段）：
- 冷启动阶段主要是部署用户代码，完成用户初始化，这个阶段SCF会在用户提供的程序包（zip包）中寻找bootstrap可执行程序，然后拉起该程序。bootstrap由用户实现，内部启动用户代码等工作。
- 用户函数在冷启动阶段需要完成代码初始化工作， 并通知SCF，初始化工作完成。即发送POST 到SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT/runtime/init/ready.
- SCF服务侧接收用户ready的请求，初始化工作结束，通知上层服务。函数进入调用流程（即event此时可以下发到函数侧）
2. 热启动阶段（调用阶段）
- 函数通过GET SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT/runtime/invocation/next获得 event及相关ctx信息
- SCF在函数拉取event之后， 等待用户函数返回
- 函数处理event之后， 如正常返回，通过POST SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT/runtime/invocation/response 传递返回信息给SCF服务， 如函数调用出现异常（此处指业务代码需要返回错误信息）， 则通过 POST SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT/runtime/invocation/error 返回错误信息。
- SCF服务传递返回给上层服务，函数一次调用结束，进入下一次event调用周期。
这里我用SCF中CustomRuntime的Deno模板示例做个说明：
首先看看我的程序包里主要有啥：
- bootstrap: 入口文件，这里是shell， 可以看到红线标注这一行就是启动deno程序
- deno 二进制：Deno runtime， 启动deno程序必须的launcher
- demo.ts： 用户函数，里面就实现了上面提到的和SCF服务端交互的逻辑。也是用户业务逻辑的主要处理函数.
bootstrap的内容上面已经有了，主要是启动demo.ts， 下面我们看看demo.ts里面：
我已经把相关的解释修放在注释里了，基本上就是初始化阶段的代码。
下面看看调用怎么完成的：
可以看到就是循环通过GET （fetch）拉取event， 然后调用processEvent()进行处理
processEvent() 逻辑：
分别处理正常返回和错误返回。最后看一下我们怎么封装的这里的postData()函数：
以上就是 一个Deno函数使用SCF的Custom Runtime实现云函数的全过程。
总结
从上文可以看到以下几点：
1. CR和语言无关-> SCF和语言无关。也就是说只要可以实现一个http client，就可以通过http api的调用和SCF进行交互，从而完成云函数的事件处理及调用。
2. bootstrap是入口。也就是说，如果我用C语言实现一个http client，按照CR的约定完成与SCF的交互，我完全可以编译成一个名字叫bootstrap的二进制，然后就可以跑C的faas函数了。
3. bootstrap可配置。用户可以在bootstrap里面启动多个进程，想怎么玩就怎么玩，当然，要符合安全，毕竟用户函数运行环境有安全限制。但是，这已经可以解决一些“云函数+agent进程”的需求。
4. 使用简单：相对于学习各个语言的函数编写规范，了解云函数对各个语言的支持。使用CR只需要学习HTTP API的使用即可。更多的语言，环境相关的问题都是用户在业务开发中使用到的，不需要额外学习。
其他
Custom Runtime 刚刚上线， 我们已经看到了一些外网客户非常活跃的关注，比如：
- 有人用custom runtime把Swift放到了SCF 里面，并做了相应的支持： https://github.com/stevapple/swift-tencent-scf-runtime
- 有人用custom runtime在SCF中跑了WASM, 并在上面做了Rust语言的支持： https://www.freecodecamp.org/news/rust-webassembly-serverless-tencent-cloud/
还有很多类似场景，我们也在不断的努力，引入更多的语言， 借助语言的生态，带动serverless的生态发展。
最后的最后， 目前CR刚刚上线，后续还有一系列的延伸和优化， 比如拓展CR的Http server/client模式，函数不一定非得是http client，SCF服务侧也不一定非得是http server，通过这种拓展来满足不同的应用请求。再比如利用CR结合更多的SCF能力，在用户易用性方面提升，目前CR已经和SCF的层机制结合，减轻用户上传语言runtime或者语言框架的复杂度等等。
总之，欢迎各位体验SCF Custom Runtime， 留下宝贵的意见！
