Serverless 的運行原理與組件架構

本文重點探討下開發者使用 Serverless 時經常遇到的一些問題,以及如何解決

過去一年,我們和大量 Serverless 用戶進行了線上和線下的交流,瞭解大家的業務場景、對 Serverless 的看法和使用體驗。

大部分用戶認爲 Serverless 會是雲計算下一階段的必然趨勢,但不是現在。 爲什麼呢?因爲構成 Serverless 架構的雲函數儘管有引以爲傲的自動擴縮能力,但是糟糕的開發體驗、讓人畏懼的冷啓動、原有業務的改造難題等等,均降低了使用者的信心。

因此,儘管不少用戶認可 Serverless 的價值,但依然認爲其很難承載核心業務。

針對這些關鍵問題,騰訊雲在今年 6 月份發佈了 Serverless 2.0,全面升級了產品形態、系統調度以及開發者工具。爲了便於大家理解,我們就從雲函數的運行原理作爲切入點,以解釋問題產生的原因以及雲函數的應對方法。


首先,我們看一下雲函數,或者說 FaaS 和 IaaS、PaaS 的區別。

如下圖所示,FaaS 不僅給用戶提供了標準的 Runtime,同時在應用層也幫用戶管理了請求的調度。開發者只需要聚焦在覈心業務邏輯開發,按照函數的粒度去編寫代碼。而與底層硬件相關的資源維護,則交給更加專業的雲廠商來搞定。

因此,對於用戶來講,可以把更多的精力和時間放在業務上。而 IaaS 和 PasS,則均需要用戶去運維雲主機或者容器集羣、搭建業務所需的運行環境。

FaaS 所處的地位

其次,我們來看下雲函數如何構成 Serverless 架構,以及雲函數如何幫助用戶做資源管理和請求調度。

在這裏我們也將解答雲函數的冷啓、降低核心業務遷移複雜度等問題。

Serverless 促進架構演進

如下圖所示,開發者在實際使用時,可以藉助 Web IDE 或者本地 IDE 完成代碼開發,然後通過插件、工具等方式把代碼及其相關依賴,一起打包部署到雲函數平臺,用戶可以自行選擇部署爲函數形態或者服務形態。

Serverless 2.0 運行原理

在代碼裏,用戶需要自己實現業務邏輯,比如訪問數據庫、對象存儲、消息隊列、第三方服務接口等。計算邏輯和後端服務共同構成了所謂的 Serverless 應用架構。而終端用戶根據平臺提供的請求方式,去觸發部署在雲函數平臺上的業務代碼,比如發送 http 請求,平臺會根據用戶的請求量去拉起相應的計算資源運行用戶代碼。

這裏需要重點關注函數形態和服務形態的差異,因爲服務的形態可以大大降低複雜業務遷移的成本。

  • 服務形態支持直接部署基於框架開發的核心業務,如 Node.js 的 express、koa 等框架,不用爲了應用 Serverless 而拆分成函數。平臺會幫用戶啓動服務進程、端口監聽,同時服務形態不會限制業務的實際運行時長。
  • 函數形態和服務形態在收到用戶請求的時候,均能實現自動擴縮。
    • 函數形態會針對用戶的每個請求都分配一個運行實例,因此所有請求的執行體驗是一樣的。當沒有請求的時候,平臺是沒有實例在運行的,所以可以做到按需請求,但是這也會造成所謂的冷啓動 —— 即當用戶的首次請求進入平臺的時候,平臺會臨時拉起資源,而這個過程會消耗一定的時間。爲了消除冷啓,雲函數平臺會預先初始化一批不同規格的實例放在資源池中,當用戶有請求進入時,可以快速從資源池申請一個實例,直接掛載用戶的代碼運行,從而降低了資源申請時間。同時,針對函數形態,平臺會根據歷史併發數據進行預測,幫用戶預留一定量的實例,這些實例會預先分配到用戶的賬號下並且加載好了用戶的代碼,從而不僅直接消除了冷啓,也增加了實例複用機率。
    • 而服務形態可以至少幫用戶預留一個常駐實例,並且把用戶的所有請求都投遞到首個實例,根據實例的使用情況,自動的動態擴縮。

示意圖

  • 函數形態更適合新建項目,可以敏捷迭代,業務按照函數的粒度開發,不僅可以輕鬆實現雲上多產品的聯動,也可以享受函數的高併發及性能一致體驗。服務形態更適合已有項目的遷移、重度複雜業務、需要長時運行的業務。

最後講講 Serverless 2.0 的組件架構。

如下圖所示,用戶雖然只需要關注綠色部分和業務相關的代碼實現,但是平臺也需要提供強大的開發者工具來保障開發和使用體驗。如雲函數推出的 Serverless 本地開發工具、VS Code 插件,與 CODING 聯合推出的 Web IDE、DevOps 平臺等,均能很大程度上提升開發、部署效率,實現本次開發、本地調試、聯動雲端調試、本地部署、版本發佈等能力。

組件架構

同時,雲函數也完善了配套的監控和告警機制,提供如調用次數、內存使用、併發使用、超時、代碼錯誤等多維度的監控和告警能力。這些基礎設施、資源管理、安全、容災等能力,是雲函數平臺必備的基礎能力,也是開發者關心的核心能力。

Serverless 不僅僅是計算,還需要不斷完善周邊生態。

隨着用戶量的增加,Serverless 必然會面臨更多的挑戰 —— 怎麼幫助用戶組織管理代碼,怎麼解決帶狀態的業務訴求,怎麼實現數據庫連接數管理,怎麼實現應用級部署等等。我們也在不斷探索和優化用戶的使用體驗,計劃提供諸如 Serverless DB、性能監控、日誌分析、Serverless 框架、函數編排、高性能調用等功能。

後續的專欄文章也將陸續解讀更多核心能力,幫助開發者更好地理解和使用 Serverless。

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原文出處:https://www.cnblogs.com/serverlesscloud/p/12287978.html

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