一文看懂當(dāng)紅Serverless：為何AWS、阿里云和騰訊云都在發(fā)力「無(wú)服務(wù)器架構(gòu)」

冠望 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

要說(shuō)目前軟件架構(gòu)中熱度十二分的話題，當(dāng)屬Serverless。

通常我們會(huì)將其翻譯為“無(wú)服務(wù)器架構(gòu)”。

盡管成天被稱為“無(wú)服務(wù)器”，但該架構(gòu)與傳統(tǒng)架構(gòu)不同，顯然并不是真的不需要服務(wù)器。

而是選擇將服務(wù)器等基礎(chǔ)設(shè)施的管理“隱藏”起來(lái)，計(jì)算資源作為服務(wù)而不是作為服務(wù)器的概念出現(xiàn)。

兼具事件觸發(fā)、短暫以及完全被第三方管理等多重屬性，其中開發(fā)者只需關(guān)注業(yè)務(wù)邏輯即可。

那一年，也就是2012，TA首次出現(xiàn)在技術(shù)人的視野之中。

就在嶄露頭角之后的短短兩年，號(hào)稱云計(jì)算“3A巨頭”之一的AWS，就于當(dāng)年年底正式推出了Lambda 產(chǎn)品，標(biāo)志著Serverless的商業(yè)化進(jìn)程隆重被開啟。

當(dāng)時(shí)的Lambda曾被大家如此描述：這是一種計(jì)算服務(wù)，可以根據(jù)時(shí)間來(lái)運(yùn)行用戶的代碼，無(wú)需關(guān)心底層的計(jì)算資源。

從2012年到2014年，Lambda著實(shí)不算早到。

但就像云計(jì)算PaaS初出茅廬時(shí)的說(shuō)法一樣：用戶只管業(yè)務(wù)就好，底層IaaS就交給我們吧！

Serverless與PaaS帶給人們的理念是如此驚人的相似。

隨后的兩年時(shí)間內(nèi)，Google Cloud Function 和微軟 Azure Function 在技術(shù)圈子的成功，也就順理成章將 Serverless推進(jìn)了熱化階段。

從架構(gòu)變遷聚焦Serverless內(nèi)涵

對(duì)于眾多開發(fā)者而言，顯然僅僅知道“Serverless被定義為無(wú)服務(wù)器架構(gòu)”的概念完全不夠，如何將Serverless的理解更具象化一些？

恐怕還是要從軟件應(yīng)用架構(gòu)演進(jìn)的角度說(shuō)起。

或許你可能了解，在十幾年前，單體應(yīng)用作為最主流的應(yīng)用架構(gòu)形式被廣泛認(rèn)可。

依靠一臺(tái)服務(wù)器外加一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，就能讓服務(wù)可用性達(dá)到峰值狀態(tài)。

但隨著服務(wù)器老化性能下降甚至自身?yè)p壞的情況，再加上企業(yè)業(yè)務(wù)量的逐漸擴(kuò)大，單體架構(gòu)再也不是“一招鮮吃遍天”。

哪怕在流量入口加入負(fù)載均衡器，讓單體應(yīng)用可以部署在多臺(tái)服務(wù)器上來(lái)增加彈性，也不能完全解決由代碼無(wú)物理邊界所帶來(lái)的大量沖突。

至此，單體應(yīng)用架構(gòu)第一次有機(jī)會(huì)進(jìn)化成微服務(wù)架構(gòu)，而此時(shí)的架構(gòu)師們也就不得不直面分布式帶來(lái)的新挑戰(zhàn)。

例如那些年的緩存服務(wù) Redis、狀態(tài)協(xié)調(diào)服務(wù)ZooKeeper、消息服務(wù) Kafka等。

我們可以簡(jiǎn)單理解為，將一個(gè)大系統(tǒng)劃分為多個(gè)業(yè)務(wù)模塊，其中的業(yè)務(wù)模塊又需要分別部署在不同的服務(wù)器上，各個(gè)業(yè)務(wù)模塊之間通過(guò)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，這件事兒似乎沒那么簡(jiǎn)單。

當(dāng)然除了分布式環(huán)境的特殊性以外，微服務(wù)架構(gòu)也給運(yùn)維帶來(lái)了不小改變。

具體實(shí)踐中，由于微服務(wù)可以部署在不同的服務(wù)器上，也可以部署在相同的服務(wù)器卻不同的容器上，包括應(yīng)用分發(fā)標(biāo)準(zhǔn)、生命周期標(biāo)準(zhǔn)以及自動(dòng)化彈性等能力在內(nèi)的重要性也就一一凸顯出來(lái)。

轉(zhuǎn)眼到了眾所周知的云原生時(shí)代，業(yè)務(wù)直接上云不說(shuō)，還能提供標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用托管服務(wù)，包括版本管理、發(fā)布、上線后的觀測(cè)、自愈等，價(jià)值紅利得到進(jìn)一步彰顯。

而此時(shí)Serverless也正迎著這波技術(shù)紅利闖入了大眾的視線，得到關(guān)注。

可以看出，在架構(gòu)的演進(jìn)中，無(wú)論是研發(fā)還是運(yùn)維人員都逐漸將著眼點(diǎn)從機(jī)器向平臺(tái)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移，而不是單純用人去管理，這或許是對(duì)于Serverless原理最樸素的闡釋。

總結(jié)一下，Serverless的出現(xiàn)其實(shí)是將主機(jī)管理、操作系統(tǒng)管理、資源分配等，甚至是應(yīng)用邏輯全部組件都集成為服務(wù)。

如果將其放在當(dāng)下的云計(jì)算場(chǎng)景中，就不能單純狹義理解為“不用關(guān)心服務(wù)器”那么簡(jiǎn)單，畢竟上云的資源除了服務(wù)器之外，還涉及基礎(chǔ)計(jì)算、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源等諸多，也包括數(shù)據(jù)庫(kù)、緩存以及消息隊(duì)列等更上層的范疇。

Serverless架構(gòu)類同F(xiàn)aaS，又做何解？

提及 Serverless，很多人的第一反應(yīng)都是 FaaS+BaaS。

的確，這是 Serverless的一種實(shí)現(xiàn)形式，也是一種比較主流的理解。

所謂“FaaS+BaaS ”，其實(shí)就是函數(shù)即服務(wù)與后端即服務(wù)的結(jié)合體。

具體來(lái)說(shuō)，BaaS（Backend as a Service）可以被解釋為“后端即服務(wù)”。

一般是API調(diào)用后端或別人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)好的程序邏輯，通常用來(lái)管理數(shù)據(jù)。

例如，亞馬遜RDS可以替代自己部署的MySQL，當(dāng)然其中還有各種其它數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件的作用。

FaaS（Functions as a Service）則是函數(shù)即服務(wù)，作為無(wú)服務(wù)器計(jì)算的一種形式，當(dāng)前使用最廣泛的當(dāng)屬AWS的Lambada。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐我們認(rèn)為，Serverless架構(gòu)可以提供一種更加“代碼碎片化”的軟件架構(gòu)范式，而所謂的“函數(shù)”（Function），則是提供相比微服務(wù)更加細(xì)小的程序單元。

進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，究竟該如何理解“函數(shù)即服務(wù)”的概念？

大致上是開發(fā)者先將函數(shù)定義封裝在容器中，通過(guò)調(diào)用函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)用后端存儲(chǔ)等服務(wù)。

本質(zhì)上，F(xiàn)aaS是一種事件驅(qū)動(dòng)的由消息觸發(fā)的服務(wù)。

與傳統(tǒng)的服務(wù)器端軟件的不同，經(jīng)應(yīng)用程序部署到擁有操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)或者容器中，一般需要長(zhǎng)時(shí)間駐留在操作系統(tǒng)中運(yùn)行。

而FaaS則可以直接將程序部署上到平臺(tái)上，當(dāng)有事件到來(lái)時(shí)觸發(fā)執(zhí)行，執(zhí)行完了就可以消滅。

更重要的一點(diǎn)，F(xiàn)aaS產(chǎn)品不需要對(duì)特定框架或庫(kù)進(jìn)行編碼。

還是以AWS Lambda函數(shù)為例，函數(shù)可以在Javascript、Python、Go等，也就是任何JVM語(yǔ)言（Java，Clojure，Scala等）或.NET語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)；但與此同時(shí)，Lambda函數(shù)還可執(zhí)行與其部署工件捆綁在一起的另一個(gè)進(jìn)程。

在FaaS環(huán)境中，用戶將函數(shù)功能代碼上傳到FaaS提供商，其中對(duì)的水平擴(kuò)展是完全自動(dòng)彈性的。

而“函數(shù)”還可以代表客戶所要執(zhí)行的每個(gè)操作，即每個(gè)函數(shù)完成一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的業(yè)務(wù)邏輯，一個(gè)完整的應(yīng)用由若干個(gè)函數(shù)組成，主要包括創(chuàng)建、讀取、更新以及刪除等。

目前，函數(shù)即服務(wù)（Function as a Service，F(xiàn)aaS）是當(dāng)下Serverless實(shí)現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)。

因?yàn)镕aaS和Serverless之間關(guān)系密切，所以FaaS的特點(diǎn)也可以被認(rèn)為是Serverless平臺(tái)的特點(diǎn)，但如果單純認(rèn)為Serverless就是FaaS，就比較狹義了。

BaaS 時(shí)代僅僅以 API 的方式提供應(yīng)用依賴的后端服務(wù)；而在 FaaS 時(shí)期，用戶與開發(fā)者不再關(guān)注底層，這么說(shuō)Serverless繁榮也是合理有據(jù)的事兒。

使用Serverless，也是一把雙刃劍

據(jù)實(shí)際觀察，一直以來(lái)企業(yè)使用 Serverless 通常會(huì)涉及幾方面因素，其中“減少運(yùn)營(yíng)成本”被認(rèn)為是最直觀有效的原因之一。

的確，應(yīng)用Serverless后，企業(yè)就無(wú)需再為潛在的流量高峰買進(jìn)大部分時(shí)間都可能空閑的服務(wù)器機(jī)架，而是根據(jù)流量進(jìn)行自動(dòng)伸縮，采用按請(qǐng)求量來(lái)付費(fèi)的靈活方式。

此外“自動(dòng)按需擴(kuò)展”可以發(fā)揮到極致：隨時(shí)擴(kuò)展到當(dāng)前的使用量，消除了意外或者季節(jié)性流量高峰的困擾。

更重要的是，Serverless 不需要關(guān)心內(nèi)存泄露，還具備將云數(shù)據(jù)庫(kù)、云消息隊(duì)列等服務(wù)囊括在內(nèi)的完善配套設(shè)施，極大減少工作量。

哪怕企業(yè)中大部分的開發(fā)人員都出身軟件，對(duì)修復(fù)保護(hù)以及管理并不擅長(zhǎng)，一樣可以做到專注軟件開發(fā)，Serverless絕對(duì)沒問題。

基于此，一直以來(lái)國(guó)內(nèi)外都有很多企業(yè)致力于提供基于Serverless 框架的能力服務(wù)，接受程度更是水漲船高，簡(jiǎn)單盤點(diǎn)下，尤其是幾家大型的公有云廠商。

例如里程碑式的AWS Lambda。

作為AWS針對(duì)Serverless架構(gòu)推出的FaaS云服務(wù)，AWS Lambda自2014年上線以后就受到廣泛關(guān)注，除了滿足大家對(duì)Serverless的期望之外，更重要的是AWS平臺(tái)的成功。

AWS Lambda的優(yōu)勢(shì)可以簡(jiǎn)單總結(jié)為：

• 成熟度高：第一個(gè)在主流公有云平臺(tái)上的Serverless FaaS平臺(tái)，已經(jīng)有數(shù)年的發(fā)展和沉淀
• 用戶基數(shù)大：AWS Lambda有較大的用戶基數(shù)，參考案例很多
• 活躍的社區(qū)：目前開源社區(qū)有很多圍繞AWS Lambda展開的開源項(xiàng)目
• AWS的整合：AWS Lambda天然和AWS平臺(tái)上的服務(wù)有良好集成

緊隨其后，Microsoft Azure也在2016年推出了事件驅(qū)動(dòng)的函數(shù)式云計(jì)算服務(wù)Azure Functions。

其支持用戶以多種語(yǔ)言進(jìn)行函數(shù)開發(fā)，包括Java、Node.js、PHP、C#、F#、Bash及Microsoft Windows的PowerShell腳本等。

此外，Azure Functions除了提供公有云的版本之外，還提供私有化（On-premises）部署的版本Azure Functions Runtime。

產(chǎn)品功能也是可圈可點(diǎn)：

• 完整性：Azure Functions是一個(gè)功能比較完備的Serverless FaaS平臺(tái)
• 整合：Azure Functions天然與Azure云平臺(tái)上各類服務(wù)有良好的集成
• 平臺(tái)：對(duì)于使用微軟體系產(chǎn)品和工具構(gòu)建IT能力的企業(yè)而言，Azure Functions是Serverless轉(zhuǎn)型的首選平臺(tái)
• 私有化：提供帶有商業(yè)支持的私有化部署版本，可滿足不同層面的用戶的需求

同樣是在2016年，Google Cloud Platform推出了Google Cloud Functions平臺(tái)，也同時(shí)加入Serverless領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)序列。

同為FaaS平臺(tái)，Google Cloud Functions與AWS Lambda和Microsoft Azure在功能上最大的區(qū)別有啥？

細(xì)數(shù)以后，可能在于Google Cloud Functions目前僅支持JavaScript作為函數(shù)開發(fā)語(yǔ)言，運(yùn)行環(huán)境為Node.js。

2018年7月，Google又順勢(shì)公布了開源項(xiàng)目Knative，定位為Kubernetes的Serverless插件，推出后得到了Pivotal、IBM以及Red Hat的大力支持。

國(guó)外爭(zhēng)先恐后，國(guó)內(nèi)也是蜂擁而至。阿里云作為國(guó)內(nèi)第一批推出Serverless平臺(tái)的公有云廠商，其FaaS平臺(tái)產(chǎn)品被稱為阿里云函數(shù)計(jì)算。

如果從事件觸發(fā)、支持語(yǔ)言以及用戶體驗(yàn)等方面考量，該產(chǎn)品也有很多數(shù)據(jù)值得關(guān)注：

• 事件觸發(fā)：阿里云函數(shù)計(jì)算可以被阿里云上的服務(wù)事件觸發(fā)，例如阿里云對(duì)象存儲(chǔ)（OSS）
• 支持語(yǔ)言：阿里云函數(shù)計(jì)算目前支持的開發(fā)語(yǔ)言為Node.js，并計(jì)劃后續(xù)將支持Java及Python
• 整個(gè)函數(shù)代碼的部署包大小不能超過(guò)50MB，部署包解壓后的代碼不能超過(guò)250MB
• 用戶體驗(yàn)：阿里云函數(shù)計(jì)算提供了基于Web的控制臺(tái)和SDK；用戶可以通過(guò)Web控制臺(tái)管理函數(shù)應(yīng)用，也可以通過(guò)交互式的命令行來(lái)操作
• 服務(wù)規(guī)格：一個(gè)服務(wù)下最多包含50個(gè)函數(shù)和10個(gè)觸發(fā)器。在運(yùn)行時(shí)，函數(shù)最長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間為300s，即5min，一個(gè)函數(shù)的最大并發(fā)數(shù)為100

同為國(guó)內(nèi)云計(jì)算競(jìng)爭(zhēng)的翹楚，無(wú)服務(wù)器云函數(shù)（Serverless Cloud Function，SCF）是騰訊云推出的函數(shù)式計(jì)算平臺(tái)，根據(jù)官方的資料，其發(fā)布時(shí)間是2017年4月26日。

總結(jié)下騰訊云Serverless平臺(tái)的特點(diǎn)：

• 函數(shù)運(yùn)行時(shí)：騰訊云SCF目前支持Python、Java及Node.js作為函數(shù)的開發(fā)語(yǔ)言
• 用戶可以以壓縮包的形式從本地上傳代碼，也可以引用騰訊云對(duì)象存儲(chǔ)中的代碼文件
• 事件觸發(fā)：目前騰訊云SCF支持的事件觸發(fā)源有騰訊云對(duì)象存儲(chǔ)COS、定時(shí)器、騰訊云消息服務(wù)CMQ，以及用戶手動(dòng)通過(guò)API及控制臺(tái)觸發(fā)
• 服務(wù)規(guī)格：每個(gè)函數(shù)將在一個(gè)基于CentOS Linux的環(huán)境中被執(zhí)行。函數(shù)執(zhí)行的內(nèi)存范圍為128MB至1536MB，單個(gè)區(qū)域支持的最大函數(shù)定義數(shù)量為20個(gè)，函數(shù)執(zhí)行的最大時(shí)長(zhǎng)為300秒，最大的并發(fā)數(shù)為5

以上我們探討的基本是大型公有云服務(wù)商針對(duì)Serverless的技術(shù)實(shí)踐。

其實(shí)與公有云相比，在私有環(huán)境中構(gòu)建Serverless平臺(tái)，在技術(shù)上并沒有什么太多障礙，自然也有不少領(lǐng)先的技術(shù)嘗試，對(duì)于此我們會(huì)專門成文詳細(xì)探討。

可以發(fā)現(xiàn)，哪怕是擁有世界范圍影響力的公有云服務(wù)商針對(duì)Serverless的技術(shù)探究似乎也出現(xiàn)了缺乏統(tǒng)一認(rèn)知以及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法適應(yīng)所有的云平臺(tái)的情況，例如支持的開發(fā)語(yǔ)言不同，事件觸發(fā)的機(jī)制有差異等。

畢竟Serverless從來(lái)都不是一款產(chǎn)品，也不是一個(gè)工具，而是一整套能力的合集。

甚至在實(shí)踐中還會(huì)出現(xiàn)業(yè)務(wù)輕量化困難、難以在秒級(jí)甚至毫秒級(jí)別擴(kuò)容出業(yè)務(wù)實(shí)例；基礎(chǔ)設(shè)施響應(yīng)能力不足導(dǎo)致服務(wù)發(fā)現(xiàn)和日志監(jiān)控系統(tǒng)等問題。

進(jìn)而帶來(lái)大量其他web服務(wù)器托管提供商可能會(huì)倒閉，很多SaaS平臺(tái)受到?jīng)_擊以及運(yùn)維和實(shí)施人員的生存空間進(jìn)一步縮小等行業(yè)現(xiàn)象。

但不容規(guī)避的一點(diǎn)，Serverless 架構(gòu)的興起使“去服務(wù)器化”真正造福了開發(fā)者，讓基礎(chǔ)設(shè)施管理出現(xiàn)了新契機(jī)。

隨著技術(shù)上對(duì)去中心化以及輕量虛擬化的需求越發(fā)強(qiáng)烈，這種“全云化”的模式似乎預(yù)示著真正的云時(shí)代正在到來(lái)，不是嗎？

附：文章參考多家平臺(tái)內(nèi)容并撰寫，主要資源列表如下：

Serverless國(guó)內(nèi)發(fā)展的縱向觀察

https://mp.weixin.qq.com/s/1jhLRNaUag-Gp-kbYvzzGA

聊聊火熱的Serverless

https://mp.weixin.qq.com/s/VctPCJCmCCEf2OorEZPX9g

喧嘩的背后：Serverless 的概念及挑戰(zhàn)

https://mp.weixin.qq.com/s/vxFRetml4Kx8WkyoSTD1tQ

Serverless當(dāng)打之年

https://mp.weixin.qq.com/s/t2f9WtSThbRofAcHVpN-HQ

萬(wàn)字長(zhǎng)文之 Serverless 實(shí)戰(zhàn)詳細(xì)指南

https://mp.weixin.qq.com/s/yL4VbZuPlm6WMPZMrMEUKg

漫談Serverless、微服務(wù)、分布式和單體四種主流軟件架構(gòu)

https://mp.weixin.qq.com/s/iuP87IUNJOWQe88dLcpKCw

架構(gòu) | 暢想 Serverless 2019

https://mp.weixin.qq.com/s/MAGrSEjsxi85TdMimJnxsQ

Serverless無(wú)服務(wù)器架構(gòu)是微服務(wù)架構(gòu)的表現(xiàn)形式

https://mp.weixin.qq.com/s/1Gjxq5QskaObipIBbRaAlw

深入淺出Serverless：2 Serverless與相關(guān)技術(shù)

https://www.jianshu.com/p/af80f1819a90

深入淺出Serverless：3 Serverless的實(shí)現(xiàn)

https://www.jianshu.com/p/0a6c4963c8ba