初识Serverless无服务器架构

什么是Serverless

目前,开发人员使用OpenStack或Kubernetes进行业务开发时,仍然需要关心很多和虚机、容器相关的后端工作,如应用的负载均衡,虚机的存储和计算资源,横向/纵向的扩展能力,甚至容灾稳定性等非专业逻辑的开发。这些后端的运维和开发知识降低了开发者的开发效率。

如果云平台能自动解决上述问题,让开发者只专注于业务逻辑,云平台负责应用的部署和运行,这样是否可以提升开发效率和产品质量?这种不用关心后端如何支撑服务运行而只需要实现服务本身的理念,称之为Serverless。

Serverless

Serverless有一个更具有描述性的名字是FaaS(Function as a service),就像IaaS、PaaS、SaaS一样,FaaS是云计算的一种。通过FaaS,用户为应用的某一特定功能购买必要的功能。

Serverless也可以指一部分服务逻辑由应用实现,但跟传统架构不同在于,他们运行于无状态的容器中,可以由事件触发、生命周期短暂、完全被云平台管理。这种思路是Functions as a Service / FaaS。用户通过云平台可以运行自定义的代码(函数),函数是无服务器架构中抽象语言运行时的最小单位。

Serverless的使用场景

Serverless架构主要分为以下特点

  • 实现了细粒度的计算资源分配

  • 不需要预先分配资源

  • 具备真正意义上的高度扩容和弹性

  • 按需使用,按需计费

FaaS

根据Serverless的这些通用特点,归纳出下面几种典型使用场景,供大家参考

  1. 低频请求

    在物联网行业中,由于物联网设备传输数据量小,且往往是固定时间间隔进行数据传输,因此经常涉及低频请求场景。

    例如:物联网应用程序每分钟仅运行一次,每次运行50ms,这意味着CPU的使用率为0.1%/小时,这也意味着其实有1000个相同的应用可以共享计算资源。而Serverless架构下,用户可以购买每分钟100ms的资源来满足计算需求,通过这种方式就能够有效解决效率问题,降低使用成本。

  1. 定制事件

    例如用户注册时发邮件验证邮箱地址,通过定制的事件来触发后续的注册流程,而无需再配置额外的应用来处理后续的请求。

  1. 固定时间触发

    事件触发固定时间触发,例如在夜间或者服务空闲时间来处理繁忙时候的交易数据,或者运行批量数据,来生成数据报表,通过Serverless方式,不用再额外购买利用率并不高的处理资源。

  1. 流量突发型事件

    移动互联网应用经常会面对突发流量场景。例如:移动应用的通常流量情况是QPS 20,但每隔5分钟会有一个持续10s的QPS 200流量(10倍于通常流量)。在Serverless架构下,开发人员可以利用弹性扩展特性,快速构建新的计算能力来满足当前需求,当业务高峰后,资源能够自动释放,有效节省成本。

使用案例(新浪微博 × 阿里云)

Weibo

用户需求

微博客户端上显示多种格式的图片,为了适配不同的手机屏幕和操作系统,需要对图片进行个性化 的处理。微博有海量用户,系统每日要能处理海量的调用请求,并保持稳定的延时。

解决方案

微博将用户上传的图片存储到阿里云对象存储中,在函数中实现个性化的图片处理逻辑。手机客户端 获取图片时,通过阿里云 CDN 服务回源到函数计算,函数从阿里云对象存储中下载原图,实时处理后将结果图片返回。

使用效果

开发人员只需要专注于图片处理逻辑的开发,工程效率大幅提高。函数计算自动实时扩容底层计算资源,确保应用在负载动态变化时仍能保持稳定的延时,平滑处理海量的调用请求。使得微博不再为峰值负载预留计算资源,降低了成本。

Serverless的实施

OpenStack中的Serverless方案

Qinling

OpenStack中发起了新的项目,名字叫做 Qinling ( 灵感来自于中国的秦岭山脉 ),目标就是在 OpenStack 平台上提供 Function as a Service 的功能。

Qinling利用OpenStack中已有的组件来支撑用户自定的Function运行。OpenStack提供丰富的IaaS层资源以及用户验证( Keystone ),事件监控( Adoh ),负载均衡等功能。用户自定义Function可以灵活地利用这些资源和服务达到效果。

目前Qinling支持的功能比较简单,对应的实现也比较简单:

  • 用户通过代码的方式定义Function的行为。
  • 通过Qinling的CLI,指定代码文件创建Function。
  • Qinling收到请求之后, 获取用户指定的代码文件,生成Docker image,通过Container COE以容器的方式运行用户定义的Function,执行结束回收这个容器。

最后,值得注意的是,目前Qinling只支持OpenStack Rocky以上版本

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