深入理解Serverless架构︱新兴云计算服务交付模式

Posted 2021-04-30 UCloud云计算

2014年11月，亚马逊AWS推出了“无服务器”范式服务——Lambda，开辟了另一个云计算战场Serverless。随着云计算时代服务端架构逐渐去服务器化，越来越多的云厂商开始关注 Serverless。这种新兴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，代表着未来的一种发展趋势。本文将分成上、下两部分，带大家深入理解这个无需担心维护问题、能降低整体运营费用的模式。

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常见的应用服务开发上线流程有三种最常见方式，先来一一了解。

直接使用物理设备

开发者将应用程序开发测试完毕后，直接将程序和相关软件部署在物理设备上，服务器使用物理机。

这种方式不可避免地需要大量人工运维和重复劳动。比如，由于用户数量逐渐增长，需要扩容物理设备以应对更高的网站访问压力，此时就需要购置更多物理服务器，并且搬运到机房的对应机架机柜中。然后，需要手动为新购置的物理服务器安装各种运行软件，填写配置文件，手动部署启动需要运行的应用程序。这些大量重复运维劳动导致产品上线慢，迭代周期长。

此外，使用物理设备直接部署应用程序将导致资源浪费。如今的物理服务器配置越来越强大，64核128G现在看来也不过是普通配置，因此很难想象买一台32核物理机却只想搭建个人博客。另外，电商行业经常为了应对促销秒杀等活动准备大量物理资源，然而在非促销等流量低谷时段，大量物理资源处理闲置状态，不利于节约成本。

最后，为了解决资源浪费问题，想到的解决办法多数是将多个应用程序部署在同一台服务器上。但由此又导致了新麻烦，不同应用程序经常会抢占CPU、磁盘IO、内存，难以做到隔离资源，互不干扰。

IaaS托管硬件

虚拟化技术的成熟解决了上述直接使用物理设备的几个痛点。

首先，使用IaaS平台，服务器由物理机变成虚拟机，申请服务器资源仅需调用IaaS平台的API或者点击控制台页面就可以轻松完成。CPU个数、内存大小、网络带宽、存储磁盘容量都可以按需指定，随心所欲；虚拟机被玩坏了也不用重装系统修复，删除重建新虚拟机即可；扩容服务器不再需要大量重复人工运维劳动，加速了产品上线和迭代。

其次，使用IaaS平台一定程度上减少了资源浪费。在IaaS平台上很容易申请和删除虚拟机以及升降带宽配置等操作，当业务低谷时段直接删除多余虚拟机，降低带宽购买配额，节约成本。

最后，IaaS平台解决了资源隔离问题。不同虚拟机之间有独立CPU、内存、磁盘、网卡，它们之间的程序不会进行资源抢占。

然而，IaaS平台仅为开发者做好了硬件托管工作。所以开发者依然需要为虚拟机安装操作系统和各种软件，填写配置并部署应用；依然需要关注服务器、带宽、存储等资源的使用量和扩容缩容。此外，IaaS平台没有完全解决资源浪费问题，大量虚拟机在日常运行中依然存在超低负载运行情况。

PaaS托管应用

使用PaaS平台，开发者无需关注服务器的申请采购、系统安装和资源容量。PaaS服务提供商为开发者提供了操作系统、开发环境以及支持的SDK和API，还能自动调整资源来帮助应用服务更好应对突发流量。有了PaaS平台，开发者只需要把应用开发好，在PaaS平台完成服务部署即可上线应用服务。

相比IaaS平台，PaaS平台能更加精准的为应用程序所消耗资源计费。IaaS平台仅依据用户申请的资源量，如CPU核心数、网络带宽来计费，而不关注用户是否真正充分使用了其所申请资源。PaaS平台则可以通过统计应用程序所占用的CPU和内存使用率来做更精准的计费，甚至可以实现应用层面计费，比如服务响应时间或应用所消耗事务。

什么是Serverless？

对常见应用服务开发上线流程做了大致了解之后，再来进一步探讨什么是Serverless。

Serverless是指由开发者实现的服务端逻辑运行在无状态的计算容器中，它由事件触发，完全被第三方管理，其业务层面状态则被开发者使用的数据库和存储资源所记录。

（图片来自网络）

以上图为例，上半部分描述互联网应用传统架构的模型：用户客户端APP与部署在服务器端的常驻进程通信，服务端进程处理该应用的大部分业务逻辑流程。下半部分则描述了Serverless架构模型。

与传统架构模型最大不同在于，互联网应用的大部分业务逻辑流程被转移到客户端上，客户端通过调用第三方服务接口来完成诸如登录、鉴权、读取数据库等通用业务场景，高度定制化的业务逻辑则通过调用第三方FaaS平台执行自定义代码来完成。总体上看，Serverless架构将传统架构中服务器端的整串后台流程，拆分成在客户端上执行一个个第三方服务调用或FaaS调用。

回顾之前所述，无论是直接使用物理服务器设备部署程序，还是基于IaaS平台托管硬件，或者使用PaaS平台托管应用，开发部署互联网应用都离不开传统的“客户端-服务器”模式，即客户端向服务端发送请求，服务器运行处理各种业务逻辑，并响应来自客户端的请求。至于物理机，IaaS、PaaS归根结底只是服务器程序的部署模式不同。

而在Serverless架构中，软件开发者和运维工程师不再需要关心服务器部署、架设、伸缩，这些问题交给云平台商来解决，程序员们得以将精力投入用代码实现业务逻辑中，而不是管理服务器。不过，Serverless也并不意味着完全不需要服务器，只是服务器资源的申请、使用、调度、伸缩由云服务商自动实现，应用开发者无需再费精力。

在下半部分文章里，将介绍Serverless如何工作，与非Serverless方案对比的不同特点，以及使用Serverless前需要了解的适用场景等内容。

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