趣云笔记
配置、维护、操作和运行服务器是一项资源密集型工作，使组织团队不能只专注于业务创新和核心功能。因此，组织正在转向无服务器云计算架构，这涉及将应用程序部署和IT服务器端转移到外部服务提供商。
无服务器计算（Serverless Computing）是组织可以运行基于服务器的应用程序而无需管理服务器的想法。无服务器模型要求将应用程序部署为一组“作为服务”构建的自治组件，并且可以按需调用，仅在使用时产生成本。
在本文中，小编主要介绍无服务器计算的基础知识、包括它的架构，以及它与其它云计算模型的区别。同时还将深入探讨无服务器的优点、缺点和常见用例，一起来看看吧。
什么是无服务器？
传统上，企业组织支持在其本地运行应用程序和工作负载所需的基础设施。服务器虚拟化等技术允许他们在单个物理服务器上创建多个虚拟服务器，每个虚拟服务器都有自己的操作系统 (OS) 和运行时，以更好地利用资源。之后，出现了基础设施即服务 (IaaS) 和平台即服务 (PaaS) 等云计算模型，使组织能够将其基础设施需求卸载到云服务提供商 (CSP)，以简化管理、提高弹性和成本效益。
然而，企业组织尤其是开发人员，仍然负责一些配置，例如设置部署环境、管理软件许可证以及根据需要启动虚拟实例。为了减轻负担，便出现了无服务器计算服务。
无服务器计算定义
无服务器计算，简称“无服务器”，对开发人员隐藏了整个后端架构。它将应用程序抽象为由第三方提供商托管、管理和维护的自主功能。然后将这些功能作为实用服务使用，仅在调用时执行。成本也根据每个功能运行的次数产生。
“无服务器”实际上是一个可以应用于任何软件或服务产品的限定词，它要求它作为一种实用服务来消费，并且只有在使用时才会产生成本。例如，需要服务器来托管网站的软件（如Apache HTTP 服务器）不是无服务器的，因为它不符合“作为实用服务使用”的标准。同样，“作为服务”提供但无论使用情况如何都需要固定基本订阅费的软件（例如Salesforce）也不是无服务器的，因为它不符合“仅在使用时产生成本”的标准。
使用无服务器，开发人员全权负责创建应用程序的业务逻辑，而不是底层软件和硬件堆栈。无服务器应用程序仅在响应指定的事件和流量时执行——并且可以自动向上和向下扩展，甚至可以扩展到零，无需事先预测或配置。无服务器架构向开发人员承诺能够尽可能快地进行迭代，同时保持业务关键延迟、可用性、安全性和性能保证，而开发人员只需付出最少的努力。
无服务器工作原理
无服务器计算并不意味着不再需要服务器或运维工程师来托管和运行代码，它只是指无服务器计算的消费者不再负责服务器配置、维护、更新、扩展和容量规划的想法。相反，所有这些任务和功能都从开发人员和内部 IT/运营团队中抽象出来，并委托给无服务器平台和服务提供商。换句话说， “ serverless ”中的“ less ”表示在使用上下文中不可见，而不是不存在。
可以使用一组可通过应用程序编程接口 (API) 调用的托管服务或函数来构建无服务器应用程序。这称为后端即服务 (BaaS)模型。例如，开发人员可以使用一种服务进行身份验证，使用另一种服务进行数据存储和检索。或者，开发人员可以编写自定义服务器端逻辑，在完全由云服务提供商 (CSP) 管理的容器中运行。这种模型被称为功能即服务 (FaaS)，在谈论无服务器时更常被提及。
在任何情况下，开发人员都不负责配置或管理运行这些服务的基础设施，这些服务不依赖于直接访问服务器来工作。相反，只要应用程序需要运行，云服务提供商就会启动一个短期服务器。一旦任务完成，服务器就会终止。除非被调用，否则无服务器应用程序不会保留或消耗任何资源，从而允许严格的“按使用付费”计费。
无服务器架构
无服务器架构主要是事件驱动的。它利用“作为服务”提供的单个自治组件的无服务器实现——无需手动基础设施配置。然后服务运行并相互通信以响应特定的事件触发器。开发人员可以使用各种功能强大的单一用途API和Web服务来快速构建松耦合、可扩展且高效的应用程序。
应用程序的无服务器架构可以有多个层，每个层都使用Amazon Web Services (AWS) 和Microsoft Azure等云提供商的现有服务来实现其架构组件。云服务提供商提供完整的无服务器服务目录，用于创建 API、工作流、队列、数据库等。
无服务器架构示例
例如，考虑一个简单的无服务器Web应用程序，它通过使用AWS无服务器服务构建的按需拼车应用程序（如Uber）请求乘车。它可以利用Amazon API Gateway将用户请求（事件触发器）路由到相关的AWS Lambda函数。Lambda函数执行必要的操作，例如从Amazon DynamoDB表中选择可用的乘车并将结果返回给用户。
本质上，Lambda函数在调用时将在无状态容器上运行，该容器将在函数执行后终止。
无服务器的优点和缺点
无服务器旨在将无差别的繁重工作卸载给其他人，减少某些操作问题，转向事件驱动计算，并为组织提供空间以专注于重要的事情——他们的业务或项目的核心目标。
无服务器的优势是什么？
无服务器的优势在于组织重点、可扩展性、高可用性、按使用付费和降低复杂性。
- 组织重点：无服务器架构允许开发人员专注于软件设计和业务逻辑，而不是基础设施、软件许可和容量规划。因此，组织享受加速创新和更快的上市时间。
- 可扩展性：无服务器系统在几秒钟内自动扩展和收缩。事实上，它们允许对面临高需求的特定功能进行粒度扩展。开发人员不必为突然和不可预测的需求高峰做计划，除非在与其他非无服务器组件或系统交互时。
- 高可用性：无服务器架构提供高可用性作为标准功能。组织可以在不同的地理云区域中跨不同的可用性区域部署他们的无服务器应用程序，而不会增加成本。它允许组织根据云提供商的服务级别协议 (SLA) 集成灾难恢复服务并确保高可用性和性能。
- 按使用付费：无服务器更具成本效益，因为消费者只需为他们使用的东西付费。无服务器应用程序和系统可以快速缩小到零活动，这意味着在空闲时间不会浪费资源。根据调用函数或执行任务的次数而不是实例小时向消费者收费。
- 降低复杂性：无服务器消除了无差别的代码，例如编排服务器队列或在组件之间路由请求和事件所需的代码，这些代码构成了现代代码库的很大一部分。反过来，开发团队可以为每个应用程序编写和维护更少的代码。
无服务器的缺点是什么？
无服务器的缺点是执行时间限制、冷启动、供应商锁定和失去控制。
- 执行时间限制：无服务器的一个主要弱点是特定工作负载在终止之前可以运行的时间有限。例如，AWS Lambda函数每次执行最多只能运行15 分钟。有变通办法，但在专用服务器上运行长时间运行的应用程序可能比无服务器更具成本效益。
- 冷启动：无服务器可以在空闲时间扩展到零，从而降低成本。但是，如果一个函数在其资源完全停止运行后执行，则执行环境将不得不在下一次调用时再次启动，这需要时间。因此，无服务器为频繁或最近执行的功能与非活动功能提供了不同的性能特征。同样，有一些变通方法可以避免冷启动，例如让资源处于待机状态或启动虚拟请求。但是，此类变通办法可能会挑战无服务器的“按使用付费”特性。
- 供应商锁定：无服务器计算的另一个缺点是功能代码直接绑定到它运行的软件平台。随着时间的推移，这可能会限制可移植性，因为应用程序架构与所使用的平台紧密耦合。需要保持与供应商无关的应用程序和工作负载的架构必须牢记供应商锁定的影响和第三方服务的固有风险，例如数据主权、服务组合、成本和支持。
- 失去控制：通过将“繁重工作”卸载给 CSP 而获得的效率是以可见性和控制为代价的。开发人员失去了定制操作系统 (OS) 或调整底层实例的能力。此外，当所有计算都是短暂的时，诊断问题和调试代码变得异常复杂。不同的服务提供商提供不同级别的定制和灵活性。
什么时候应该使用无服务器？
基于无服务器方法的特点和优势，它最适合不可预测的流量负载和需要创新和快速移动的组织。无服务器功能用途广泛，因为它们可用于为CRUD（创建、读取、更新、删除）应用程序、电子商务、后台系统、复杂的Web应用程序以及各种移动和桌面软件构建后端。默认情况下，无服务器函数是无状态的，这使得它们非常适合实现任何受益于并行处理的逻辑。
什么时候不应该使用无服务器？
要采用无服务器，有必要将应用程序分解为更小的工作负载。考虑到无服务器的缺点和担忧，它不适用于计算密集型或运行时间长的任务，这些任务不能分解为多个计算周期。
无服务器典型示例
无服务器技术和架构可用于构建整个系统、创建隔离组件或实施特定的细粒度任务。无服务器设计的使用范围很广——它可以用来构建为数以万计的用户提供Web和移动应用程序支持的系统，也可以用来构建解决非常具体、微小问题的系统。事实上，它通常用于支持复杂网站或应用程序的后端任务。
无服务器用例示例
无服务器用例的示例包括后端计算、实时分析、物联网 (IoT) 和周期性云任务。
- 后端计算
无服务器的近乎无限的规模和事件驱动的架构，允许任何规模的精确计算能力，使其适用于后端任务，如批量数据处理。借助无服务器，组织可以分解和并行化工作——并根据需要立即将其提供给尽可能多的无服务器功能。例如，处理一分钟高分辨率流媒体视频所需的时间也是处理一部90分钟电影所需的时间，因为电影可以分解成更小的片段并同时处理。这是Netflix如何使用无服务器的示例之一。
- 实时分析
无服务器功能适用于产生大量需要分析、聚合和存储的数据的应用程序。完全托管的无服务器功能可以根据传入的数据量自动扩展。
- 物联网（IoT）
无服务器非常适合使用互联网读取和写入数据的物联网 (IoT) 应用程序。无服务器应用程序后端消除了大量基础设施管理，提供细粒度和可预测的计费，并且可以很好地扩展以满足不平衡的需求。这就是为什么诸如亚马逊的虚拟助理技术Alexa和设计和制造吸尘器等消费机器人的iRobot等服务使用无服务器的原因。
- 周期性云任务
无服务器功能可用于自动化不需要服务器持续运行但必须定期执行的云任务，例如执行定期数据库备份和自动软件更新。
无服务器服务商
组织可以选择许多无服务器服务和平台来实现无服务器。由于有多种实现无服务器的方法，因此所有提供商都有不同的服务。组织应考虑提供商提供的整个服务组合及其服务水平协议 (SLA)，以确保他们能够成功采用无服务器架构并从中受益。以下是主要云服务提供商 (CSP) 提供的一些无服务器服务：
亚马逊网络服务 (AWS)
Amazon Web Services (AWS) 提供全面的服务组合来启用和支持无服务器架构，具体包括：
- AWS Lambda：用于运行代码的无服务器计算服务
- Amazon S3（Simple Storage Service）：一种无服务器、完全弹性且高度可用的对象存储服务
- Amazon DynamoDB：一种完全托管的无服务器NoSQL数据库服务
- Amazon Aurora Serverless： Amazon Aurora的按需自动缩放配置–Amazon的MySQL和PostgreSQL兼容关系数据库服务
微软Azure
Microsoft Azure无服务器服务包括：
- Azure Functions：用于运行代码的无服务器计算平台
- Azure Cosmos DB：具有无服务器产品的完全托管的 NoSQL 和关系数据库服务
- Azure Bot Service：一种智能的无服务器机器人服务
- Azure Event Hubs：一种完全托管、高度可扩展的数据和事件摄取服务
谷歌云
Google Cloud的无服务器服务包括：
- Google Cloud Functions：用于运行代码的无服务器计算
- Google App Engine：用于托管Web和移动应用程序的无服务器平台
- Dataflow：用于流和批处理数据的完全托管的无服务器服务
无服务器计算和有服务器计算的区别
无服务器计算（Serverless Computing）和有服务器计算（Server-based Computing）是两种不同的计算模型，用于构建和部署应用程序和服务。
有服务器计算是传统的计算模型，其中应用程序在专用服务器上运行。在这种模型中，开发人员需要管理服务器的配置、扩展和维护，包括处理负载均衡、容错和弹性等方面的任务。开发人员需要预先配置服务器的容量，以便应对预期的流量峰值。这意味着开发人员需要花费时间和精力来处理基础设施管理的问题。
无服务器计算是一种更为抽象的计算模型，它使开发人员能够将精力更多地集中在应用程序的业务逻辑上，而无需担心底层基础设施的管理。在无服务器计算中，开发人员将代码部署到云提供商的无服务器平台上，例如AWS Lambda、Azure Functions或Google Cloud Functions等。这些无服务器平台负责自动扩展和管理基础设施，以适应应用程序的需求。开发人员只需要为实际执行的代码付费，而无需关心服务器的配置和管理。
有服务器计算和无服务器计算都有其适用的场景。有服务器计算适用于需要更高级别的控制和定制性的应用程序，以及对基础设施管理有更多要求的情况。无服务器计算适用于需要快速构建、易于管理和具有弹性扩展性的应用程序，以及对基础设施管理要求较低的情况。选择哪种计算模型应该基于特定应用程序的需求、团队的技术能力和预算等因素进行评估。
总结
在无服务器计算中，开发人员不需要直接使用物理服务器，因为整个基础设施管理由云服务提供商处理。无服务器计算的核心概念是将应用程序的执行抽象为无状态的函数（Function），开发人员只需关注编写和上传函数代码，而不需要担心服务器的配置和管理。
实际上，无服务器计算仍然使用物理服务器作为基础设施来承载应用程序。然而，对于开发人员来说，这些物理服务器是透明的，他们只需关注编写应用程序逻辑，并通过无服务器平台来运行和扩展函数。
在无服务器计算中，云服务提供商负责管理物理服务器的配置、扩展和维护。它们自动处理服务器的规模调整，根据应用程序的需求动态分配资源。这意味着开发人员无需关心服务器的数量、规模和容量规划等问题。
通过将基础设施管理的任务交给云服务提供商，开发人员可以更专注于应用程序的开发和业务逻辑，而无需担心服务器的硬件配置、网络设置和操作系统管理等细节。这种抽象层级使开发人员能够更快地部署和迭代应用程序，并以更高的效率进行开发。
总而言之，尽管无服务器计算仍依赖物理服务器作为基础设施，但开发人员不需要直接使用和管理这些物理服务器。他们可以将注意力集中在编写函数代码和构建应用程序的业务逻辑上，而无需担心底层基础设施的具体细节。
