什么是无服务器计算？

基础设施管理为现代软件开发工作流程增加了一层复杂性。保持服务器正常运行、处理安全更新和扩展资源占用了 DevOps 团队的宝贵时间。使用无服务器计算，所有基础设施操作都由服务提供商处理。因此，无服务器允许开发团队专注于编写代码，而不是花费太多时间在基础设施管理上。

本文介绍什么是无服务器计算以及它与不同云部署模型的比较。我们还将探讨无服务器的优缺点，并讨论一些常见的用例。

什么是无服务器计算？

无服务器计算是一种在云中部署和运行代码的方法，无需处理服务器配置和基础设施管理。尽管名称如此，无服务器仍然依赖云或物理服务器来执行代码。但是，开发人员并不关心底层基础设施。这留给无服务器提供者动态分配必要的计算资源并代表用户进行管理。

对于开发人员而言，这意味着在服务器管理、维护、资源扩展或容量规划上花费的时间为零。他们只需上传代码，让提供者根据不同的事件或请求运行服务器端逻辑。与熟悉的云计费模式相比，Serverless 服务是根据代码执行次数或触发某个事件的时间来收费的。

无服务器计算如何工作？

在无服务器环境中，代码由事件触发并作为函数执行。这就是为什么无服务器通常与“功能即服务”或 FaaS 相关联，这是一个类似的概念。 FaaS 是一种事件驱动的云模型，无需用户干预即可处理服务器端逻辑以执行代码。这些事件可以是任何东西，从简单的 HTTP 请求、API 调用到数据库查询或文件上传。

函数在无状态容器中执行。这意味着仅在调用时才会提供用于运行函数的计算资源。没有数据保留在 RAM 中或写入磁盘。一旦请求被满足，应用程序的状态就会被重置，并且没有事务的内存。发出新请求会调用从头开始配置的资源，并且代码会在不参考先前调用的情况下执行。

为了适应这种无状态状态，应用程序需要构建为可以在无状态容器中运行的功能。这通常是通过微服务实现的。大型单体应用程序被分解成更小的部分，并通过 API 相互连接。 Monolith 应用程序仍然可以作为单个函数运行，但这不是一种常见的做法。请记住，每个请求都会配置一个新的计算容器，大型函数将对执行速度和持续时间产生负面影响。

FaaS 功能不会无限运行。它们在被调用一定时间后被终止。在大多数情况下，函数会在大约五分钟后超时。这意味着需要重新设计运行长时间任务的应用以考虑终止限制。

为功能执行提供和初始化容器也需要时间。这通常以毫秒为单位。但是，复杂的函数可能需要几秒钟才能初始化，从而导致更大的延迟。

初始化函数有两种常用方法——热启动和冷启动。警告启动重用来自先前事件的资源，而冷启动部署新容器。初始化和执行函数所需的时间取决于代码量、编程语言、脚本使用的库数量以及许多其他因素。就延迟而言，冷启动需要更多时间来启动功能。

无服务器计算与 BaaS、PaaS 和 IaaS 相比如何？

与任何软件趋势一样，没有官方定义来描述什么是无服务器，什么不是。这就是为什么无服务器计算经常与其他云服务和部署模型相混淆的原因。无服务器计算的概念围绕着两个相似的领域：

后端即服务 — BaaS 使开发人员能够专注于编写前端接口，同时将所有后端操作卸载给服务提供商。这些幕后任务通常涉及随时可用的用户身份验证、存储、数据库管理和托管服务。此外，开发人员无需管理运行其后端的服务器，从而实现更快的应用部署。

功能即服务 — 这种无服务器云服务模型消除了基础架构管理。服务提供商的任务是按需部署计算资源以执行用户的代码。每当触发事件或请求时都会发生这种情况。无服务器函数在无状态容器中运行，这意味着只有在调用函数时才部署计算资源。

主要的混淆点是后端即服务和平台即服务 (PaaS)。前者是一种无服务器计算技术，而后者是一种云部署模型。尽管 PaaS 具有一些基本特征，但它们并不符合无服务器的要求。

平台即服务 — 借助 PaaS，用户可以从服务提供商处租用开发工作负载所需的硬件和软件解决方案，并收取订阅费。它允许开发人员花费更多时间进行编码，而不必担心基础设施管理。另一方面，BaaS 提供了额外的功能，例如开箱即用的用户身份验证、托管数据库、电子邮件通知等。 BaaS 还允许开发人员专注于构建前端，同时按需集成各种后端服务。

基础设施即服务 — IaaS 是指供应商代表用户托管基础设施的自助式云解决方案。包括软件安装在内的所有服务器配置和管理操作均由用户处理。一些 IaaS 提供商也提供无服务器解决方案，但产品截然不同。

常见的无服务器计算用例

如前所述，无服务器并不适合所有人。但是，如果您的需求与其中一些用例一致，您可能会从无服务器中受益。

构建 API

由于无需管理服务器，构建高度可扩展且响应迅速的 API 是无服务器更流行的用例之一。无服务器的自动扩展功能确保即使在流量很大的情况下 API 也始终可用。除此之外，当没有调用 API 时，用户无需为空闲资源付费。

网站和应用程序

在无服务器平台上部署网站和基于 Web 的应用程序不需要任何事先的基础设施设置。这大大缩短了启动功能齐全的 Web 应用程序所需的时间。自动扩展功能在这里也发挥了重要作用，因为用户无需担心配置更多服务器来支持需求的增加。因此，保持 100% 正常运行时间要容易得多。

多语言应用程序

使用无服务器，可以用多种语言编写单个应用程序。无服务器允许开发人员将单体应用程序分解成更小的部分，并将它们作为微服务运行。然后这些微服务通过 API 相互通信。应用程序的每个部分都可以使用不同的编程语言编写。

CI/CD 管道

自动化是运行成功的开发、测试和集成管道的关键。无服务器允许开发人员自动测试代码并更快地修复错误。由于 serverless 是基于事件的，用户可以设置事件来触发自动化测试，无需任何人工干预。

无服务器计算的优势是什么？

与传统的面向服务器的云计算相比，无服务器计算抽象了基础设施操作。一切都是开箱即用的，从而确保更快的代码发布和更低的价格点的自动化可扩展性。

以下是无服务器最常见的三个好处：

自动缩放

无服务器提供商根据需求扩展基础设施资源。缩放操作是动态自动执行的，无需开发人员的任何干预。

更快的上市时间

无需配置复杂的服务器集群，开发人员可以更专注于实现更高的发布速度。这加快了将代码发布到生产环境或实施增量代码更改所需的时间，从而加快向客户交付应用程序的速度。

优化成本

由于一切都是按需配置的，因此组织无需为未使用的存储空间、计算时间或网络付费。无服务器服务的消耗通常以毫秒为单位并相应计费。

无服务器计算的缺点是什么？

与任何软件解决方案一样，无服务器也有一些缺点。但根据您正在构建的应用程序，您可能不太关心无服务器的这些缺点。

延迟

执行功能时，无服务器提供程序会在每次调用时自动部署必要的资源。根据工作负载的大小，容器通常以毫秒为单位进行配置，但甚至可能需要几秒钟。可以通过“警告启动”来减少延迟，该“警告启动”可以重用先前执行的实例。

执行持续时间

无服务器函数的执行时间是有限的，并在一段时间后中止。这通常在调用后五分钟左右，但因提供商而异。执行限制是启动长时间进程的应用程序的主要缺点。可以通过将代码分割成更小的块并将它们作为微服务运行来缓解这个问题。

供应商锁定

提供商通常使用专有技术来启用其无服务器服务。这可能会给想要将工作负载迁移到另一个平台的用户带来问题。迁移到其他提供商时，代码和应用架构的更改是不可避免的。

安全

用户几乎无法控制运行其代码的实例配置。这对用户是隐藏的，属于服务提供商的范围。因此，安全操作也掌握在提供商手中。如果发生攻击，用户将束手无策，仅依靠提供商来减轻损害并恢复系统。由于攻击面增加，在无服务器环境中具有多个入口点的应用程序更容易出现漏洞。

无服务器计算的未来是什么？

无服务器计算仍然是一项相对较新的技术。它的未来取决于服务提供商解决上面列出的一些缺点的能力——最重要的是冷启动。提供者需要在函数处于空闲状态一段时间后缩短执行函数所需的时间。解决此问题将减少延迟并确保无缝的用户体验。

Serverless 目前依赖于无状态容器来执行功能。无服务器的未来正朝着使有状态应用程序能够利用无服务器优势的方向发展。这将允许开发人员构建有状态的应用程序，而无需担心后端数据管理。

在 DevOps 方面，Serverless 将导致 NoOps 的扩展。这一趋势将导致无服务器提供商代表客户处理所有基础设施操作。在这种情况下，公司没有必要拥有内部运营团队。

未来几年，Kubernetes 有望成为无服务器的基础。借助对网络、敏捷自动扩展和多云部署的支持，Kubernetes 可移植性以多种方式增强了无服务器计算。在无服务器中运行某些类别的应用程序是不切实际的，因为服务提供商有时会限制他们的行为。借助 Kubernetes，开发人员将能够克服这些限制，并根据他们的特定需求构建无服务器平台。

结论

尽管名称暗示没有服务器，但无服务器计算仍然依赖于云或物理服务器。它是一种消除基础设施操作的计算模型，允许开发人员专注于编写和部署应用程序。无服务器模型围绕两个关键领域展开：后端即服务和功能即服务。

前者为用户提供了现成的后端架构，而后者支持在无状态容器中运行应用程序。这些容器是根据事件或触发器自动配置的。因此，无服务器并不是解决所有当前开发问题的灵丹妙药。它主要面向采用基于微服务架构的非单体应用。