技術乾貨分享:Serverless無服務應用架構縱橫談

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一、Serverless是啥

自從互聯網興起以來,Server就成了網絡的核心部件。所以圍繞Server的生意圈,也發展得如火如荼。

從最早的電信託管,到虛擬機,到現在的Serverless,形成了幾大陣容:

1、IaaS(基礎設施即服務:Infrastructure as a Service)

2、PaaS(平臺即服務:Platform as a Service)

3、SaaS(軟件即服務:Software as a Service)

IaaS是包硬不包軟,面對集成商,PaaS是包硬包軟不包工,面對開發者,SaaS是全包,面對消費者。

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三大陣營都在不斷演進中,互相取長補短,甚至模糊了彼此的界限。

PaaS最新的發展就是:

1、BaaS(後端即服務:Backend as a Service)

2、Faas(函數即服務:Functions as a Service)

這兩種架構被稱為Severless。

BaaS與FaaS這兩種架構被稱為Severless,並非對開發者而言,是對服務商而言,沒有一直運行的定製服務存在,不佔用服務商的計算資源。同共享單車有些類似,是計算機分時租賃方式,按次按時計價。

BaaS並不存放客戶代碼,只提供通用的邏輯,產品的邏輯都需要在富客戶端完成。這些通用的邏輯為所有客戶共享,因而不浪費服務商的計算資源,也就可以做到按API調用次數計算費用。

以前叫我們把二層的富客戶端都改成三層瘦客戶端,現在搞個共享數據庫,又叫我們改成富客戶端。橫豎賺錢。


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而FaaS存放客戶代碼,當訪問時,調入相關資源,開始運行,運行完成後,卸載所有開銷。

嘶~~~,聽起來耳熟。靠,這不就是PHP嗎?!我是不是發現了什麼~~

二、Serverless憑啥

看來BaaS和FaaS都是新瓶裝舊酒,那麼Serverless憑啥流行,又是不是未來?

Facebook 於2013年花費了 8500 萬美元收購了主流的BaaS平臺 Parse 。由於 Parse 一直以來未能為 Facebook 提供預期的營收,Facebook 決定一年後將其正式關閉,並將其代碼開源。Facebook這不差錢的行為,直接為整個行業蒙上了陰影。可以說直接逼死了某些跟風者。

搭個共享數據庫賺錢的想法基本破滅後,行業都紛紛壓寶FaaS。那麼FaaS的前景如何?

雖然FaaS是BaaS的“升級版”,並且與流行的微服務架構相吻合。但是無法改變它有強制所有程序按PHP方式運行這樣一個可怕的設定。而這個無奈的設定所解決的是導致先行者AppEngine舉步維艱的病根,那就是大量進程佔用服務商過多的資源而不怎麼賺錢。所以FaaS這個扭曲版AppEngine對於服務商來說是一劑良藥,但是未必會是行業的未來。

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這些年隨著Docker平臺的發展,啟停一個容器的成本已經接近於啟停一個進程。將AppEngine平臺上的偵聽進程都去掉,用一個統一的WebServer來偵聽路由,當訪問到來時,啟動容器,運行,停止容器。這和PHP的做法一模一樣,不過是把PHP.exe換成了Docker容器罷了。同一個思路,換一個環境,馬上從落後變成了先進。可以你想像,FaaS是降低成本的利器,也一定會佔有一部分低端市場。

但是,PHP也沒有像FaaS一樣強制要求所有服務達到函數這個級別,一步到位的確有點匪夷所思。函數也非FaaS最好的包裝形式,不如像PHP直接對應到一個文件上。在我看來,現有FaaS平臺的行為模式,只適合推廣PHP,能夠與PHP生態很好地對接,而其它語言則有不可調和的矛盾。

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看了一下開源框架Fission的源碼,想出一個兼容其它語言的方案,以Python語言為例。

要求Flask程序實現2個接口,原有的程序不加任何修改即可在FaaS框架下運行了,/register接口載入所有Route,並返回所有綁定規則,FaaS框架只需要把Route表合併就可以一次性創建所有Route。不必要一條一條調用fission function create與fission route add了。Http 請求來時調用/specialize接口,根據endpoint(即函數名)載入代碼,實現FaaS功能。把框架接口開放給程序,能夠實現最大的兼容現有框架,如果不放心,可以調用/specialize?endpoint=echo&echo=hello,來驗證程序是否支持FaaS平臺即可。


from flask import Flask, request
app = Flask(__name__)
userfunc = None
@app.route('/register', methods=['POST'])
def register():
# 引入所有Routes,並返回所有Rules
from .main import main as main_blueprint
app.register_blueprint(main_blueprint)

return jsonify(app.url_map._rules_by_endpoint)

@app.route('/specialize', methods=['POST'])
def load():
# 特化載入,只載入單個endpoint
body = request.get_json()
name = body['endpoint']

global userfunc
userfunc = imp.load_source(name)
return ""

三、Serverless有啥

Serverless平臺一般分為如下三類:

1. 公有云Severless平臺:

A. AWS Lambda、B. Microsoft Azure Functions、

C. Google Cloud Functions、D. Webtask、E. Syncano

2. 私有云Severless框架:

A. Fission (Kubernetes)、B. Funktion (Kubernetes)、

C. Kubeless (Kubernetes)、D. Gestalt (DC/OS)、

E. IBM OpenWhisk (Docker)、F. Iron Functions (Docker,Swarm, Kubernetes)

3.Serverless平臺的包裝框架:

A. Serverless(Node,大多數平臺)、B. Apex(Go,AWS)

C. Zappa(Python,AWS)、D. Chalice(Python,AWS)

E. Claudia.js(Node,AWS)F. Gordon (Python,AWS)

四、Serverless幹啥

1、AWS Lambda的包裝框架Zappa,可以使用Flask,Django等框架。

功能看下圖可知:


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2、Fission是一個Serverless開源框架。可以看看它都幹了啥。

Fission是基於Kubernetes的,而Kubernetes是基於Docker的容器集群管理系統。

Kubernetes的內容太豐富,簡單說來,實體對象有若干節點(Node)包含若干Pod,Pod又包含若干容器(Container),通過Pod上的標籤(Label)組合成服務(Service)。


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Master包含如下組件:

  • apiserver:作為kubernetes系統的入口,封裝了核心對象的增刪改查操作。它維護的REST對象將持久化到etcd。
  • etcd:分佈式強一致性的key/value存儲
  • scheduler:負責集群的資源調度,為新建的pod分配機器。
  • controller-manager:負責執行各種控制器,目前有兩類:
  • endpoint-controller:定期關聯service和pod(關聯信息由endpoint對象維護),保證service到pod的映射總是最新的。
  • replication-controller:定期關聯replicationController和pod,保證replicationController定義的複製數量與實際運行pod的數量總是一致的。


Slave Node(稱為Minion)包含如下組件:

  • kubelet:負責管控docker容器,如啟動/停止、監控運行狀態等。它會定期從etcd獲取分配到本機的pod,並根據pod信息啟動或停止相應的容器。同時,它也會接收apiserver的HTTP請求,彙報pod的運行狀態。
  • proxy:負責為pod提供代理。它會定期從etcd獲取所有的service,並根據service信息創建代理。當某個客戶pod要訪問其他pod時,訪問請求會經過本機proxy做轉發。
  • docker:docker容器引擎

Fission簡單說來,就是一個Web應用,Go語言編寫,使用gorilla框架。不過它的模板引擎替換成了Kubernetes中的Service。使用k8s.io/client-go/kubernetes接口來操控(k8s就是Kubernetes)。


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